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单片机的红外报警系统设计

2020-12-01 21:17编辑: www.jxszl.com景先生毕设
引言 2
随着社会的不断进步,人民生活水平也有了很大提高,私有财产也在不断增多。由于不法分子也越来越多,所以对防盗措施提出了新的要求。报警系统的出现解决了人们很多问题,保障了人们的财产安全。但是市场上的报警系统大部分价格昂贵,不适合普通家庭使用。所以我想设计一种价格低廉,而且安全性可靠的报警系统,希望可以在家庭防盗领域起到巨大作用。由于红外线的隐蔽性和抗干扰性好,所以在防盗安全领域中得到了广泛应用。
本设计包括硬件和软件两大部分,其工作原理是由热释电红外感应器对一定范围进行监测,当发现有人出现时,将信息传送到单片机内,单片机分析后控制报警器报警。单片机是这个设计的核心,起到非常重要的作用。传感器使用热释电红外传感器,操作方便,安装便捷,而且防盗稳定性强,有很好的抗干扰能力,更加安全可靠。
一、设计与分析
1.本红外线防盗报警系统有硬件和软件两个部分。
2.本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、蜂鸣器、单片机、LED指示灯电路、按键等组成。
3.在人员外出时,打开报警器,让其保持报警状态。当有人出现时,热释电红外传感器发现有人出现,传感器将探测到的信号传送给STC89C52单片机,单片机分析处理后控制报警电路进行报警。
二、设计方案
(一)系统概述
本红外线防盗报警系统采用了热释电红外线传感器进行监测,成本低而且安装方便,可以安装在不易被发现的地方,可以抗干扰,可以连接计算机,可以同时监控很多地方。
人体可以发出红外线辐射,热释电红外传感器可以感受到这一红外线,所以可以起到监控的作用。红外线传感器已经应用到很多监控安全领域。本系统主要就是利用了红外传感器的这一特性,处理器使用单片机控制,起到了监控报警的这一作用。
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件电路设计
本设计包括硬件部分和软件部分两个部分。
通过分析,得出此设计的设计结构包括电源、复位电路、开关、STC89C52单片机、蜂鸣器、红外感应器等。图2-1为电路总原理图:
图2-1 电路总原理图
处理器采用STC89C52单片机。用编程软件将程序写入单片机内。传感器上的红外探头可以将人体发出的红外线转变成电信号,传送到STC89C52单片机内。单片机分析数据并判断是否需要报警,最后将结果发送至报警器,控制蜂鸣器和报警指示灯报警。
(三)红外感应部分
1.电源模块
电源电压为4.5v左右,可以使用电池供电。
2.热释电传感器
热释电红外传感器是近几年发展起来的一种新型探测元件,它的灵敏度很高,用于检测人体散发的红外线辐射,并将其转换成电信号进行传输。电信号可以用来控制如电源开关、火灾报警、报警监测等。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片可用于对人体红外辐射的探测。红外传感器是整个系统的关键。热释电红外传感器如图2-2所示:
图2-2 热释电红外传感器
3.菲涅耳透镜
菲涅耳透镜片相当于热释电红外传感器的“眼镜”,起到聚光的作用,它有效的将探测到的红外线集中到传感器上。菲涅耳透镜焦距的不同,可以用于不同的工作环境。。如图2-3为菲涅耳透镜模型图。
图2-3 菲涅耳透镜
4.信号采集处理模块
信号采集处理模块如图2-4所示。
图2-4信号采集处理模块
本电路的原理是将人体辐射的红外线转变为电信号,并将信号进行放大进行传输。
(四)单片机
1.STC89C52单片机简介
STC公司生产出了一种高性能、低功耗的CMOS8位微控制器STC89C52,具有 8K 系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核,对比51单片机,做出了很多改进,因此具有51单片机所不具备的功能。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 STC89C52单片机具有8k字节Flash,512字节RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器 ,内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,3个16 位定时器 /计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构),全双工串行口 。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz,6T/12T可选。
2.单片机最小系统
单片机最小系统如图4-1所示。
图4-1信号处理模块
单片机最小系统分为三个部分:
晶振:用于计时,与电容并联使用,电容大小由晶振决定。
复位电路:用于复位。
电源:用于供电。
3.按键控制电路
按下按键,可以启动系统的防盗状态。当遇到紧急情况时,也可以按下紧急报警按键。按键电路如图4-2所示。
图4-2 按键控制电路
4.指示灯和报警电路
指示灯报警电路控制指示灯和报警器。如图4-3为指示灯和报警电路。
图4-3 指示灯和报警电路
(五)软件的程序实现
系统主程序工作流程图如图5-1所示:
图5-1 主程序工作流程图
三、硬件调试及调试中遇到的问题
先目测,先观察所有元件是否全部焊接在电路板上,检查是否有焊接不牢固的情况,防止通电后接触不良。
然后通电检测。按照工作流程和调试方法进行操作,看运行状态是否达到预期效果。若无状态,则用万用表检查错误。
在对硬件电路调试的过程中,还遇到了不少问题。一开始有把元器件焊反了,或者焊接不牢固。终于焊接好了,检查完所有的元件,确定都焊上去后,通电调试时才发现元器件的规格有些不对。还有些由于自己的粗心造成小的错误。
总结
本设计是一种以单片机为基础的由热释电红外传感器进行监测的防盗报警器系统。STC89C52单片机作为本系统的工作处理器,热释电红传感器为外部探测器,能够探测出人体发出的红外线辐射,并将其转化为电信号进行输出,而且抗干扰能力强,如今已经得到广泛的应用。平时传感器输出低电平,当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平,此高电平输入单片机,作为单片机的外部触发信号处理,经单片机内部软件编程处理后,单片机输出控制信号,驱动声光报警电路开始报警。该报警器的最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活;且安装方便、智能性高、误报率低。随着现代人们安全意识的增强以及科学技术的快速发展,相信报警器必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。

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