【正文】 學 號： 專 業(yè)： 電子信息工程 系 別： 電子與電氣工程系 指導(dǎo)教師： 東華理工大學長江學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 摘 要 II 摘 要 隨著社會的不斷進步和科學技術(shù)、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對私有財產(chǎn)的保護意識在不斷的增強，因而對防盜措施提出了新的要求。本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠。硬件部分包括單片機控制電路、紅外探頭電路、驅(qū)動執(zhí)行報警電路、 LED 控制電路等部分組成。 關(guān)鍵詞： 單片機 ； 紅外傳感器 ； 數(shù)據(jù)采集 ； 報警電路 東華理工大學長江學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） A B S T R A C T III ABSTRACT Along with society39。而我所研究的防盜報警器采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠。然而一些不法分子也是越來越多。價格高昂 ,一般人們難以接受。其中包括被動式熱釋電型紅外報警器 ,也即是本文將研究的產(chǎn)品。 （ 2）本紅外線 防盜 報警系統(tǒng) 由 熱釋電紅外傳 感器 、家庭智能報警器 、單片機控制電路、 LED控制電路 及相關(guān)的控制管理軟件組成 。當人員外出時，可把 報警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀 態(tài) 探測器工作起來。當然，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性也是追求的重要指標。 該設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。 就此設(shè)計的核心模塊來說，單片機就是設(shè)計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。它們的進程框圖如 圖 11 所示。將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)動各種控制電路，如作電源開關(guān)控制、防盜防火報警、自動覽測等。量子型與熱型的特點相反，而且要求冷卻條件。 2） PIR 的原理特性 熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰 、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測元件。 菲涅 爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的 “ 盲區(qū) ” 和 “ 高靈敏區(qū) ” ，以提高它的探測接收靈敏度。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi) ， 人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號處理而輸出電壓信號。使用時Ｄ端接電源正極，Ｇ端接電源負極，Ｓ端為信號輸出。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為０．２～２０μｍ。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱（通常僅有 １ｍＶ 左右），而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈東華理工大學長江學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)總體設(shè)計 7 脈 沖形式（脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常為 ０．１～１０Ｈｚ左右），所以應(yīng)對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進行放大。當檢測到人體移動信號時，電荷信號經(jīng)過 FET 放大后，經(jīng)過C2， R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過 NPN 的轉(zhuǎn)化，輸出 OUT 為低電平 。 （ 2） .被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。 b、抗電 磁干擾：探測器的抗電磁波干擾性能符合 GB10408 中 要求， 一般手機電磁干擾不會引起誤報。 紅外線熱釋電傳感器遠離空調(diào) , 冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。 紅外線熱釋電傳感器對人體的敏感程度還和人的運動方向關(guān)系很大。 圖 31為 AT89S51單片機的基本組成功能方塊圖。 AT89S51 的 CPU 是一個字長為 8 位的中央處理單元，即它對數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進行的。 （ 5） . 并行 I/O 口 振蕩器和時序 OSC 程序存儲器 4 KB ROM 數(shù)據(jù)存儲器 256 B RAM/SFR 定時器 /計數(shù)器 2 16 AT89S51 CPU 64 KB 總線 擴展控制器 可編程 I/O 可編程全 雙工串行口 內(nèi)中斷 東華理工大學長江學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)總體設(shè)計 10 AT89S51 共有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3口），可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入、輸出。 （ 8） . 終端系統(tǒng) AT89S51 的中斷系統(tǒng)功能較強，可以滿足一般控制應(yīng)用的需要。 東華理工大學長江學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)總體設(shè)計 11 圖 15 AT89S51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 2） 管腳說明 ATMEL 公司 的 AT89S51是一種高效微控制器 。 GND：接地。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當東華理工大學長江學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)總體設(shè)計 13 FIASH 進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P2口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址 “1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故 。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許 端 的輸出電平用于鎖存地址的地東華理工大學長江學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)總體設(shè)計 14 址 字節(jié)。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在單片機內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出入侵報警狀態(tài)控制信號。該防盜報警器通過以 AT89S51 單片機為工作處理器核心，外接熱釋電紅傳感器，能夠以非接觸方式探測出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號輸出，平時傳感器輸出低電平，當有人在探測區(qū)范圍內(nèi)移動時輸出低電平變?yōu)楦唠娖?，此高電平輸入單片機，作為單片機的外部觸發(fā)信號處理，經(jīng)單片機內(nèi)部軟件編程處理后，單片機輸 出控制信號，驅(qū)動聲光報警電路開始報警，同時通過顯示電路顯示出報警次數(shù)。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。 報警執(zhí)行電路 針對 聲光報警實現(xiàn) ，設(shè)計了一種實用化基于單片機 AT89S51報警執(zhí)行電路。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個 PN 結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?） 。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。 手工暫停 針對 中斷系統(tǒng) 的顯示，設(shè)計了一種實用化基于單片機 AT89S51 的 手工暫停電路 。 利用中斷方式可以實現(xiàn)報警持續(xù)時間未到10 秒時，用手工按鍵停止的聲光報警的作用。 工作頻率：石英晶振在給定電路上產(chǎn)生的頻率。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng) 不接。單片機除了正常的初始化外，當程序運行出錯或由于操作錯誤而使系統(tǒng)處于死循環(huán)時，也需要按復(fù)位鍵重啟機器。 定時器 /計數(shù)器、串行口、中斷系統(tǒng)等特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)對各功能部件工作狀態(tài)的影響。 復(fù)位方法一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位以及 “看門狗 ”復(fù)位三種類型。 3． 1． 1 實現(xiàn)功能 本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當單片機檢測到外部熱釋點傳感器送來的脈沖信號后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過單片機內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動聲光報警點路開始報警，報警持續(xù) 10 秒鐘后自動停止報警，同時顯示出報警次數(shù)以便人們查詢，然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā) 信號，等待報警從而使報警器進入連續(xù)工作狀態(tài)。 MSC51 單片機內(nèi)部有兩個 16 位可編程定時器 /計數(shù)器 T0 和 T1。定時器方式寄外部有信號輸入 顯示報警的次數(shù)且啟動聲光報警電路開始報警 聲光報警是否持續(xù) 10 秒 聲光報警結(jié)束， LED 顯示出報警次數(shù) 東華理工大學長江學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)軟件設(shè)計 27 存器 TMOD 主要用于選定定時器的工作方式。 /計數(shù)器的中斷（直接對 IE 賦值 ）。若最大計數(shù)值為 M，則各種方式下 M 的值如下： 工作方式 0 M=2*13=8192 工作方式 1 M=2*16=65536 工作方式 2 M=2*8=256 工作方式 3 T0 分為兩個 8 位計數(shù)器 ，所以兩個 M 值均為 /計數(shù)器是“加 1”計數(shù)，并在計滿溢出是產(chǎn)生中斷請求，因而定時器 /計數(shù)器的初值也可這樣計算 ： X= M – 計數(shù)值 ??? (公式 1) 定時器控制字 有兩個分別為 TNOD 和 TCON 定時器 /計數(shù)器的方式寄存器 TMOD TMOD 是一個 8 位的特殊功能寄存器，對應(yīng)的地址是 89H，不可位尋址。 圖 34 TCON 控制字 控制字的格式和含義 ： TF1(),TF0()T T0 計數(shù)溢出標志位 當計數(shù)器計數(shù)溢出時，該位置“ 1”。 東華理工大學長江學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)軟件設(shè)計 29 關(guān)鍵代碼： 1S定時程序： 程序?qū)嵗? ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP DIN0 ； 定時器 0入口 MAIN: TFLA G EQU 34H ； 時間秒標志，判是否到 50個 秒，即 50*=1 秒 MOV TMOD,00000001B； 定時器 0 工作于方式 1 MOV TL0,0AFH MOV TH0,3CH； 設(shè)定時時間為 秒，定時 20次則一秒 SETB EA ； 開總中斷 SETB ET0 ； 開定時器 0 中斷允許 SETB TR0 ； 開定時 0運行 SETB LOOP: AJMP LOOP DIN0: ； 是否到一秒 INCC: INC TFLAG MOV A,TFLAG 東華理工大學長江學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)軟件設(shè)計 30 CJNE A,20,RE MOV TFLAG,00H CPL RE: MOV TL0,0AFH MOV TH0,3CH ； 設(shè)定時時間為 秒，定時 20次則一秒 RETI END 循環(huán) 1S定時 10 次實現(xiàn) 10S定時 : MOV 50H,14H ； 1S 循環(huán)次數(shù) 20 MOV 51H,0AH ； 10S 循環(huán)次數(shù) MOV TMOD,01H ； 定時器 T0定時 方式 1 MOV TL0,0B0H ； 置 50ms 定時初值 MOV TH0,3CH SETB TR0 ； 啟動 T0 L2:JBC TF0,L1 ； 查詢記數(shù)溢出 SJMP L2 L1:CPL CPL MOV TL0,0B0H ； 重新賦值 MOV TH0,3CH DJNZ 50H,L2 ； 未到 1S 繼續(xù)循環(huán) CPL CPL MOV 50H,14H DJNZ 51H,L2 ； 未到 10S 繼續(xù)循環(huán) 東華理工大學長江學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 無線報警器系統(tǒng)軟件設(shè)計 31 SETB ； 10s 到關(guān)閉報警 CLR CLR ； 報警結(jié)束，正常運行綠指示燈亮 LJMP LP ； 循環(huán) ,繼續(xù)工作 END 解除 中斷程序設(shè)計 實現(xiàn)功能 通過點擊外部按鍵，從而達到當報警時間沒到 10 秒時，用手工按鍵停止的聲光報警的作用 。 MCS51 單片機