【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論 文） 題目： 基于單片機(jī)控制的 紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 電子信息工程 系 別： 電子與電氣工程系 指導(dǎo)教師： 起止日期： 2 基于單片機(jī)控制的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì) [摘要 ]： 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水 平得到很大的提高，對(duì)私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)在不斷的增強(qiáng)，因而對(duì)防盜措施提 出了新的要求。硬件部分包括單片機(jī)控制電路、紅外探頭電路、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路、 LED 控制電路等部分組成。 就目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開(kāi)關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報(bào)警器等各種報(bào)警器，但這幾種比較常見(jiàn)的報(bào)警器都存在一些缺點(diǎn)。 （ 3）系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能。是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。及非接觸溫度測(cè)量等領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的傳感器。 3 人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為 9~10um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在~20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)在內(nèi)部相互抵消的原理來(lái)使傳感器得到補(bǔ)償。 本設(shè)計(jì)所用的熱釋感器就采用這種 雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu) 。 環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度降 低 ，有時(shí)造成短時(shí)失靈。 紅外線熱釋電傳感器不要直對(duì)窗口，否則窗外的熱氣流擾動(dòng)和人員走動(dòng)會(huì)引起誤報(bào)，有條件的最好把窗簾拉上。下面介紹幾個(gè)主要部分。 7. 時(shí)鐘電路 AT89S51 單片機(jī)內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但晶振和微調(diào)電容需要外接。 AT89S51 單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被 10 外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門(mén)電流。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 與 MCS51 兼容 可編程串行通道 在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫(xiě) “1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 圖 36 振蕩周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期和指令周期 振蕩周期 ：是指為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)的振蕩源的周期。 一般情況下，算術(shù)邏輯操作發(fā)生在時(shí)相 P1 期間，而內(nèi)部寄存器之間的傳送發(fā)生在時(shí)相 P2 期間，這些內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)無(wú)法從外部觀察，故用 XTAL2 引腳振蕩信號(hào)作參考。單片機(jī)除了正常的初始化外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或由于操作錯(cuò)誤而使系統(tǒng)處于死循環(huán)時(shí)，也需要按復(fù)位鍵重啟機(jī)器。 復(fù)位方法一般有上電自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位以及 “看門(mén)狗 ”復(fù)位三種類型。 4．掉電方式 15 掉電方式，也被稱為停機(jī)方式。 （ 2） EPROM 程序校驗(yàn) 在程序的保險(xiǎn)位未設(shè)置前，無(wú)論在寫(xiě)入的當(dāng)時(shí)或?qū)懭胍院螅蓪⑵铣绦虼尜A器的內(nèi)容讀出進(jìn)行檢驗(yàn)，在讀出時(shí)，除 腳保持為 TTL 低電平之外，其他引腳與寫(xiě)入 EPROM 的 連接方式相同。下面介紹單片機(jī)的指令系統(tǒng)。 注釋 ：是為該條指令作的說(shuō)明，以便于閱讀。但指令系統(tǒng)是學(xué)習(xí)和使用單片機(jī)的一個(gè)很重要環(huán)節(jié)，應(yīng)理解和熟練掌握這些指令系統(tǒng)。 就此設(shè)計(jì)的 核心模塊來(lái)說(shuō)，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識(shí)別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)出入侵報(bào)警狀態(tài)控制信號(hào)。CPU 開(kāi)放中斷， /INT0 允許中斷 SETB IT0 。開(kāi)始報(bào)警使運(yùn)行正常綠指示燈熄滅，紅燈和聲報(bào)警啟動(dòng) MOV A,00H INC R0 。啟動(dòng) T0 L2:JBC TF0,L1 。 2. 外部中斷 INTO 服務(wù)程序： PINT0:CLR EX0 。在本設(shè)計(jì)中 已經(jīng)對(duì)外部輸入信號(hào)和按鍵中斷進(jìn)行了軟件消抖和防干擾處理，本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該考慮的問(wèn)題和因素都已經(jīng)進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的處理，所以，一些隱患在設(shè)計(jì)過(guò)程中都已經(jīng)消除了，根據(jù)仿真實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)功能，同時(shí)，根據(jù)原理圖作出相應(yīng)的 PCB圖，如下 圖 47所示； 26 圖 47 報(bào)警器 PCB 效果圖 根據(jù) PCB 圖做出電路板，按照 PCB 圖的線路元器件的連接即可焊接出報(bào)警器成品，然后對(duì)焊接后的成品進(jìn)行修正、測(cè)試，可以達(dá)到預(yù)期的目的，既當(dāng)報(bào)警器工作時(shí)，當(dāng)人體移動(dòng)到距離報(bào)警器 0— 10M 范圍 時(shí)，即可觸發(fā)報(bào)警器工作，當(dāng)持續(xù)報(bào)警 10S 鐘后自動(dòng)停止報(bào)警，也可以手工按鍵解除報(bào)警；在報(bào)警的同時(shí)也可以顯示出報(bào)警的次數(shù)，以供人員查閱。同時(shí)，也感謝系里面給我們提供了非常難得的學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)機(jī)房環(huán)境。該報(bào)警器的最大特點(diǎn)就是使用戶能夠操作簡(jiǎn)單、易懂、靈活；且安裝方便、智能性高、誤報(bào)率低， 同時(shí)它的信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和ＰＣ機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。 無(wú)中斷輸入 ,中斷返回 LN1: SETB CLR CLR 。未到 10S 繼續(xù)循環(huán) SETB 。 1S 循環(huán)次數(shù) 20 MOV 51H,0AH 。P2 口清零 CLR 中斷源發(fā)出中斷申請(qǐng) 關(guān)中斷、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) INTO/端有輸入信號(hào)關(guān)閉報(bào)警 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、關(guān)中斷 中斷返回 23 LP: JNB ,LA 。 元器件選擇與制作 ： 元器件清單見(jiàn)下表。它們的進(jìn)程框圖如 圖 41 所示。 該設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。 例如，一條傳送指令的書(shū)寫(xiě)格式為： MOV A ， 3A H ； 表示將 3A H 存儲(chǔ)單元的內(nèi)容送到累加器 A 中。 C51 指令系統(tǒng)使用了 7 種尋址方式，共有 111 條指令。將保險(xiǎn)位寫(xiě)入以建立保險(xiǎn)位的過(guò)程與正常寫(xiě)入的過(guò)程相似，僅只 腳要加 TTL 高電平而不是像正常寫(xiě)入時(shí)加低電平，而 P0、 P1 和 P2 的 ~ 的狀態(tài)隨意，加上編程脈沖后就可使保險(xiǎn)位寫(xiě)入。這類系統(tǒng)往往是直流供電或停電時(shí)依靠備用 電源供電，以維持系統(tǒng)的持續(xù)工作。 （ b）上電 /外部復(fù)位電路 2．程序執(zhí)行方式 程序執(zhí)行方式是單片機(jī)的基本工作方式。 14 定時(shí)器 /計(jì)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(duì)各功能部件工作狀態(tài)的影響。程序控制是指計(jì)算機(jī)能自動(dòng)地逐一取出程序中的指令，加以分析并執(zhí)行規(guī)定的操作。 機(jī)器周期 ：一個(gè)機(jī)器周期包含 6 個(gè)狀態(tài)周期 S1~S6, 也就是 12 個(gè)振蕩周期。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。128*8 位內(nèi)部 RAM 在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 RST：復(fù)位輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 由上所述， AT89S51 雖然是一塊芯片，但它包括了構(gòu)成計(jì)算機(jī)的基本部件，因此可以說(shuō)它是一臺(tái)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)。 3. 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部 ROM） AT89S51 共有 4 KB 掩膜 ROM，用于存放 程序、原始數(shù)據(jù)等。 6 3. AT89S51 單片機(jī)概述 AT89S51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) AT89S51 單片機(jī)是美國(guó) Atmel 公司生產(chǎn)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（ EPROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。 紅外線熱釋電傳感器的安裝要求 紅外線熱釋電人體傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報(bào)率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系 .。價(jià)格低廉。這種濾波片除了允許某些波長(zhǎng)范圍的紅外輻射通過(guò)外，還能將燈光、陽(yáng)光和其它紅外輻射拒之門(mén)外 。被動(dòng)紅外報(bào)警器的特點(diǎn)是能夠響應(yīng)入侵者在所防范區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)所引起的紅外輻射變化，并能使監(jiān)控報(bào)警器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，從而完成報(bào)警功能。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。根據(jù)工作原理，紅外傳感器分為熱型和量子型兩類，熱型紅外傳感器也稱熱釋電紅外傳感器或被動(dòng)紅外傳感器。此類裝置設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：其一是能有效判斷是否有人員進(jìn)入；其二是盡可能大地增加防護(hù)范圍。模塊劃分為 數(shù)據(jù)采集、鍵盤(pán)控制、報(bào)警和顯示等模塊子函數(shù)。 [關(guān)鍵詞 ]： 單片機(jī)、紅外傳感器、 數(shù) 據(jù)采集、 報(bào)警電路。本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器 ，它的制作簡(jiǎn)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(qiáng)、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)。 3 Infrared burglar alarm design controls which based on the monolithicintegrated circuit Abstract :Along with society39。 （ 2）本紅外線 防盜 報(bào)警系統(tǒng) 由 熱釋電紅外傳感器 、家庭智能報(bào)警器 、單片機(jī)控制電路、 LED 控制電路 及相關(guān)的控制管理軟件組成 。當(dāng)然，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性也是追求的重要指標(biāo)。與量子型相比，其頻響速度 較慢，靈敏度較低，但響應(yīng)的紅外線波長(zhǎng)范圍較寬，價(jià)格便宜，并可在常溫下工作。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大 70分貝以上，這樣就 可以測(cè)出 10~20 米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。 PIR 結(jié)構(gòu)特性及安裝 圖１是一個(gè)雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。 4 當(dāng)人體輻射的紅外線通過(guò)菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測(cè)元上時(shí)，電路中的傳感器將輸出電壓信號(hào)，然后使該信號(hào)先通過(guò)