【正文】 紅外傳感器 具有 制作簡(jiǎn)單、成本低、安裝方便、防盜性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，它的信號(hào)易于處理并經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和 PC 機(jī)通信； TC35 型 GSM 模塊自 帶 RS232 通信端口，能夠方便的與單片機(jī)和 PC 機(jī)相連，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)的無(wú)線快速傳遞，同時(shí)能直接將報(bào)警信息傳送到客戶手機(jī)終端上，方便及時(shí)報(bào)警，通過(guò) GSM 模塊也能使該系統(tǒng)與 PC 終端相連，方便多系統(tǒng)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理。硬件部分包括單片機(jī)控制電路、紅外檢測(cè)電路、報(bào)警電路、串口模塊等部分組成。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)； 紅外傳感器； GSM 模塊；報(bào)警電路 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 ABSTRACT II ABSTRACT The system uses a pyroelectric infrared sensorand GSM module. Pyroelectric infrared sensor has produced a simple, low cost, easy installation, security and stable performance. It is easy to handle and the signal processed by the MCU system and PC, to facilitate munication. Type TC35 GSM module es with RS232 munication port and can be easily connected with the microcontroller and PC machines, enabling rapid transmission of the wireless alarm signal. At the same time alarm information can be transmitted directly to the client mobile terminal, to facilitate the timely warning. Through the GSM module also allows the system is connected with the PC terminal to facilitate the harmonization of multisystem management. The design includes both hardware and software parts. Hardware includes single chip control circuit, infrared detection circuits, alarm circuits, serial modules and other ponents. 51 series processor AT89C51, the whole system is under the control of the system software to work. Key words: MCU。 GSM module。 隨著 08 年奧運(yùn)會(huì)的成功舉辦，帶動(dòng)了我國(guó)的安防業(yè)迅猛發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，針對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)的嵌入式技術(shù)也需快速更新，而 基于 GSM 模塊的防盜報(bào)警技術(shù)正是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的主要發(fā)展趨勢(shì)，因此 它 的 設(shè)計(jì)有著重要的意義 。本設(shè)計(jì)分軟件、硬件兩部分，分別劃分為檢測(cè)模塊、聲光報(bào)警模塊、串口模塊、 GSM 模塊。工廠倉(cāng)庫(kù)經(jīng)常處于無(wú)人狀態(tài)，需要不斷監(jiān)控是否有人 入侵。 （ 3）被動(dòng)式熱釋電紅外傳感器能探測(cè)出針對(duì)人的紅外波段，能區(qū)別于其他紅外波段，盡量減少誤報(bào)漏報(bào)，同時(shí)檢測(cè)范圍大，檢測(cè)形式隱蔽，不易被外人察覺(jué) 。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 2 2 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 熱釋電紅外傳感器 （ PIR） 原理簡(jiǎn)介 本文主要采用的是 d203s 型熱釋電紅外傳感器。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。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)。當(dāng)有人從透鏡前走過(guò)時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從 “盲區(qū) ”進(jìn)入 “高靈敏區(qū) ”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有 濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為 7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。 (2)抗電磁干擾： 探測(cè)器的抗電磁波干擾性能符合 GB10408 中 要求，一般手機(jī)電磁干擾不會(huì)引起誤報(bào)。 PIR 對(duì)人體的敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系很大。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C51 單片機(jī)的基本組成及功能方塊圖如下圖所示： 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 4 AT89C51 單片機(jī)管腳說(shuō)明 ATMEL 公司的 AT89C51 是一種高效微控制器。 VCC：供電電壓。 P0 口 ： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以 被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被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。 P2 口 ： P2 口為一個(gè)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(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高， 作為輸入。這是 由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 5 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門電流。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。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。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。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE 脈沖。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。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。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。模塊可劃分為檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊和控制模塊。軟件結(jié)構(gòu)有循環(huán)檢測(cè)、中斷報(bào)警兩個(gè)功能。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。單片機(jī)應(yīng)用 系統(tǒng)的研制過(guò)程包括系統(tǒng)功能分析、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下： A T 8 9C 5 1復(fù) 位 電 路紅 外 檢 測(cè) 電 路聲 光 報(bào) 警 電 路G S M 報(bào) 警 電 路 具體電路模塊設(shè)計(jì) 電源電路 電源電路如下圖所示， 220V 交流市電可由 市場(chǎng)上典型 220V 轉(zhuǎn) 12V 變壓器降壓，經(jīng)橋式整流器 D1 整流，電解電容 C1 濾波，三端穩(wěn)壓器 78L05 穩(wěn)壓， C2 改善穩(wěn)定電源波動(dòng) 最后得到整機(jī)要求的 +5V 穩(wěn)定直流電源。 C1 起濾波作用 在電路中一般為幾千 uF C2： 用來(lái)改善負(fù)載的瞬態(tài)效應(yīng)，減少高頻噪聲 ，就是減小電源不規(guī)則的波動(dòng)量提東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì) 7 高電源性能。 熱釋電紅外傳感器原理 （ 1）傳感器組成及檢測(cè)電路框圖 熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。實(shí)際使用時(shí)，在熱釋電傳感器前需安裝菲涅爾透鏡，這樣可大大提高接收靈敏度，增加檢測(cè)距離及范圍。 由于熱釋電傳感器輸出的信號(hào)變化緩慢、幅值?。ㄐ∮?1mv），不能直接作為照明系統(tǒng)的控制信號(hào)，因此傳感器的輸出信號(hào)必須經(jīng)過(guò)一個(gè)專門的信號(hào)處理電路，使得傳感器輸出信號(hào)的不規(guī)則波形轉(zhuǎn)變成適合于單片機(jī)處 理的數(shù)字信號(hào)。 （ 2）信號(hào)處理電路 本設(shè)計(jì)采用 BIS0001 來(lái) 完成對(duì)熱釋電傳感器輸出信號(hào)的處理。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件就可構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)、報(bào)警用人體熱釋電傳感器等。 BIS0001 芯片管腳如下圖所示 : BIS0001 是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延 遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。 2） 信號(hào)處理電路 熱釋電傳感器信號(hào)處理電路 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì) 9 熱釋電傳感器 S 極輸出信號(hào)送入 BIS0001 的 14 腳，經(jīng)內(nèi)部第一級(jí)運(yùn)算放大器放大后，由 C3 耦合從 12 腳輸入至內(nèi)部第二級(jí)運(yùn)算放大器放大，再經(jīng)電壓比較器構(gòu)成的鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，最后從 12 腳輸出信號(hào)（ V0）送入單片機(jī)中斷 0 端口以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制。輸出 V0（高電平）的延遲時(shí)間 Tx 由外部 R8 和 C7 的大小調(diào)整；觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 由外部 R9 和 C6 的大小調(diào)整。 在信號(hào)處理電路中經(jīng)常用到放大電路，它可以將微弱信號(hào)通過(guò)晶體管效應(yīng)放大從而方便對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行各種處理，本文將在３．３節(jié)中詳細(xì)介紹。其中振蕩源對(duì)于 石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 使用晶振頻率為１２ＭＨＺ時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于２ｕｓ。如圖： 因?yàn)殡娙菥哂型ń涣髯柚绷鞯奶匦裕虼水?dāng)開(kāi)關(guān)沒(méi)有按下時(shí) +5V 的直流電壓無(wú)法加到單片機(jī)的 RST 端口上，因此系統(tǒng)并不執(zhí)行復(fù)位功能；而當(dāng)開(kāi)關(guān)持續(xù)按下時(shí)，電源電壓直接加到復(fù)位端口，在 2 個(gè)機(jī)器周期即 2us 后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，松開(kāi)開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì) 10 初始化后正常運(yùn)行。 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 如圖所示，報(bào)警電路由一個(gè)ｓｐｅａｋｅｒ 蜂鳴器 接到單片機(jī)的 P1。 1 接口，當(dāng)紅外傳感器探測(cè)到有人入侵時(shí)會(huì)自動(dòng)通過(guò)中斷程序使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，同時(shí) LED 發(fā)出紅光警示入侵者。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì) 11 串口模塊設(shè)計(jì) （ 1） TC35 簡(jiǎn)介 TC35 是 Siemeils 公司推出的新 一 代無(wú)線通信 GSM 模塊。可以快速、安全、可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音傳輸、短消息服務(wù) (Short Message Service)和傳真。 （ 2）硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用型號(hào)為 TC35 的 GSM 模塊，該模塊自帶 RS232 端口，若想與單片機(jī)連接， 只需設(shè)計(jì)一個(gè) TTL 轉(zhuǎn) RS232 電平電路 ,連接到 AT89C51 的 UART 口 ,另一端直接連接到 TC35 即可。 軟件設(shè)計(jì)上，主要通過(guò)單片機(jī)串行通信端口向 TC35GSM 模塊傳輸信息，令 TC35工作。AT+CMGR=n 為讀 TC35i 模塊短消息數(shù)據(jù)， n 為短消息號(hào)。 AT+CMGD=n 為刪除 TC35i 模 塊的短消息， n 為短消息編號(hào)。 本設(shè)計(jì)主要目的在于探索基于 GSM 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)報(bào)警的紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)，因此重點(diǎn)在于對(duì) GSM 模塊的應(yīng)用的探索，其他模塊則采用已經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化模塊，所需元件均能在市場(chǎng)上找到且價(jià)格合理，根據(jù)各模塊的參數(shù)值可以輕易得到所需元件的型號(hào)，易于替換；這樣不僅有利于節(jié)省 本設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)成本，同時(shí)對(duì)于以后產(chǎn)品有更好的 維護(hù)性 和替換性 。 RC 電路主要應(yīng)用為微分電路、積分電路、耦合電路、脈沖分壓器以及濾波電路。在本設(shè)計(jì)中主要用到了 RC電路的濾波作用。 2)高通濾波電路與微分電路或耦合電路形式相同。另一方面，在多級(jí)交