单片机课程设计-红外热释电报警器Word下载.doc

单片机课程设计-红外热释电报警器Word下载.doc

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5软件编程及仿真 8

5.1软件简介 8

5.1.1Proteus软件简介及使用 8

5.1.2Keil软件简介 10

5.2软件程序的实现 12

6课程设计心得体会 17

7参考文献 18

附图1：

单片机控制的红外防盗报警器原理图 19

附图2：

仿真原理图 20

附图3：

实物图 21

1课程设计目的

随着时间的推移，计算机革命的完成，信息高速公路的发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。

本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。

本次设计所用的这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。

经过本次课程设计会使我们进一步对单片机有个感观认识，增强动手能力。

使理论与实际相结合。

2设计介绍

2.1技术要求

基于单片机控制的热释电红外报警，将检测到人体红外信号转换成电压信号，经调理电路整形处理为TTL电平送入单片机，单片机对送入信号进行判别，是哪一路报警信号，发出音响报警并通过数码管显示报警位置。

2.2主要任务

1.系统分析与设计：

对系统进行调研，详细分析系统，设计出基于单片机控制的热释电红外报警系统方案；

2．实现系统的关键技术：

热释电传感器调理电路；

报警音响电路；

报警显示电路；

软件控制；

3．系统电路的设计与实现：

器件选择；

地址分配和硬件连接；

4．系统软件的设计与实现:

单片机代码的实现，计算机控制代码的实现；

5．系统调试；

6．系统联调；

7．写课设报告。

3基础知识简介

3.1热释电红外传感器简单介绍

热释电红外线（PIR）传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。

是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。

它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。

将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。

如图1示为热释电红外传感器

的内部电路框图。

图1热释电红外传感器的内部电路框图

3.2AT89S51单片机简单概述

AT89S51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大。

振荡器和时序

OSC

程序存储器

4KBROM

数据存储器

256BRAM/SFR

定时器/计数器

2×

16

AT89S51

CPU

64KB总线

扩展控制器

可编程I/O

可编程全

双工串行口

内中断

外时钟源外部事件计数

外部中断控制并行口串行通信

图2AT89S51功能方块图

图2为AT89S51片机的基本组成功能方块图。

由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。

下面介绍几个主要部分。

4方案设计

4.1总体设计思路

本设计包括硬件和软件设计两个部分。

模块划分为数据采集、键盘控制、报警等子模块。

电路结构可划分为：

热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。

用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。

就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。

单片机应用系统也是有硬件和软件组成。

硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。

单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。

从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：

热释电红外传感探头电路、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成；

它们之间的构成框图如图3总体设计框图所示：

AT89

S51

复位电路

传感器

报警执行电路

LED发光显示

调整电路

驱动

发光二极管

图3总体设计框图

处理器采用51系列单片机AT89S51整个系统是在系统软件控制下工作的。

设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路送出TTL电平至AT89S51单片机。

在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。

驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。

当报警延迟10s一段时间后自动解除，当警情消除后复位电路使系统复位。

4.2具体电路模块设计

4.2.1热释电红外传感器原理

本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。

其工作电路原理及设计电路如图4所示,在VCC电源端利用C1和R2来稳定工作电压，同样输出端也多加了稳压元件稳定信号。

当检测到人体移动信号时，电荷信号经过FET放大后，经过C2，R1的稳压后使输出变为高电位，再经过NPN的转化，输出OUT为低电平。

图4热释电红外传感器原理图

4.2.2调整电路的设计

如图5所示为最基本的调整电路，图中1为输出，接单片机的P0.7,P0.6输入输出口。

图5调整电路电路图

4.2.3时钟电路的设计

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。

该反向放大器可以配置为片内振荡器。

石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。

如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。

因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us。

如图6所示为时钟电路。

图6时钟电路图

4.2.4复位电路的设计

复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后,在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。

例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。

该复位电路连接单片机的RESET引脚，如图7示为复位电路。

图7复位电路图

4.2.5数码管显示报警电路的设计

由2个数码管接上电阻后连上单片的P0,P2输入输出口的引脚，外接VCC，当单片机的相应引脚被置低电平后，数码管显示相应的数字，起到报警作用。

注：

当P0口输出0F9H时，数码管DS1显示数字1，当P2口输出025H时，数码管DS2显示数字2。

图8所示为数码管报警电路。

图8发光二极管报警电路图

4.2.6声音报警电路的设计

如下图所示，用一个Speaker和三极管、电阻接到单片机的P2.0引脚上，构成声音报警电路，低电平触发，如图9示为声音报警电路。

图9声音报警电路图

4.3系统硬件电路的选择及说明

硬件电路的设计见附图1示，从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件：

AT89C51、热释电红外传感器、LED、发光二极管、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路。

5软件编程及仿真

5.1软件简介

5.1.1Proteus软件简介及使用

Protues软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。

它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。

它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。

虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。

是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

该软件具有4大功能模块

一．智能原理图设计（ISIS）

丰富的器件库：

超过27000种元器件，可方便地创建新元件；

智能的器件搜索：

通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件；

智能化的连线功能：

自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；

支持总线结构：

使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；

可输出高质量图纸：

通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP图纸，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。

二．完善的电路仿真功能（Prospice）

1ProSPICE混合仿真：

基于工业标准SPICE3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真；

2超过27000个仿真器件：

可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件，Labcenter也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件。

3多样的激励源：

包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用wav文件）、指数信号、单频FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入。

4丰富的虚拟仪器：

13种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等；

5生动的仿真显示：

用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压大小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动；

6高级图形仿真功能（ASF）：

基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性分析。

三．独特的单片机协同仿真功能（VSM）

1支持主流的CPU类型：

如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU类型随着版本升级还在继续增加，如即将支持CORTEX、DSP处理器；

2支持通用外设模型：

如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按