红外报警监控系统设计报告Word格式.docx
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当物体射出的红外线通过菲涅耳透镜后，传到热释电红外探测器，这时热释电红外探测器将输出脉冲信号，脉冲信号经放大和滤波后，由电压比较器将其与基准值进行比较，当输出信号达到一定值时，报警电路发出警报。
被动式热释电红外探头的优点是本身不发生各种类型的辐射，器件的功耗小、隐蔽性好、价格低。
缺点是具有容易受各种热源、光源及射频辐射的干扰；
被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收；
当环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度下降，有时还会短时失灵。
目前市场上经常采用P288型热释电红外传感器作为敏感元件，能以非接触方式检测出人体辐射出的红外能量，并将其转化为电信号输出。
该传感器外接12V电源，内部装有菲涅耳透镜，检测区域为球形，有效警戒距离为12~15m，方向角为85度。
当红外警戒区内无移动物体时，传感器无输出信号，报警电路不工作；
当有人闯入警戒区时，只要人体移动，其辐射出的红外线便会被热释电红外传感器所接收，并输出微弱的电信号。
该信号经运算放大器A1和A2放大后，会输出一个较强的电信号。
再输送给由A3和A4组成的双限电压比较器。
具体电路如图2所示：
图2热释电传感器检测电路
4、DYP-ME003人体感应传感器
图2所示电路比较繁琐，调试难度也较大。
目前市场上有集成红外人体感应传感器，将热释电传感器、菲涅耳透镜和调理电路集成在一个模块上，可以实现5伏电压供电，性能稳定，使用方便。
DYP-ME003人体感应传感器就是这样一款基于红外线技术的自动控制产品，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品中。
其功能特点：
●全自动感应：
人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。
●光敏控制（可选择，出厂时未设）：
可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。
●温度补偿（可选择，出厂时未设）：
在夏天当环境温度升高至30～32℃，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。
●两种触发方式：
a.不可重复触发方式:
即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变为低电平；
b.可重复触发方式：
即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点）。
●具有感应封锁时间（默认设置:
2.5S封锁时间）：
感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。
●工作电压范围宽：
默认工作电压DC4.5V-20V。
●微功耗：
静态电流<
50微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。
●输出高电平信号：
可方便与各类电路实现对接。
DYP-ME003人体感应传感器的感应范围如图3所示：
图3DYP-ME003人体感应传感器的感应范围
DYP-ME003人体感应传感器的电气参数如表1所示：
表1DYP-ME003人体感应传感器的电气参数
电气参数
DYP-ME003人体感应模块
工作电压范围
DC4.5-20V
静态电流
<
50uA
电平输出
高3.3V/低0V
触发方式
L不可重复触发/H重复触发
延时时间
5-200S（可调）可制作范围零点几秒-几十分钟
封锁时间
2.5S（默认）可制作范围零点几秒-几十秒
电路板外形尺寸
32mm*24mm
感应角度
100度锥角
感应距离
7米以内
工作温度
-15-+70度
感应透镜尺寸
直径:
23mm（默认）
其外型如图4所示：
图4DYP-ME003人体感应传感器外型图
四、硬件设计
本研究设计的温湿度控制器框图如图5所示。
图5红外报警监控系统方框图
图中STC89C52单片机随时监控DYP-ME003红外人体传感器送来的报警信号。
当报警功能打开并且传感器检测到有人侵入时，单片机通过声（蜂鸣器）光（LED发光管）报警，同时将入侵时间记录在外部存储芯片AT24C04中。
系统还可以即时显示当前环境温湿度值。
单片机每2秒钟从DHT11温湿度传感器中读入温度和湿度，在液晶屏上即时显示。
系统通过DS1302时钟电路获得并显示当前时间。
该时间初始值可以通过设置键、上调键和下调键设定，由于具有后备电池，主控系统断电后时钟仍然继续运行。
系统通过四键键盘切换开、关报警状态，设定时钟初始值，查询报警时间等。
系统各单元电路介绍如下。
1、单片机电路
本设计选用宏晶公司高性能单片机STC89C52采用主控芯片，其管脚如图6所示。
图6STC89C52单片机管脚图
该芯片为52内核8位单片机，兼容Intel等52内核单片机，支持ISP下载，适用于常用检测控制电路。
由STC89C52组成的单片机系统原理图如图6所示。
图7单片机系统电路
图中ALERT引脚输入DYP-ME003红外人体传感器信号，该信号为高电平时有人入侵，为低电平时表示没有检测到人。
DATA引脚为温湿度传感器单总线引脚。
2402_SCL和2402_SDA为外存芯片AT24C04通信引脚，该芯片为IIC接口芯片，通过时钟线和数据线二线接口通信。
K1、K2、K3、K4为四只按键，分别为设置键、上调键、下调键和查询键。
L2为报警LED发光管。
P0.0—P0.7为LCD数据线，P2.5—P2.7为LCD控制线。
系统采用11.0572MHz外部晶振电路。
2、红外热释电报警传感器电路
图8DYP-ME003红外人体传感器电路
传感器使用DYP-ME003红外人体传感器，图中ALERT引脚输出信号，该信号为高电平时有人入侵，为低电平时表示无人入侵。
R17电阻为下拉电阻，防止管脚误报。
3、温湿度传感器器及检测电路
图9DHT11温湿度传感器外型及管脚
DHT11温湿度传感器外型及管脚如图9所示。
其中电源引脚的供电电压为3.5--5.5V。
传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间不要发送任何指令。
电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。
DHT11典型应用电路如图9所示，其连接电路简单，只需要占用控制器一个I/O口即可完成上下位的连接。
建议连接线长度短于20时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。
图10DHT11典型应用电路
DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式，即单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。
其数据包由5Byte（40Bit）组成。
一次通讯时间最大3ms,数据分小数部分和整数部分。
一次完整的数据传输为40bit，高位先出。
数据格式如表2：
表2DHT11数据格式
3、DS1302实时时钟电路
DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。
实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、年的信息。
每月的天数和闰年的天数可自动调整。
时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式。
其芯片管脚如图11所示。
图11DS1302管脚图
DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口：
线1-RES复位，2-I/O数据线和3-SCLK串行时钟。
时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信，DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW。
DS1302是由DS1202改进而来，增加了以下的特性，双电源管脚用于主电源和备份电源，供应Vcc1为可编程涓流充电电源，附加七个字节存储器。
它广泛应用于电话、传真、便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等。
●实时时钟具有能计算2100年之前的秒分时日日期星期月年的能力还有闰年调整的能力;
●31*8位暂存数据存储RAM；
●串行I/O口方式使得管脚数量最少；
●宽范围工作电压2.0--5.5V；
●工作电流：
2.0V时,小于300nA；
●读/写时钟或RAM数据时有两种传送方式：
单字节传送和多字节传送字符组方式；
●8脚DIP封装或可选的8脚SOIC封装，根据表面装配；
●简单3线接口；
●与TTL兼容，Vcc=5V；
●可选工业级温度范围-40--+85；
●与DS1202兼容；
●双电源管用于主电源和备份电源供应，备份电源管脚可由电池或大容量电容输入；
●附加的7字节暂存存储器。
DS1302与单片机系统连接电路如图12所示。
图12DS1302电路连接图
如图11所示，DS1302的SCLK、I/O和RST三个引脚通过上拉电阻连接单片机的P1.4、P1.5和P1.6。
4、LCD显示电路
显示部分采用SMC1602液晶屏进行数据显示，其主要技术参数为：
表3液晶屏技术指标
接口信号说明如表4所示。
表4液晶屏接口信号说明
与单片机接口电路如图13所示。
其中P0.0—P0.7接LCD数据线，P2.5—P2.7接LCD控制线。
图13LCD与单片机接口电路
5、EEPROM存储器电路
红外报警监控系统的报警时间存储在EEPROM芯片AT24C04中，并可以通过查询按键查看。
AT24C04是IIC芯片，其管脚连接如图14所示，与单片机连接电路如图15所示。
图14AT24C04管脚图图15与单片机连接图
6、键盘电路
本设计采用四键键盘，电路如图16所示。
图16四键键盘电路
按键直接接单片机P3.2—P3.5，程序采用查询方式获取按键状态。
7、供电及程序下载电路
本设计采用USB接口供电，电源电压5V。
同时，USB接口通过内含PL2303芯片的转换电路对单片机进行程序编写。
其电路原理如图17所示。
图17供电及程序下载电路
五、软件编程
1、软件流程图
本设计软件主程序流程图如图18所示。
图18软件流程图
2、主程序
下面介绍main.c主程序编写，其他程序略。
（1）头文件和一些宏定义
#include<
reg52.h>
math.h>
#include"
1602.h"
dht.h"
2402.h"
DS1302.h"
（2）管脚定义
sbitLed_Alert=P3^6;
//报警灯
sbitIn_Alert=P2^1;
//报警信号输入
sbitBeep=P2^0;
//蜂鸣器
sbitKey_Up=P3^2;
sbitKey_Down=P3^5;
sbitKey_Set=P3^3;
sbitKey_Review=P3^4;
（3）常量、变量定义和函数声明
//定义标识
volatilebitFlagStartRH=0;
//开始温湿度转换标志
volatilebitFlagKeyPress=0;
//有键按下标志
volatilebitFlagAlert=0;
//报警状态标志
volatilebitFlagReview=0;
//查询标志
//定义温湿度传感器用外部变量
externU8U8FLAG,k;
externU8U8count,U8temp;
externU8U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;
externU8U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;
externU8U8comdata;
externU8count,count_r;
//温湿度传感器用变量
U16temp;
S16temperature,humidity;
U16RHCounter;
//按键响应用变量
U8keyvalue,keyUp,keyDown,keySet,keyReview;
U8FlagSet;
//DS1302时钟用变量
SYSTEMTIMECurrentTime;
ucharyear,month,day,hour,minute,second;
//报警及存储用变量
//char*pSave;
//字符串显示用变量
ucharstr1[6]="
000000"
;
ucharAlertDate[9]="
00-00-00"
AlertTime[9]="
00:
00"
ucharhide;
//函数声明
voidint2str（intx,char*str）;
voidDelay1ms（unsignedintcount）;
voidData_Init（）;
voidTimer0_Init（）;
voidTimer0_ISR（）;
voidSaveAlert（）;
voidLoadAlert（）;
voidKeyProcess（uintnum）;
（4）各子程序
//整型转字符串的函数，转换范围0--65536
voidint2str（intx,char*str）
{
inti=1;
inttmp=10;
while（x/tmp!
=0）
{
i++;
tmp*=10;
}
tmp=x;
str[i]='
\0'
while（i>
1）
str[--i]='
0'
+（tmp%10）;
tmp/=10;
str[0]=tmp+'
}
voidDelay1ms（unsignedintcount）
{
unsignedinti,j;
for（i=0;
i<
count;
i++）
for（j=0;
j<
120;
j++）;
}
//数据初始化
voidData_Init（）
RHCounter=0;
Led_Alert=1;
keyvalue=0;
keyUp=1;
keyDown=1;
keySet=1;
keyReview=1;
FlagSet=0;
hide=0;
AlertDate[8]='
AlertTime[8]='
//定时器0初始化
voidTimer0_Init（）
ET0=1;
//允许定时器0中断
TMOD=1;
//定时器工作方式选择
TL0=0x06;
TH0=0xf8;
//定时器赋予初值
TR0=1;
//启动定时器
//定时器0中断
voidTimer0_ISR（void）interrupt1using0
//每2秒钟启动一次温湿度转换
RHCounter++;
if（RHCounter>
=450）
{
FlagStartRH=1;
//设定闪烁标志
if（hide==1）hide=0;
elsehide=1;
}
//存入报警日期时间
voidSaveAlert（）
wrteeprom（0,year）;
DELAY（1500）;
wrteeprom（1,month）;
wrteeprom（2,day）;
wrteeprom（3,hour）;
wrteeprom（4,minute）;
wrteeprom（5,second）;
//载入报警日期时间
voidLoadAlert（）
ucharvalue;
value=rdeeprom（0）;
AlertDate[0]=value/10+48;
AlertDate[1]=value%10+48;
value=rdeeprom
（1）;
AlertDate[3]=value/10+48;
AlertDate[4]=value%10+48;
value=rdeeprom
（2）;
AlertDate[6]=value/10+48;
AlertDate[7]=value%10+48;
value=rdeeprom（3）;
AlertTime[0]=value/10+48;
AlertTime[1]=value%10+48;
value=rdeeprom（4）;
AlertTime[3]=value/10+48;
AlertTime[4]=value%10+48;
value=rdeeprom（5）;
AlertTime[6]=value/10+48;
AlertTime[7]=value%10+48;
voidKeyProcess（uintnum）
switch（num）
case1:
//Up键被按下
switch（FlagSet）
{
case0:
case1:
break;
case2:
//年
if（year<
99）year++;
Write1302（0x8e,0x00）;
//写入允许
DS1302_SetTime（DS1302_YEAR,year）;
Write1302（0x8e,0x80）;
//禁止写入
case3:
//月
if（month<
12）month++;
DS1302_SetTime（DS1302_MONTH,month）;
case4:
//日
if（day<
31）day++;
DS1302_SetTime（DS1302_DAY,day）;
case5:
//时
if（hour<
23）hour++;
Write13
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