基于单片机控制的红外报警器的设计教材.docx
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基于单片机控制的红外报警器的设计教材
基于单片机控制的红外报警器的设计
摘要基于单片机控制的红外报警器以AT89S51单片机为核心，主要由可通过发射电路发射的红外线被遮挡时控制报警系统报警,通过单片机控制报警电路的运行，并能同时进行声光报警，用红外线收发管进行检测，安装隐蔽，不易被发现；探测信号采用脉冲信号，节能且抗干扰。
系统可以探测到一定范围内的人的闯入,可以应用在安防范围比较确定的情况下。
采用这种方法设计的防盗报警器具有成本廉价和探测效果好的优点，有着广阔的市场前景。
关键词AT89S51；红外传感器；数据采集；报警电路
1绪论
随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，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。
就目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点：
（一）压力触发式防盗报警器由于压力板式安装在垫子内，当主机停止工作，很容易失报和误报，其可靠性低。
（二）开关式电子防盗报警器一般只有一个定点，有效范围小，而且各种开关也易坏，失报和误报率就高，不可靠。
（三）遮光式触发防盗报警器在受到太阳光照射就会引起误报，同时若遮住了光也会引起误报，所以这种报警器的可靠性也不高。
还有，就闭路监控电路防盗系统而言：
它的安装线路复杂，而且技术要求比较高，价格也比较昂贵，不利于广泛利用。
而本设计中所使用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。
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。
2系统方案与论证
为了能够设计出一种制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、安全可靠红外线报警系统，本设计给出了二种方案。
2.1方案论述
方案一：
本红外防盗系统以AT89S51单片机为核心，外接热释电红传感器，能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射，并将其转化为相应的电信号输出，平时传感器输出低电平，当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平，此高电平输入单片机，作为单片机的外部触发信号处理，经单片机内部软件编程处理后，单片机输出控制信号，驱动声光报警电路开始报警，同时通过显示电路显示出报警次数。
该设计包含如下结构：
热释电红外传探头电路、报警电路、单片机、复位电路、LED显示控制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2.1总体设计框图所示：
驱动
图2.1系统框图
方案二：
该系统以单片机AT89S52系列为核心，采用红外线发射管和红外线接收管为发射和接收装置，由反相器芯片反相间接控制CPU工作。
在CPU程序运行以后控制输出口电平使得蜂鸣器器与发光二极管组成的声光报警电路同时进行声光报警。
系统原理框图如图2.2所示：
红外线发射电路
声光报警电路
CPU
AT89S52
反相器
红外接收电路
电源电路
图2.2系统框图
2.2方案比较
方案一使用的控制器为AT89S51单片机，方案二使用的控制器为AT89S52单片机，没有数据存储功能。
与方案二的单片机相比较，AT89S51单片机功耗低，性能高而且成本不高，并且完全能够满足本方案的需求。
综上所述，根据对二种方案的比较以及对设计的红外报警系统成本低廉，精确度较高，抗干扰能力强，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定的要求，选择方案一来设计本红外报警系统。
3系统硬件设计
3.1控制器模块
本设计的控制器模块选用AT89S51，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。
AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
（1）标准功能：
4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I／O口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16位定时／计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时／计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
（2）在外部结构上，AT89S51单片机和MCS-51系列单片机的结构相同，有三种封装形式，分别是PDIP形式，为40针脚；PLCC形式，为44针脚；TAFP形式，也为44针脚。
其中，常用的为PDIP形式，如图3.1所示。
图3.1AT89S51的引脚图
3.2信号检测与放大模块
针对红外辐射信号的探测，设计了一种实用化的基于单片机AT89S51检测放大电路。
当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，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，然后经放大电路将电信号放大传给单片机。
电路图如图3.2所示：
图3.2信号检测与放大电路
3.3LED显示模块
针对报警次数的显示，设计了一种实用化基于单片机ATS51的LED显示电路。
此电路实现的功能是显示报警次数信号。
当查询P1.0有高电平时，进行报警处理，7段LED数码管显示报警次数，当报警次数超过10次，清零。
同时通过P3.0和P3.1口设置进行声光报警。
电路图如图3.3所示：
图3.3LED显示电路
3.4报警执行模块
针对声光报警实现，设计了一种实用化基于单片机AT89S51报警执行电路。
此电路接受单片机传送来的电平信号，驱动声光报警从而达到报警效果。
驱动电路通过P3.1口将高电平信号送至放大电路然后传给声音报警设备LS（蜂鸣器），从而达到声音报警的效果。
电路图如3.4所示：
图3.4执行报警电路
3.5手工暂停模块
针对中断系统的显示，设计了一种实用化基于单片机AT89S51的手工暂停电路。
该电路可通过按按钮S1能够实现手工解除警报信号。
电平信号经放大电路到声光报警器后，当报警延时10s一段时间后会自动解除，同样也可以通过按下zanting键，单片机接收INT0的中断信号，调用INT0中断子程序，从而解除报警。
电路图如图3.5所示：
图3.5手工暂停电路
3.6晶振与复位模块
通过振荡得到一个稳定的时钟频率。
利用中断方式可以实现报警持续时间未到10秒时，用手工按键停止的声光报警的作用。
电路图如图3.6所示：
图3.6晶振/复位电路
4系统软件设计
4.1主程序设计
按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图4.1所示：
入口
初始化
监测外部有无信号输入
N
Y
显示报警的次数且启动声光报警电路开始报警
声光报警是否持续10秒
N
声光报警结束，LED
显示出报警次数
Y
是否还有检测信号等待下次报警
Y
N
结束
图4.1主程序工作流程图
4.2定时中断程序设计
手工按键停止报警中断服务程序工作流程图，如下图5.2所示：
中断源发出中断申请
关中断、保护现场
INTO/端有输入信号关闭报警
恢复现场、关中断
中断返回
图4.2中断服务程序工作流程图
5结论
本课题研究设计了一种基于单片机技术的无线智能防盗报警器。
该防盗报警器通过以AT89S51单片机为工作处理器核心，外接热释电红传感器，它是一种新颖的被动式红外探测器件，能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射，并将其转化为相应的电信号输出，同时能有效的抑制人体辐射波长以外的红外光线与可见光的干扰，平时传感器输出低电平，当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平，此高电平输入单片机，作为单片机的外部触发信号处理，经单片机内部软件编程处理后，单片机输出控制信号，驱动声光报警电路开始报警，同时通过显示电路显示出报警次数，以便人们识别了解报警情况。
该报警器的最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活；且安装方便、智能性高、误报率低，同时它的信号经过单片机系统处理后方便和ＰＣ机通信，便于多用户统一管理。
随着现代人们安全意识的增强以及科学技术的快速发展，相信报警器必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。
参考文献
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DesignoftheInfraredAlarmWhichBasedontheMicrocontroller
AbstractThesystemisainfraredanti-theftalarmcontrolledbysingle-chipAT89S51,includinginfra-redpartofthelaunch,partoftheinfraredreceiver,microcontroller,aswellaspartofsoundandlightalarm.Thesystemwillalarmwheninfraredrayhasbeenblocked,throughthesingle-chipmicrocomputertocontroltheoperationofalarmcircuit,andatthesametimesoundandlightalarm,withinfraredtransceivertesttube,installhidden,cannoteasilybefound;detectionsignalusingpulsesignal,energy-savingandanti-jamming.Thissystemcandetectacertainpersonwithinthescopeoftheintrusion,securitycanbeappliedtodeterminethescopeofthecase.Designedusin
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