单片机的红外防盗系统.docx

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单片机的红外防盗系统

学生毕业设计（论文）

题目：

基于单片机控制红外线防盗报警器

姓名

学号

系部

专业

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开题时间

完成时间

目录

摘要3

第一章绪论4

1.1课题背景4

1.2防盗报警系统的发展概况4

第二章红外防盗报警器5

2.1引言5

2.2设计任务及要求5

2.3基础知识介绍6

2.3.1常见的几种红外传感器介绍6

2.3.2热释电红外传感器的原理8

2.3.3PIR的原理特性10

2.3.4AT89C51单片机的概述10

第三章方案设计14

3.1总体设计思路14

3.2具体电路模块设计15

3.2.2放大电路的设计15

3.2.3时钟电路的设计15

3.2.4复位电路的设计16

3.2.5发光二极管报警电路的设计16

3.2.6声音报警电路的设计17

3.3系统硬件电路的选择及说明17

3.4软件的程序实现18

3.4.1主程序工作流程图18

3.4.2设计编程程序19

第三章仿真21

第五章设计总结22

参考文献23

附录单片机控制的红外防盗报警器原理图24

致谢25

摘要

关键词：

单片机；红外传感器；数据采集；报警电路

随着时代的不断进步,人们对环境的安全性提出更高的要求,很多小区都安装了智能报警系统,大大提高了小区的安全程度,有效保证居民的人身财产安全.目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础.而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器.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,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物.热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域.

本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、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、灵敏度高、安全可靠。

这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，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。

本设计包括硬件和软件设计两个部分。

硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等部分组成。

处理器采用51系列单片机AT89C51，整个系统是在系统软件控制下工作的。

第一章绪论

1.1课题背景

随着时代的不断进步,人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客。

现在很多小区都安装了智能报警系统,因而大大提高了小区的安全程度,有效保证了居民的人身财产安全。

由于红外线是不可见光,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。

此外,在电子防盗、人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。

1.2防盗报警系统的发展概况

目前，国内市场上的防盗报警系统大部分是国外品牌，国内防盗报警产品厂商发展时间比较短，真正取得长足发展也是在2000年以后，特别是在2004年国内有些厂商迅速成长，投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大。

但是与国外厂商相比还有很大差距。

现阶段，大部分工程商安装防盗报警产品时倾向于国外品牌，其中，安装的国外产品主要来自美国、日本和韩国，这三个国家的产品占据我国报警市场的近80%的市场份额。

这主要是因为，在产品供给市场上，绝大部分国外品牌来自美国和日韩，防盗报警产品在这些国家的发展已经非常成熟，产品功能稳定、性能完善，再加上进入我国是时间较早，所以在我国市场上占有相当大的份额。

智能化住宅保安系统具有较高的自动化技术水平及完善的功能，安全性、可靠性高。

每个住户单元的防盗、防灾报警装置通过网络系统与小区管理中心的监控计算机连接起来，实现不问断监控。

安防报警包括：

门禁系统、红外门磁报警、火灾报警、煤气泄漏报警、紧急求助、闭路电视监控、周边防越报警、对讲防盗门系统等。

第二章红外防盗报警器

2.1引言

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。

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。

2.2设计任务及要求

（1）该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、报警等模块子函数。

（2）本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、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。

终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。

（3）系统可实现功能。

当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,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，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL电平至AT89C51单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。

（4）红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。

此类装置设计的要点：

其一是能有效判断是否有人员进入；其二是尽可能大地增加防护范围。

当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。

至于报警可采用声光信号。

2.3基础知识介绍

通过了解此基础知识，会对防盗报警器设计的原件选择有一个明确的思路，通过比较运用最佳原件，也对防盗报警器的设计有个整体思路。

2.3.1常见的几种红外传感器介绍

（1）红外探测器：

红外系统的核心是红外探测器，按照探测的机理的不同，可以分为热探测器和光子探测器两大类。

热探测器是利用辐射热效应，使探测元件接收到辐射能后引起温度升高，进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。

检测其中某一性能的变化，便可探测出辐射。

多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。

当元件接收辐射，引起非电量的物理变化时，可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。

（2）红外测温产品：

HEITRONICS拥有40多年非接触红外测温经验，50多种红外测温仪和非接触红外测温系统可满足不同行业用户的特殊需求,提供最优非接触红外测温解决方案。

在高性能和高品质的红外测温产品市场，来自德国的HEITRONICS以其在尖端领域应用中良好的品质纪录，被广泛公认为是世界一流的红外测温产品供应者而受到信任。

HEITRONICS系列产品已广泛应用于冶金，玻璃,造纸,纺织,橡胶,木材,制陶,塑料涂层,沥青建筑,电子,食品,石化，水泥等工业制造、科学研究和实验领域。

HEITRONICS红外测温仪部分产品

KT19系列-50°C-3000°C智能型红外测温仪·智能测温系统·19种光谱范围·实时数字处理·5ms响应时间·光学瞄准,带激光瞄准·LCD显示·可编程,RS232串行接口

KT15D系列-50°C-3000°C通用型红外测温仪·通用测温专家·19种光谱范围·实时数字处理·响应时间50ms·可编程·RS232串行接口·紧凑型结构

KTX系列0°C-2000°C集成型红外测温仪·响应时间50ms·全金属外壳·抗电磁干扰·HD版适合在180°C恶劣环境下工作

LS12系列-50°C-3000°C线性扫描式测温仪·19种光谱范围·实时数字处理·可编程·RS232串行接口·独立使用远端软件遥控

KT18S50°C-2500°C光谱式红外测温仪·响应时间10ms·距离目标系数为400:

1·光学瞄准·硅探测器

（3）压电传感器

压电传感器（Piezoelectricsensor）是一种典型的有源传感器,它是以某些电介质的压电效应为基础,在外力作用下,电介质表面产生电荷,从而实现外力与电荷量间的转换,达到非电量的电测目的.

压电传感器的应用:

可分为单向力,双向力和三向力传感器.压电传感器的物理基础是压电效应,压电敏感元件感受力的作用而产生电压或电荷输出,即根据输出电压或电荷的大小和极性,就可确定作用力的大小和方向.由此可见,压电传感器可以直接用于测力,或测与力相关的压力位移振动加速度等.

（4）磁电传感器

磁电传感器可分为两大类,一类是基于铁芯线圈电磁感应原理的磁电感应式传感器,一类是基于半导体材料磁敏效应的磁敏传感器

磁敏管的应用:

不但具有很高的磁灵敏度,同时能识别磁场极性;而且体积小功耗低,因而具有广泛的应用前景.

（5）光电传感器

光电传感器（Photoelectricsensor）是一种将光信号转换成电信号的装置,它具有结构简单,性能可靠,精度高,反应快等优点,在现代测量和自动控制系统中,应用非常广泛,是一种很有发展前途的新型传感器.

（6）人体热释电红外传感器介绍和应用:

在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。

（7）无线红外传感器

无线红外传感器又名无线红外探测器

无线智能幕帘/广角红外探测器采用美国军用红外传感器进行信号采集探测与摩托罗拉芯片组合集成单片机智能技术控制，自动温度补偿，微电流省耗，无误报，无漏报，探测距离远，工作稳定，性能可靠，外形精巧，美观大方。

机内设置电源外拨开关，外出设防可以接通电源，达到更加省电的效果。

它是根据人体红外光谱而工作，当人体在其接收范围内活动时，探测器输出报警信号，广泛用于银行、仓库和家庭等场所的安全防范。

它是目前可靠性较高的产品，红外探测部分采用报警器用传感器和红外专用处理IC。

高频发射部分采用最新声表面（S）稳频技术，配合成熟的外围电路，使得产品具有红外探测灵敏度好、误报率低、高频发射频率稳定、发射功率大的特点。

工作原理：

红外广角型探头的防范区域是以其透镜始点，向前散发120度，长12米的圆锥形的探测区域，在这区域内，只要是热能动物在区域内活动，其散发的红外热能将被吸收。

幕帘型探头工作原理：

红外幕帘型探头的防范区域是以其透镜始点，向前散发120度，长12米的圆锥形的探测区域，在这区域内，只要是热能动物在区域内活动，其散发的红外热能将被吸收

2.3.2热释电红外传感器的原理

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。

如下图所示为热释电红外传感器的内部电路框图。

热释电红外传感器的内部电路框图

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下图所示,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。