基于单片机的热红外感应报警系统毕业设计论文.docx
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基于单片机的热红外感应报警系统毕业设计论文
毕业设计（论文）
题目:
基于单片机的热红外感应报警系统
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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指导教师签名：
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使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
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学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
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日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
摘要
基于社会安全保障的需要，电子报警这门综合技术的正在不断的发展。
与此同时，红外技术已成为先进科学技术的重要组成部分，由于红外线是不可见光，因此用它进行红外探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干扰能力强。
防盗报警系统利用单片机控制技术，自动探测发生在布防区内的侵入行为，产生报警信号，一旦发生突发事件，就会向人们发出报警提示，从而让人即使采取应对措施。
本系统是基于单片机的报警系统，使用热释电红外传感器来感应人体红外信号。
并且系统还有声光报警模块、系统状态显示模块和按键模块。
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。
因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。
关键词：
单片机；红外传感器；数据采集；报警电路
Microcontroller-basedthermalinfraredsensoralarmsystem
Abstract
Continueddevelopmentofthiscomprehensivetechnologybasedontheneedsofsocialsecurity,electronicalarmsare.Atthesametime,infraredtechnologyhasbecomeanimportantpartoftheadvancedscienceandtechnology,infraredisnotvisible,souseitforinfrareddetectionmonitoringwithgoodcovert,dayandnightcanbeused,anditsanti-interferenceability.SCMcontroltechnologyofanti-theftalarmsystem,automaticdetectionofinvasivebehaviorinthedeploymentarea,analarmsignal,intheeventofemergencies,alarmwillbeissuedtothepeople,topeopleeveniftheresponsemeasures.Thissystemisamicrocontroller-basedalarmsystem,theuseofpyroelectricinfraredsensortosenseinfraredsignals.Andthesystemsoundandlightalarmmodule,systemstatusdisplaymoduleandkeysmodule.Inaddition,inthefieldofelectronicsecurity,humandetection,pyroelectricinfrareddetectorswithitslowprice,technicalperformanceandstabilityandwelcomedbythemajorityofusersandprofessionals.
Keywords：
Microcontroller；infraredsensor；datacollection；alarmcircui
第一章绪论
1.1课题背景
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。
这几种报警器的隐蔽性较差，比较容易被人察觉。
还有这几种报警器的触发比较容易的被人为的避开。
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。
红外线报警器分主动式和被动式两种。
主动式红外线报警器，是报警器主动发出红外线，红外线碰到障碍物，就会反弹回来，被报警器的探头接收。
如果探头监测到，红外线是静止不动的，也就是不断发出红线线又不断反弹的，那么报警器就不会报警。
当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候，探头就会检测到有异常，就会报警。
被动式报警器少了一项功能，就是发射红外线。
物理学上告诉我们，当物体的温度高于0K的时候，就会发出红外线，换句话说任何物体都能发出红外线。
而其后的原理，被动式报警器和主动式是一样的。
近年来，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展.人民的生活水平有了很大提高。
各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。
然而一些不法分子也是越来越多。
这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强.造成偷盗现象屡见不鲜。
因此，越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。
报警器这时正为人们解决了不少问题.但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司财政机构。
价格高昂,一般人们难以接受。
如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。
由于红外线是不见光，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。
红外报警器大多数采用国外的先进技术,其功能也非常先进。
其中包括被动式热释电型红外报警器,也即是本文将研究的产品。
还有红外监控无线报警器,超声波防盗报警器,红外线防盗报警器高灵敏红外报警器,触摸式延时防盗报警器,触摸式防盗报警器,红外报警器,红外线声先报警器……此外，在电子防盗、人体探测等领域中，对射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课题任务
1、设计一个热红外感应报警系统。
系统处于关闭状态时数码管显示0，当系统开启数码管显示1。
2、当按下开启键时，数码管显示1，系统开启。
此时如果检测到外来入侵的信号，启动报警，报警持续10S结束，进入预警状态。
3、在报警的时候再次按开启键，取消报警。
回到起始状态。
1.3本文章节安排
按照课题任务，本文一共分为六章。
第一章介绍热红外感应报警系统的发展现状，列出了课题任务，对课题进行了综述；第二章阐述课题设计的方案，介绍设计中使用到的芯片；第三章对硬件系统和各个功能模块进行详细描述；第四章进行软件程序编写进行分析。
第五章，电路的制作与调试。
第六章设计总结。
第二章总体方案设计
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。
根据课题要求，系统应该包含的模块有数据采集模块用于采集人体红外信号；键盘控制模块用于控制报警系统的开启和关闭；声光报警模块，用于表现系统的运行结果，提示外部人员的侵入。
最核心的是单片机最小系统，整个系统的控制都依赖于单片机。
2.1方案设计
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。
系统构成框图如图2.1所示：
图2.1系统构成总体框图
热红外感应模块采集到人体红外信号后转换为电信号，输出给单片机最小系统。
信号经过单片机处理后，输出信号驱动声光报警。
2.2单片机SST89E58介绍
89E58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。
SST89E58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。
2.2.1SST89E58单片机的基本组成功能
图2.2为SST89E58单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。
外部中断控制并行口串行通信
图2.289E58功能方块图
（1）中央处理器（CPU）
中央处理器是单片机最核心的部分，是单片机的大脑和心脏，主要完成运算和控制功能。
SST89E58的CPU是一个字长为8位的中央处理单元，即它对数据的处理是按字节为单位进行的。
（2）内部数据存储器（内部RAM）
SST89E58中共有256个RAM单元，但其中能作为寄存器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用。
（3）内部程序存储器（内部ROM）
SST89E58共有4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据等。
（4）定时器/计数器
SST89E58共有2个16位的定时器/计数器，可以实现定时和计数功能。
（5）并行I/O口
SST89E58共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3口），可以实现数据的并行输入、输出。
（6）串行口
SST89E58有1个全双工的可编程串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。
（7）时钟电路
SST89E58单片机内部有时钟电路，但晶振和微调电容需要外接。
时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。
（8）终端系统
SST89E58的中断系统功能较强，可以满足一般控制应用的需要。
它共有5个中断源：
2个外部中断源/INTO和/INT1；3个内部中断源，即2个定时/计数中断，1个串行口中断。
由上所述，SST89E58虽然是一块芯片，但它包括了构成计算机的基本部件，因此可以说它是一台简单的计算机。
SST89E58较详细的内部结构如图2.3所示。
图2.3SST89E58内部结构框图
2.2.2SST89E58管脚说明
ATMEL公司的SST89E58是一种高效微控制器。
采用40引脚双列直插封装（DIP）形式，如图2.4和图2.5所示。
SST89E58单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。
图2.4DIP封装引脚图
图2.5SMT的封装图
SST89E58的引脚说明如表2.1所示。
表2.1SST89E58引脚说明
引脚
作用
VCC
供电电压。
GND
接地。
P0
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH
续表2.1SST89E58引脚说明
进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为SST89E58的一些特殊功能口，如下表所示：
P3口管脚备选功能
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（记时器0外部输入）
P3.5T1（记时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
续表2.1SST89E58引脚说明
ALE/PROG
当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN
外部程序存储器的选通信号端。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2
来自反向振荡器的输出。
2.3热释电红外传感器介绍
2.3.1PIR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，如作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等。
自然界中存在的各种物体，如人体、木材、石头、火焰、冰等都会发出不同波长的红外线，利用红外传感器可对其进行检测。
根据工作原理，红外传感器分为热型和量子型两类，热型红外传感器也称热释电红外传感器或被动红外传感器。
与量子型相比，其频响速度较慢，灵敏度较低，但响应的红外线波长范围较宽，价格便宜，并可在常温下工作。
量子型与热型的特点相反，而且要求冷却条件。
它是目前在防盗报警、火灾检测、自动门、自动水龙头、自动电梯、自动照明。
及非接触温度测量等领域应用最广泛的传感器。
其原因为：
①被测对象自身发射红外线，可不必另设光源；②大气对2-2．6lLm、3—5lLm、8—141lm三个被称为“大气窗口”的特定波段的红外线吸收甚少，可非常容易被检测；③中、远红外线不受可见光影响，可不分昼夜进行检测。
双探测热释电红外探头的优缺点：
优点：
本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。
价格低廉。
缺点：
（1）容易受各种热源、光源干扰。
（2）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。
（3）易受射频辐射的干扰。
（4）环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度降低，有时造成短时失灵。
抗干扰性能：
a、防小动物干扰：
探测器安装在推荐地使用高度，对探测范围内地面上地小动物
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