基于单片机AT89C51热释电红外报警系统的设计

－２７－２００７２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。

它在以前的防盗器基础上进行了很大的改进，不但可以用于单一的住宅区，也可以用于较大规模住宅区的防盗系统。

它的工作性能好，不易出现不报和误报现象，安全可靠。

不仅如此，它使用了单片机做信号处理器，这样有利于与计算机相连接。

利用计算机统一管理，使整个小区的住户基本情况、资料等在计算机内存储起来，方便来访人的查询和保安人员的统一管理。

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。

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。

一、基本原理１、系统基本原理系统组成如图一所示，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、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出ＴＴＬ电平至８９Ｃ５１单片机。

在单片机内，经软件查询、统计平均及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。

当报警延迟一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号，然后通过ＬＥＤ显示报警次数。

同时，还可把整个系统变为自动开关灯系统。

当有主人在时，可手动解除报警功能，并且可以开启开关灯执行电路，在探测头感应到有人时执行电路执行开灯。

同时系统还可以使用在一些大型的公共场合，作为检测人数和人数的最大容量控制。

２、热释电传感器的基本原理在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外传感器的应用非常广泛，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。

被动式热释电红外探头的工作原理及特性如下：人体都有恒定的体温，一般在３７度，所以会发出基于单片机ＡＴ８９Ｃ５１热释电红外报警系统的设计刘梅锋钟国韵（东华理工学院，抚州，３４４０００）【摘要】，，，【关键词】本文提出了一种基于单片机信号处理技术的防盗检测器的软硬件设计方法。

利用热释电红外传感器的红外辐射与红外探测原理，设计的新型探测器，测量范围广响应速度快灵敏度高抗干扰能力强，安全可靠。

热释电传感器单片机键控－２８－２００７２波长约１０μＭ左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的１０μＭ左右的红外线而进行工作的。

人体发射的１０μＭ左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。

红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

这种探头是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为１０μＭ左右的红外辐射必须非常敏感。

为了仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的限制作用。

被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。

而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收。

但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。

菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

二、软件设计单片机控制电路采用８９Ｃ５１，主要实现对人体的检测并计数、报警、键盘设定最大容量报警人数、显示人数及最大容量报警人数。

显著特点是用软件简便实现某些硬件功能。

本系统使用单片机汇编语言编程。

通过分析本系统的功能要求，系统程序可以划分为以下几个模块：数据采集、键盘控制、报警和显示等子函数。

本系统的程序巧妙地利用单片机的内部定时／计数器Ｔ０来计时，每５０ｍｓ中断一次，并以该值为基准来计算时间。

系统一旦检测到人体信号，经过比较放大之后得到标准的脉冲信号，然后输入单片机的ＩＮＴ０端口，使用外部中断的方式进行计算。

主控程序主要是利用单片机内部计数器Ｔ０对所采集到的脉冲数进行累加，并存放于ＲＡＭ的４０Ｈ中，经过数据转换后显示所采集到的人数。

主控程序的流程图如图二所示。

三、系统测试分析１、测试方法（１）首先让电路正常工作，把热释红外传感器放在放在一定的位置，使人体从远处逐渐靠近探测头，可测出最大范围。

（２）在距离探测头设定的距离，间隔一定时间内出现被测物，可测出传感器的最小反应时间。

（３）把探测头置于一定的高度时，被测物由垂直最小的距离往两边逐渐扩大距离，测出传感器最大测量角度。

（４）把不同的物体放入热释红外传感器的探测范围，可知什么物体可干扰传感器的测量。

２、功能测试（１）本系统可测量最大范围为５．７米，最大角度为５８°。

（２）当检测到被测物体时，系统可以产生声光报警，并可使用手动键盘解除报警信号。

（３）可用键盘设置最大容量的报警人数，当检测到的人数超过最大的容量人数时产生报警信号。

（４）利用ＬＥＤ实时显示所测人数和最大容量报警人数。

（５）当系统启动执行电路，有人经过时，常开开关电路会闭合，室灯变亮。

四、结束语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。

但还有有待改进的地方，例如，增加自动拨号报警功能，利用接口通信技术与计算机进行相连接有利于小区的统一管理；为了提高灵敏度，减少误报率，可以采用摄像头作为探测头，将采集到的信号进行图像处理及判断后再决定是否报警。

［１］单片微型计算机原理及应用［Ｍ］．西安：西安电子科技大学出版社．［２］孙传友，孙晓斌，汉泽西．测控系统原理与设计【参考文献】图２主控程序的流程图计数ＬＥＤ显示结束声光报警是否有人？ＹＮ扫描端口初始化开始（下转第７７页）２００７２赛灵思宣布交付高性能ＤＳＰ平台ＶＩＲＴＥＸ——５ＳＸＴＦＰＧＡ赛灵思公司（Ｘｉｌｉｎｘ，Ｉｎｃ．）日前宣布开始向市场交付针对高性能数字信号处理（ＤＳＰ）而优化的６５ｎｍＶｉｒｔｅｘ－５ＳＸＴ现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ）器件的首批产品。

ＳＸＴ平台创造了ＤＳＰ性能的行业新纪录５５０ＭＨｚ下性能达３５２ＧＭＡＣ，而且动态功率较上一代９０ｎｍ器件相比降低３５％。

此外，ＳＸＴ平台还是第一个集成了串行收发器的ＤＳＰ优化的ＦＰＧＡ产品系列。

通过三款可满足下一代无线和视频应用对超高ＤＳＰ带宽和更低系统成本要求的新器件，Ｖｉｒｔｅｘ－５ＳＸＴ平台进一步拓展了赛灵思公司的ＸｔｒｅｍｅＤＳＰ产品线。

ＳＸＴ平台这一四款Ｖｉｒｔｅｘ－５ＦＰＧＡ平台中第三款的推出，意味着和竞争对手相比，赛灵思公司提前１２个月为系统开发人员提供了领先的６５ｎｍ工艺所带来的性能、功耗和成本优势。

“赛灵思公司率先倡导的针对不同领域优化平台的战略，在性能、功耗、成本和灵活性这些帮助客户在高性能ＤＳＰ市场上取胜的关键因素方面确立了行业标准。

”赛灵思公司处理解决方案部副总裁和总经理ＯｍｉｄＴａｈｅｒｎｉａ说，“我们新推出的Ｖｉｒｔｅｘ－５ＳＸＴ平台能够为更广泛的高端应用提供更高的算法性能、更高的电源效率以及更低的成本，因此从根本上改变了行业中对于ＤＳＰ的传统看法。

”增强ＤＳＰ模块和高速串行连接提供最高的ＤＳＰ性能Ｖｉｒｔｅｘ－５ＳＸＴ平台为无线ＷＩＭＡＸ以及监控和广播等高分辨率视频等领域中的高性能数字信号处理应用提供了最高的ＤＳＰ模块和逻辑资源比。

增强的ＤＳＰ逻辑片（ＤＳＰ４８Ｅ）包括一个２５ｘ１８位乘法器、一个４８位第二级累加和算法运算单元以及一个可扩展到９６位的４８位输出。

更宽的数据路径和输出可支持更广泛的动态范围和更高的精度，同时还优化了对单精度浮点运算的支持，而所消耗的资源只有９０ｎｍＦＰＧＡ的一半。

ＤＳＰ４８Ｅ逻辑片还包括了集成的层级路由，支持５５０ＭＨｚ全速下的并行处理，在规模最大的Ｖｉｒｔｅｘ－５ＳＸＴ器件中，利用６４０个ＤＳＰ４８Ｅ块可提供业界领先的３５２ＧＭＡＣＤＳＰ性能。

其它功能还包括一个独立的Ｃ寄存器和一个扩展的第二级，这个第二级支持ＳＩＭＤ运算和模式检测，能够更高效地完成ＤＳＰ实施。

ＳＸＴ平台有多达１６个低功耗３．２ＧｂｐｓＲｏｃｋｅｔＩＯ串行收发器，可满足高性能ＤＳＰ应用不断增强的Ｉ／Ｏ带宽要求，该串行收发器支持业界标准协议，如ＣＰＲＩ／ＯＢＳＡＩ、ＨＤ／ＳＤＩ、ＳｅｒｉａｌＲａｐｉｄＩＯ、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ以及ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ等。

其中，内建的协议模块和接口直接提供对ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ和ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ的支持。

采用业界首创的６５ｎｍ的三极栅氧化层技术，Ｖｉｒｔｅｘ－５ＳＸＴ平台将总动态功耗降低多达３５％，并保持较低的静态功耗，因此非常适用于需要较长电池寿命的国防和公共安全应用，例如手持软件无线电设备。

同时，增强的ＤＳＰ４８Ｅ模块在３８％跳变率时仅消耗１．４ｍＷ／１００ＭＨｚ（典型值），在３．２Ｇｂｐｓ速率下Ｖｉｒｔｅｘ－５ＲｏｃｋｅｔＩＯ收发器消耗功率仅１００ｍＷ。

这些特点结合起来可以大大降低总体系统功率和成本。

Ｖｉｒｔｅｘ－５ＳＸＴ器件的逻辑密度范围是３５，０００至９５，０００逻辑单元，专用ＤＳＰ４８Ｅ逻辑片范围是１９２至６４０片。

该系列器件提供最高的系统集成度，使开发人员能够选择最适用的功能组合来优化总体系统成本。

同时，Ｖｉｒｔｅｘ－５ＳＸＴ还提供了最高的存储器与逻辑资源比，可有效地实现视频处理和医疗图像应用中所需要的存储器密集的功能，多达１０．３ＭＢ的存储器资源可提供最高达５８Ｔｅｒａ－ｂｉｔｓ／ｓ的集合带宽。

（上接第２８页）［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社．［３］沙占友，王彦朋，孟志永．单片机外围电路设计［Ｍ］．北京：北京电子工业出版社．［４］童诗白主编．模拟电子技术基础（第三版）．［Ｍ］．北京：高等教育出版社．本文转自《科技广场》２００６．１－７７－。