红外探测报警课程设计

郑州轻工业学院

课程设计任务书

题目简单的被动式红外线报警器

专业、班级电子科技09-1 学号 540911010149 姓名 **** 主要内容：

本实验将制做一个简单的被动式红外线防盗报警器。该报警器由红外线发射、接收、蜂鸣器和LED指示灯组成。我们选择A T89S52单片机作为控制芯片，硬件结构简单，程序设计也很简单。在系统完成中，我们采用A T89S52单片机控制发射38K的方波信号来驱动红外发射头发出红外线，接收部分采用HRM380017

来接收发射头发出的红外信号。

基本要求：

1)理解简单的被动式红外线报警器的原理及其结构；

2) 列举元件种类、特性参数等详细的数据，并比较其特性和应用条件；

3) 设计红外线探测报警器原理图，验证电路并优化电路参数；

4) 制作PCB版并调试电路；

5) 说明书内容要求设计方案正确、表达清楚，设计思路、论证方法科学合理。

主要参考资料：

[1] 江月松主编，光电技术与实验，北京理工大学出版社，2000年。

[2] 康华光，模拟电子技术基础，高等教育出版社，2004年。

[3] 赵广林，protel99 SE电路设计与制版，电子工业出版社，2005年。

[4] 谭浩强，C程序设计，清华大学出版社，1999年。

完成期限：2012-06-10

指导教师签名：***

课程负责人签名：***

2012年05月25日

郑州轻工业学院

课程设计说明书

题目：简单的被动式红外线报警器

姓名：***

院（系）：技术物理系

专业班级：电子科学与技术09-1

学号：540111010149

指导教师：***

成绩：

时间：2012年5月25日至2012年 6 月10日

目录

摘要 (4)

第一章器件介绍 (5)

第一节三极管结构及功能 (5)

第二节 AT89S52单片机介绍 (5)

第三节红外接收装置 (9)

第四节部分程序代码 (10)

第二章设计思路及总体分析 (13)

第三章元器件清单 (16)

总结 (17)

参考文献 (18)

摘要

随着社会的不断进步和科学技术，经济的不断发展，人们的生活水平得到了很大的提高，对私有财产的保护意识不断加强。因而对防盗措施提出了新的要求。本实验的程序主要完成三大功能：38KHZ载波信号的产生、AT89S52高低电平的输出、LED和蜂鸣器的驱动。通过这个设计可以加强对一些无人场所，以及对一些危害地带生命迹象的探测。当人进入报警器的区域内，即可发出报警声，适用于家庭，学校，仓库，实验室等非常重要场合的报警。单片机做微信号处理，有利于与计算机相连接，利用计算机统一管理，使整个小区住户的基本情况，资料在计算机里存储起来，方便来防人的查询，和保安人员的统一管理。不易出现不报或错报的现象，可靠性好。

关键字：红外检测，防盗

第一章器件介绍

第一节三极管结构及功能

半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。如图1所示三极管结构图。

图1 半导体三极管

中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。

第二节A T89S52单片机介绍

AT89S52 具有以下标准功能：8k 字节Flash，256 字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，A T89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、

中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

图 2.1 单片机引脚图图2.2单片机实物图

VCC : 电源GND: 地

P0 口：P0 口是一个8 位漏极开路的双向I/O 口。作为输出口，每位能驱动8 个TTL 逻辑电平。对P0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低8 位地址/数据复用。在这种模式下，P0 具有内部上拉电阻。在flash 编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校时，需要外部上拉电阻。

P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1

输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0 和

P1.2 分别作定时器/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。

表2.1 AT89S52 P1口第二功能表

脚号第二功能

P1.0 T2（定时器/计数器T2 的外部计数输入），时钟输出

P1.1 T2EX（定时器/计数器T2 的捕捉/重载触发信号和方向控制）

P1.5 MOSI（在系统编程用）

P1.6 MISO（在系统编程用）

P1.7 SCK（在系统编程用）

P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2

输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）在访问外部程序存储器或用16 位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX

@DPTR）时，P2 口送出高八位地址。

P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2

输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3 口亦作为AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。

表2.2 AT89S52 P3口第二功能表

脚号第二功能

P3.0 RXD（串行输入）

P3.1 TXD（串行输出）

P3.2 INT0(外部中断0)

P3.3 INT0(外部中断0)

P3.4 T0（定时器0 外部输入）

P3.5 T1（定时器1 外部输入）

P3.6 WR(外部数据存储器写选通)

P3.7 RD(外部数据存储器写选通)

RST: 复位输入。晶振工作时，RST 脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO 位可以使此功能无效。DISRTO 默认状态下，复位高电平有效。

ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash 编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE 脉冲将会跳过。

PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89S52 从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN 在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN 将不被激活。

EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到

FFFFH 的外部程序存储器读取指令，EA 必须接GND。为了执行内部程序指令，EA 应该接VCC。在flash 编程期间，EA 也接收12 伏VPP 电压。

XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。

第三节红外接收装置

该设计用的红外接收器为HRM380017

HRM380017简介：它是一种集红外线接收、放大、整形于一体的集成电路，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，没有红外遥控信号时为高电平，收到红外信号时为低电平，而体积和普通的塑料三极管大小一致。它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。当红外线接收到发射器的红外指令信号时，HRM380017将红外信号变成电信号，再经放大、整形后的数据直接输入UART的RXD端，单片机串口直接接收。

随着家用电器、视听产品的普及，自动化办公设备的广泛应用和网络化的不断发展，越来越多的产品具有了待机功能（如遥控开关、网络唤醒、定时开关、智能开关等）。产品的待机功能实现遥控操作，极大地

方便了我们的生活，但也浪费了大量的能源。中国节能产品认证中心（CECP）调查显示，全球每个家庭处于待机状态下的家电相当于亮着一个15 W～30 W 的长明灯，仅一台彩电每年在“无用待机状态”下浪费电力近100°，在我国彩色电视机待机一项一年就浪费电力150 多亿度，相当于十几个大型火力发电厂白白发电。澳大利亚电器设备能源委员会新近的研究成果显示，不仅会耗费可观的电能，每月支付数额不小的“冤枉电费”，而且其释放大量有害气体二氧化碳在一定程度上加速了气候的变暖。利用本系统可以良好的达到节能和环保的效果。同时在家庭或工业控制现场，一些手动操作不太方便的场合，可以使用现有遥控器通过设置代替手动操作，比如可以利用家中现有的彩电遥控器，控制其它没有遥控功能的电器（如电灯、计算机、音响、电脑、打印机、饮水机、热水器等），方便生活。

第四节部分程序代码

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit P33=P3^3;

sbit P32=P3^2;

sbit FMQ=P2^0;

sbit FS=P1^5;

sbit JS=P1^0;

uchar t,j=1;

uchar tcount=0,second=0;

void delay1ms(uchar i)

{

uchar j;

while(i--)

{

for(j=0;j<115;j++){;} //1ms基准延时程序

}

}

void beep()

{

P2=0X00;

delay1ms(200);

P2=0XFF;

}

void main()

{

TMOD=0x01;

TH0=(65536-26316)/256;

TL0=(65536-26316)%256;

TR0=1;

ET0=1;

EA=1;

while(1){

P2=0Xff;

if(JS==0)beep();

}

}

void t0(void) interrupt 1 using 0 {

FS=1 ;

for(t=0;t<13;t++);

FS=0;

TH0=(65536-26327)/256; TL0=(65536-26327)%256; }

第二章 设计思路及总体分析

R847

R91K

R101K R11470R12470

21

3

2

红外接收

Q5

9014

Q69014

P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78REST/VPD 9P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/XTAL218P3.7/XTAL119Vss 20

P3.6/W R 16P3.7/RD 17P2.0

21

P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN

29ALE/PROG

30EA/Vp p 31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039Vcc 40Q4

AT89S52

OUT

OUT Y2

CRYSTAL

C5

300

C6

300

R710K

C4104

S3

SW-SPST

REST REST P1.5

1Vcc 234RST 56P1.778P1.6

9GND 10S4

ISP

P1.5

P1.5VCC

VCC

VCC VCC

VCC VCC

12J2CON2

VCC

D1

LED D2LED

D3LED

Vcc

简单的被动式红外线报警器原理图

该电路工作原理非常简单，AT89S52的P1.6端口输出经过调制的38KHZ 的方波信号，然后经Q5驱动红外线发射管LED3发出红外线信号。红外接收管是集红外线信号接收放大为一体的接收器。其中心接收频率为38KZH ，输出为TTL 电平，平时输出高电平，当收到码信号后，输出低电平。BELL 为长鸣蜂鸣器，两个引脚分别为正负极，当正负极两端加上5V 电压后，蜂鸣器发出响声。注意，该蜂鸣器两脚不能接反，否则蜂鸣器会烧毁。电路工作后，正常情况下红外接收管接收到红外信号，而输出高电平。当有物体出现在发射管前方时，红外接收管会接收不到红外光信号，然后输出低电平通知P1.7打开蜂鸣器报警。

本实验的程序主要要完成三大功能：38KHZ载波信号的产生、

AT89S52高低电平的输出、LED和蜂鸣器的驱动。

本程序使用8位定时计数器T/C0溢出中断使P1.6产生38KHZ的方波信号，然后驱动红外线发射管。T/C0计数器是单一向上计数器，其计数值TCNT0一旦计数到0XFF后，T/C0马上产生溢出中断。因此，我们可以通过设置TCNT0的初始值来调整中断产生的频率。每产生一次中断就改变一次P1.6的电平状态，从而在P1.6口产生38KHZ的方波信号。

本实验红外接收采用内部12MHZ的RC时钟信号，T/C0的时钟源采用系统时钟8分频，即每计一个数（TCNT0增加1）需要1us的时间。38KZH的时钟周期大约为26us左右，因此，半周期需要计数13次左右，即TCNT0初始值为256-13＝243。另外，我们还需要在38KHZ的载波信号上调制上一个码信号，也就是说38KHZ的载波信号不是一直在产生，而是间断的发射。

AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS -51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多

嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89S52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

此外，A T89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

第三章元器件清单

编号名称型号数量Q5、Q6 三极管NPN 2 U2 蜂鸣器蜂鸣器 1 R7 电阻10K 1 R8 电阻47 1 R9、R10 电阻1K 2 R11、R12 电阻470 2 C5、C6 电解电容300PF 2 C4 电解电容104 1 AT89S52 单片机AT89S52 1 S3 开关开关 1 S4 下载器下载器 1 Y2 晶振12M 1 D1D2 LED LED 2 D3 红外发射管红外发射 1 HRM380017 红外接收管HRM380017 1

总结

在两个多星期的设计中，我们搜集、查阅了大量的资料，不断在同学之间相互探索，都是在科学的论证中寻求结果。通过老师的帮助，不仅增强了节能意识，而且锻炼了动手操作能力，充分体验到了创造过程中探索的艰难和成功后的喜悦。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

我们团结协作，最终完成了人体检测报警系统的制作。由于我的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。

参考文献

[1]康华光，邹寿彬．电子技术基础数字部分．北京：高等教育出版社，

2003.7

[2]康华光，陈大钦．电子技术基础模拟部分．北京：高等教育出版社，

1996.6

[3]冯巧玲，吴娟，范为福．自动控制原理．北京航空航天大学出版社，

2003.9

[4]梁威．智能传感器与信息系统．北京航空航天大学出版社，2004.2

[5]邱关源主编．电路．（第四版）．高等教育出版社，1999.6

[6]邱关源主编．电工基础．（第一版）．高等教育出版社，1965

[7]吴锡龙．电路分析导论．北京：高等教育出版社，1987

[10]张睿．Altium Designer 6.0原理图与PCB设计．电子工业出版社，2007.6