基于单片机的红外报警系统的设计

传感器课程设计

基于单片机的红外报警系统的设计考核成绩：

2016年6月

目录

一.绪论 (1)

1.1发展概况与设计背景 (1)

二.设计要求 (2)

三.基本原理 (3)

3.1 AT89C51的结构 (3)

3.2 AT89C51的引脚结构 (3)

3.3热释电红外传感器的原理 (5)

3.4人体热释电传感器的原理 (6)

四.硬件电路设计 (7)

4.1主电路的设计 (7)

4.1 红外防盗报警电路总原理图 (7)

4.2 时钟电路的设计 (7)

4.3 复位电路的设计 (8)

4.4 发光二极管报警电路的设计 (8)

4.5声音报警电路的设计 (9)

五.系统软件的设计 (10)

5.1主程序工作流程图 (10)

六.结论 (11)

七.心得体会 (12)

八.参考文献 (13)

附录 (14)

一.绪论

1.1发展概况与设计背景

随着社会经济的飞速发展，但是社会的治安问题也越来越凸显出来，各种入室抢窃、偷盗事件时有发生。人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。这时，传统的家庭住宅显然己经远远不能满足人们的需求。人们迫切需要一种智能型的家庭防盗报警系统，面对种种治安问题，我们需要利用现代科技技术来保护我们的自身财产。在此设计防盗报警系统，它是利用探测器装置对建筑物内外重要地点和区域进行布防、探测。当探测器探测到非法入侵，报警器工作状态变为报警状态，产生报警声。

日常生活中应用的报警装置有目标明显反映迟钝等现象。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，但是这几种比较常见的报警器都存在或多或少的缺点。为了解决这些问题和要求，本设计采用了一种简单的红外探测报警装置，而且性能更良好，设计中采用被动热释红外探测地方法设计热释红外的报警系统。

本设计的报警系统所使用的红外线是不可见光，并且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。本设计为一种以51单片机、热释电红外传感器等元器件组成电路为系统控制核心的防盗报警器执行电路。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。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。

二.设计要求

1. 本课题需要研究的内容主要有以下几个方面：

（1）根据系统功能要求并且考虑产品的性价比，进行系统的整体方案设计。该方案采用模块化设计方法，以方便系统的调试和用户的使用。

（2）系统硬件设计。包括芯片的选型、所选芯片的功能、芯片外围电路的合理设计。主要内容有单片机的选择、主机电路的设计、传感器的选择、报警电路的设计。

2. 实现的功能如下：

采用红外传感器，把红外传感器放在门上，一旦发现有人入室行窃，通过单片机控制蜂鸣器响起来以此来提醒主人家遭非法入侵了。

该系统模型图如图1所示：

图2.1 系统模型图

该设计主要包括硬件和软件设计两个部分。

模块划分为数据采集、报警模块和显示模块等模块。该系统主控制模块用单片机做为核心，报警方式是传统的声光报警；显示方式采用数码显示，按键方式采用中断矩阵键盘，传感器采用热释电红外传感器。

各功能模块设计方案

1、声光报警模块：

当单片机收到信号检测电路传来的入侵信号后，通过LED和蜂鸣器发声，发光二极管发光，通过软件控制相应的单片机引脚变化从而实现相应的动作。

2、数码显示模块：

为实现显示入侵时间，选用了2个四位一体数码管，分别用来显示：小时、分钟、秒。为了简化电路，采用数码管动态显示，通过软件编写程序。

3、红外探测器模块：

采用红外探测器，当有人通过探测模块，则向单片机引脚发送报警信号，由软件监测报警信号并进行相应处理。

三.基本原理

3.1 AT89C51的结构

AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128 bytes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。

在这块芯片上，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。

3.2 AT89C51的引脚结构

ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装形式。引脚图如图3.1所示，AT89C51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3.1引脚图

VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：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FLASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：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口：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口：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。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：

P3口管脚备选功能

P3.0 RXD（串行输入口）

P3.1 TXD（串行输出口）

P3.2 INT0（外部中断0）

P3.3 INT1（外部中断1）

P3.4 T0（记时器0外部输入）

P3.5 T1（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。