单片机红外报警器(课程设计)(付原理图,源程序)

目录

1．概述 (2)

1．1设计背景 (2)

1.2报警系统的发展概况 (2)

1.3红外报警器的分类及原理 (3)

2．总体方案设计 (4)

2．1技术要求 (4)

2．2方案论证 (4)

2．3总体设计思路及模拟图 (5)

2．4硬件电路设计 (6)

2.4.1单片机复位 (6)

2.4.2信号采集电路 (6)

2.4.3信号驱动电路 (7)

2.4.4总体电路 (8)

2．5软件设计 (10)

2.5.1主程序流程图 (10)

2.5.2 源程序 (10)

3．元器件选型 (12)

3．1 MEGA16单片机简介 (12)

3．2 555定时器 (13)

3.3 C4069简介 (14)

3.4 红外发射接收管 (16)

参考文献 (18)

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1．概述

1．1设计背景

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报警系统的发展概况

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，

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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。

1.3红外报警器的分类及原理

红外报警器分为主动红外报警和被动红外报警，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。设计的要点在于红外线信号的发射与接收部分，当有红外线信号收到时输出一个高电平信号，如果有人阻断了红外线信号，输出一个低电平信号，后续电路通过这个低电平信号启动报警。从实际看，报警信号必带有锁存功能，即当有人进入设防区域后报警信号就被锁住即使人离开，报警也将继续，直到人为的按动复位键才停止报警。

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2．总体方案设计

2．1技术要求

1) 理解红外线对射防盗报警器的基本原理；

2) 列举其元件种类、特性参数等详细的数据，并比较其特性和应用条件；

3) 设计红外线对射防盗报警电路原理图，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。

2．2方案论证

报警系统一般是由入侵探测器、报警控制器和接警中心（硬件加软件）组成。它的最简单形式是本地（家庭、单位）报警系统，它的组成部分是入侵探测器和本地报警控制器，以及声光报警器。该系统设计方案有

通过传感器检测家庭安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制报警灯和高音报警器的启动。

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2．3总体设计思路及模拟图

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。

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；它们之间的构成框图如图总体设计框图所示：

总体设计框图

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 电平至单片机。在单片机内，经软件查询、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。

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62．4硬件电路设计

2.4.1单片机复位

单片机系统。MEGA16单片机。C0，R0和复位按钮S0手动电平复位

2.4.2信号采集电路

D1~D3为红外发射管，其负极端接与P1口，P1口设置为输出状态，当P1口为“0”时，VD1~VD6发红外光。D4~D6

为红外接收管，

当接收到红外光时导通

2.4.3信号驱动电路

U2为CMOS6反相器CC4069，起驱动作用

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2.4.4总体电路

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2．5软件设计

2.5.1主程序流程图

2.5.2 源程序

#include

void delay1ms(unsigned int i)

{

unsigned int j;

while (i--)

{

for (j=0;j<1140;j++)

{;}

}

}

void

main()

{

DDRA=0XFF;

PORTA=0X00;

DDRB=0X00;

PORTB=0XFF;

DDRD|=(1<<7);

PORTD|=(1<<7);

while(1)

{

if(PINB==0X00)

{

delay1ms(20);

if(PINB==0X00)

{

while(1)

{

PORTD|=(1<<7);

delay1ms(1000);

PORTD&=~(1<<7);

delay1ms(1000);

}

}

}

}

}

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3．元器件选型

3．1 MEGA16单片机简介

引脚分布

ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16 的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

AVR 内核具有丰富的指令集和32 个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。

ATmega16 有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512 字节EEPROM，1K字节

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SRAM，32 个通用I/O 口线，32 个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG 接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP 封装) 的ADC ，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。工作于空闲模式时CPU 停止工作，而USART、两线接口、A/D 转换器、SRAM、T/C、SPI 端口以及

中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态；ADC噪声抑制模式时终止CPU 和除了异步定时器与ADC以外所有I/O 模块的工作，以降低ADC 转换时的开关噪声；

3．2 555定时器

555 芯片是定时器,是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在

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143~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA ，因而其输出可与 TTL 、CMOS 或者模拟电路电平兼容。

。

<555引脚图>

555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS 触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k 电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.

555属于cmos 工艺制造.

555定时器引脚

1. GND 2 触发 3 输出 4 复位 5 控制电压 6 门限(阈值） 7 放电 8 电源 Vcc

3.3 C4069简介

CC4069由六个COS/MOS

反相器电路组成。此器件主要用作

通用反相器、即用于不需要中功率TTL驱动和逻辑电平转换的电路中。

简要说明：

CC4069 是由六个COS/MOS反相器电路组成，此器件主要用作通用反相器，即用于不需要中功率TTL驱动和逻辑电平转换的电路中。

推荐工作条件：

电源电压范围…………3V～15V

输入电压范围…………0V～VDD

极限值：

电源电压…...－0.5V～18V

输入电压……－0.5V~VDD+0.5V

输入电流…………….±10mA

储存温度…………－65℃～150℃

引出端符号：

1A～6A 数据输入端

VCC 正电源

Vss 地

1Y～6Y 数据输入端

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引脚俯视图：

3.4 红外发射接收管

红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。

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红外对管原理图

人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光，常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通φ5mm发光二极管相同，只是颜色不同。一般有透明、黑色和深蓝色等三种。

接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。

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参考文献

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

[3] 康华光，模拟电子技术基础，高等教育出版社，2004年。

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