红外家庭防盗报警器设计

长春工业大学人文信息学院传感器及自动检测课程设计报告题目：红外家庭防盗报警器设计学生姓名孙峰杰班级140931系别自动化专业轨道交通信号与控制学号18指导老师杨帅设计时间2016年12月26日——12月30日目录一、设计目的————————————1二、设计要求————————————1三、设计步骤————————————1四、设计心得————————————8五、程序编程————————————9六、附录——————————————14七、参考文献————————————15一、设计目的红外线作为一种不可见光，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。

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。

其功能包括被动式热释型红外报警器，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，红外线声光报警器等。

通过设计进一步掌握传感器的原理与应用，熟悉传感器的测量电路的设计方法。

达到根据设计要求，能借助参考书和网络查阅相关资料，独立完成设计任务。

培养学生分析问题和解决实际问题的能力。

二、设计要求1、可实现非法入侵报警，警戒范围2-10cm，报警反应时间小于1s；2、放大电路的设计；3、采用复合式防盗传感器，热释红外传感器和振动位移传感器并接使用，增加报警可靠性；4、蜂鸣器报警，并能显示出出事地点；5、采用双电源技术，主电源停电或被切断，被动电源自动工作。

三、设计步骤1、设计模块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。

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2-1总体设计框图所示：图2-1总体设计框图处理器采用STC系列单片机STC89S52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，经放大电路送出TTL 电平至STC89S52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。

当报警延迟10s一段时间后自动解除，当警情消除后复位电路使系统复位。

2、方案设计系统组成框图如图2-5所示，根据系统拟达到的总体功能，将其划分为以下功能模块：电源电路、热释红外传感器电路、振动位移传感器模块、STC89C51模块、警铃电路等。

图2-2系统组成框图探测器安装在用户家里需要防范的部位，例如门窗、厨房、卧室等，当系统开机时,一旦有人入侵，与之相应的报警探测器立即向用户端自动报警主机发出报警信号，接到警情事件后，自动报警主机立即进行确认，确认无误后，进行事件的现场声（蜂鸣器）报警，同时显示出出事位置。

3、模块设计本系统主要有电源电路、热释电红外传感器电路、振动位移传感器模块、STC89C51控制电路、警铃电路、数码管显示电路部分组成。

下面我们将简要介绍传感器技术和单片机技术。

（1）、感应器技术感应器技术是信息采集技术的第一步，感应器是将能够受到的及按规定被测量的按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件是指感应器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分，转换元件是感应器中能将敏感元件感受的或响应的感应量转换成始于传输和（或）测量的电信号的部分。

（2）、单片机技术单片机特点：所谓单片机就是一块芯片上集成了 CPU、ROM、RAM、定时/计数器和多种I/O 接口电路等而具有一定规模的微型计算机。

STC89C51的特点：STC89C51是STCMEL公司采用CMOS工艺生产的低功耗、高性能8位单片机，与MCS-51单片机兼容，其功能特点为：▪4K字节闪烁存储器（FLASH）,可进行1000次写、擦除操作。

▪静态操作，外接OHZ-24MHZ晶振。

▪三层程序存储器琐。

▪128字节内部数据存储器（RAM）。

▪32跟可编程输/输出线。

▪两个6位定时/计数器。

▪六个中断源。

▪一个可编程串口。

▪支持低功耗模式和掉电模式。

（3）电源技术本系统电源电路采用3节1.5v电池来供电4、主电路设计报警器的主机采用STC89C51单片机是将中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时/计数器及输入输出接口电路等计算机主要部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

现在世界上已经有很多大公司能够生产单片机，随着超大规模集成电路的迅猛发展，单片机的功能也日渐强大，运算速度日益提高相继出现了32位和64位单片机，但根据实际系统的需要和产品的性价比，本文选用STCMEL公司的8位单片机STC89C51，构成系统的主机。

主机部分的电路原理图如图3-1所示，它由复位电路、震荡电路、蜂鸣器、共阴极7段数码管组成。

引脚P1.0和P1.4分别接到传感器的输出端，用以检测异常情况，以便进行报警处理。

下图中控制单元为STC89C51单片机。

图3-1 主机部分原理图（1）、内部时钟电路STC89C51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。

时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。

内部方式的时钟电路如图3-4所示，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。

定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。

晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值得大小可对频率起微调的作用【7】。

下图为内部方式时钟电路。

图3-4 内部方式时钟电路（2）、外部时钟电路外部方式的时钟电路如图3-5所示，XTAL接地，XTAL2接外部振荡器。

对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于MHz 的方波信号。

图3-5外部时钟电路（3）、蜂鸣器电路本系统的蜂鸣器报警电路如图3-7所示，蜂鸣器用一个三极管8550来驱动。

单片机引脚P2.7接8550的基极输入端。

当P2.7输出低电平1时，三极管导通，蜂鸣器两端获得约+5V的电压而鸣叫；当P2.7输出高电平0时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。

图3-7 蜂鸣器电路（4）、复位电路复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后，在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作【9】。

例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us【10】。

使用晶振频率为24MHz时，则复位信号持续时间不大于2us。

本设计采用的是外部手动按键复位电路。

该复位电路链接单片机的RESET 引脚，如图3-9所示。

图3-9 复位电路图四、设计心得课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事工作前的必不可少的一个经历。

这次课程设计锻炼我的动手能力，增强了思考问题，解决问题的能力，遇到困难时学会了换个角度来思考问题。

而且这次课程设计，巩固与扩充了传感器应用设计等课程的所学内容，提高了计算能力，熟悉了规范和标准。

最重要的是使我懂得了做一件事情需要如何去把握，怎么样能做到最好，增强了统筹全局的能力。

做事要方方面面都考虑周全，14 这样才能不犯错误，少犯错误。

这次设计过程中也体现出了自己单独设计、综合运用知识能力的不足，需要多查阅资料和课本。

不过总的来说这次课设还是很开心的，毕竟这是自己亲手做出来的东西。

而且现在的我已经大三了，很快就面临着毕业，所以在剩下的时间里我要更加的努力学习，锻炼自己各个方面的能力，让自己充实的过好每一天，这样将来到社会上才能更好的生活，更容易融入社会，适应社会五、程序编程#//宏定义#define uchar unsigned char#define uint unsigned int//头函数#include <reg52.h>uchar Mode=1,t;sbit s1=P1^2;sbit s2=P1^3;sbit s3=P1^4;bit alarm=1,kai=1;//LEDsbit LR=P0^0;sbit LY=P0^1;sbit LG=P0^2;//蜂鸣器sbit Feng=P2^7;//人体热释电传感器sbit HR=P2^4;void delay(uint x) //毫秒级延时函数{uint i,j;for(i=x;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}void di(){Feng=0;delay(100);Feng=1;}void main(){LR=1;LG=1;LY=1;while(1){if(s1==0) //紧急手动报警{delay(5);if(s1==0) //紧急手动报警{delay(5);while(!s1);di();//开启指示灯报警红灯kai=0;LR=0;LY=1;LG=1;alarm=0;delay(200);}}if(s3==0) //取消报警{delay(5);if(s3==0){delay(5);while(!s3);di();//关闭模式// Mode=1;LR=1;alarm=1;delay(200);}}if(s2==0) //布防{delay(5);if(s2==0){delay(5);while(!s2);di();//延时30秒左右设防for(t=0;t<100;t++){LY=~LY;delay(200);}//开启指示灯布防黄灯LR=1;LY=0;LG=1;Mode=0;kai=1;}}if(alarm==0){//报警di();delay(100);di();delay(100);}//判断红外状态if(HR==1&&Mode==0){LR=0; //报警红灯alarm=0;}else{if(kai){alarm=1;LR=1;}}if(HR==1){LG=0;delay(200);}else{LG=1;}}}六、附录七、参考文献[1] 何立民，单片机应用系统设计[M]，北京航空航天大学出版社，1996，112-231.[2] 吴英才,林华清，热释电红外传感器在防盗系统中的应用[J],传感器技术,2002[3] 余发山，单片机原理及应用技术[M]，中国矿业大学出版社，2003，97-162.[4] 李朝青，单片机原理及接口技术[M]，北京航空航天大学出版社，1999，22-25.[5] 童名文，一种新型报警器的研制[M]，武汉理工大学，2003，101-132.[6] 余家春，Protel 99SE电路设计实用教程[M]，中国铁道出版社，2003，15-98.[7] 马忠梅，单片机的C语言应用程序设计(第3版)[M]，北京航空航天大学出版社，2003，22-136.[8] 王宁，智能监控防盗报警系统[D]，同济大学硕士学位论文，2007[9]黄勤，单片机的原理及应用[M]，清华大学出版社，2010,33-34[10]谭秋林，红外光学气体传感器及检测系统，机械工业出版社，2013,99-166。