热释电红外防盗报警电路设计

《传感器及应用》
大型作业
—————热释电红外防盗报警电路设计
专业：
班级：
- -
XX：
学号：
指导老师：
- -
前言
从上世纪初，报警系统就已经在北美稍具雏形。

在北美，报警呼救箱放置在街头巷尾，在呼救时发出声响提示，以寻求附近警察的帮助；同时，这种呼救箱直接连接到附近的警局，使得稍远一些的警察也能够收到呼救信息。

随后，由于通信技术的发展，提供远程通信服务的电报公司加入到这个行业中，从而使得报警信息可以通达到更远的地方；不过，这种电报方式毕竟难以普及，所以稍后出现的理所当然地成为报警通讯的主要手段。

而此后自动拨号系统的出现以及普及到千家万户，更使得通过线报警的方式得到了前所未有的发展。

从以上过程来看，报警行业的发展是以工业技术发展为基础的，只有具备良好的通信手段，才能够把各地的报警信息汇聚到相应的权威部门，然后由权威部门负责分配有限的警力来帮助到所有的社会个体。

国外智能监控防盗技术发展已处于一个较高水平阶段，从具有代表性的北美发展过程，可以清楚的看出世界智能监控防盗技术的发展概况。

其具有以下特点，值得我们借鉴。

- -
摘要
课程设计主要从硬件和软件两方面对系统进行了详细的设计。

介绍了核心芯片的选型，外围电路的连接，芯片与芯片之间的连接电路，程序设计方法和相应的软件。

系统电源用7805、7809芯片输出5V、9V电压，通过稳压模块给系统供电。

整个设计采用模块化思想，主机采用AT89C51实现控制，由热释电传感器和振动位移传感器对住宅的模拟信号（人体发出的红外信号、引起的振动信号等）进行自动监测，当检测到异常情况，产生数字信号输入单片机，单片机根据输入信号，输出给蜂鸣器报警，做出反应处理。

复位电路采用低功耗，四引脚的IMP812监控芯片。

系统硬件电路简单、安装方便、操作简单，并且具有成本低的优点，可适用于各种类型的住宅和人群。

随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，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、温馨的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。

相反地，经济的快速增长也带来了相当大的负面社会效应，城乡、区域收入差距进一步拉大，流动人口也开始迅速增加，盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出了增长趋势，人们越来越渴望有一个安全生活的空间。

人们迫切需要一种智能型的家庭防盗报警系统，能可靠的进行日常
- -
安全防X工作，及时发现各种险情并通知户主，以便将险情消灭在萌芽状态，这样人们便可安心工作，同时也保证了居民的生命财产不受损失。

于是有关家庭、办公室和仓库等处的安全防X和自动报警系统的开发研制日益被科研单位和生产厂家所重视，现在市场上也出现了各种名目繁多的报警装置，但多由于可靠性较差、功能单一或造价高而难于普及。

目录
前言2
摘要3
目录4
热释电红外防盗报警电路设计4
一、设计题目4
二、设计目的4
三、设计要求4
四、设计概述4
五、设计原理5
1.防盗报警系统的构成7
系统方案设计6
一、系统的相关技术6
二、传感器技术7
三、单片机技术7
四、电源电路设计8
五、主机电路设计8
1.主机部分8
2.内部时钟电路9
3.外部时钟电路12
4.振动位移传感器13
5.蜂鸣器电路14
- -
6.数码管显示电路15
热释电红外防盗报警电路设计16
一、主程序设计16
二、扫键程序设计17
总结18
参考文献20
- -
热释电红外防盗报警电路设计一、设计题目
热释电红外防盗报警电路设计
二、设计目的
1、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。

2.培养学生分析问题和解决实际问题的能力。

三、设计要求
（1）可实现非法入侵报警；
（2）采用复合式防盗传感器，热释电红外传感器和振动位移传感器并接使用，增加报警可靠性；
（3）蜂鸣器报警，并能显示出出事地点；
（4）采用双电源技术，主电源停电或被切断，被动电源自动工作。

四、设计概述
红外线作为一种不可见光，有很强的隐蔽性和XX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。

其中包括被动式热释电型红外报警器,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。

五、设计原理
1.防盗报警系统的构成
防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。

防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。

一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施。

防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防X系统。

防盗报警系统由探测器、传感器、控制器、报警器、显示器几部分构成，如图所示。

控制器实现对热释电红外探测器和振动位移传感器的循环扫描，并控制报警信号处理电路作出相应状态处理，如果有报警信号的话，延时1～2秒对该端口进行一次扫描确保真的有险情时立即发出报警信号，控制报警电路报警，同时通过数码显示单元显示具体的事发位置。

防盗报警系统构成图
系统方案设计
系统组成框图如图1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、热释电红外传感器电路、振动位移传感器模块、AT89C51模块、警铃电路、数码管显示电路等。

图1系统组成框图
探测器安装在用户家里需要防X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。

- -
一、系统的相关技术
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、AT89C51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。

二、传感器技术
感应器技术是信息采集技术的第一步，感应器是将能够感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，转换元件是指感应器中能将敏感元件感受的或响应的感应量转换成适于传输和（或）测量的电信号的部分。

三、单片机技术
单片机的特点：
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。

AT89C51的特点：AT89C51是ATMEL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。

四、电源电路设计
本系统电源电路原理图如图2所示，系统的电源采用220V交流供电，电网的220V交流电经桥路整流，电容滤波，送入7805和7809的输入端，最后输出5V和9V的直流电。

图2 电源原理图
五、主机电路设计
1.主机部分
报警器的主机采用AT89C51单片机来实现。

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ATMEL公司生产的8位单片机AT89C51，构成系统的主机。

主机部分的电路原理图如图3所示，它由复位电路、振荡电路、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。

- -
图3主机部分原理图
2.内部时钟电路
AT89C51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，电容值的大小可对频率起微调的作用。

图4内部方式时钟电路
3.外部时钟电路
外部方式的时钟电路如图5所示，XTAL1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5外部时钟电路
4.振动位移传感器
C6是延时控制电容，取值越大，延时就越长，反之则越短，一般取值0.1uF～10uF，这里取值为4.7uF。

当人体在不断运动时，输出为高电平，并通过内部电路延时，当人体停止运动时，输出转为低电平。

R1是外接灵敏度设定电阻，取值在51K～100K之间，阻值越大，灵敏度就越高。

此电阻可以不接，这时传感器灵敏度最高。

振动位移传感器
- -
5.蜂鸣器电路
本系统的蜂鸣器报警电路如图所示,蜂鸣器用一个三极管0913来驱动。

单片机引脚P2.0接0913的基极输入端。

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

蜂鸣器电路
- -
6.数码管显示电路
LED数码显示器是由若干个发光二极管组成的，当发光二极管导通时，相应的点或线段发光，将这些二极管排成一定图形，控制不同组合的二极管导通，就可以显示出不同的字形。

单片机应用系统中常用的LED显示器为七段显示器，再加上有一个小数点，因此也可把它称为八段显示器。

结构形式有共阴极和共阳极两种。

为了在LED显示器上显示某个字符，必须在它的8位段选线上加上相应的电平组合,即一个8位数据，这个数据就叫该字符的段选码。

通常用的段选码的编码规则为：
d
p
g f e d c b a
本系统中的数码管显示电路如图所示，为共阳极数码管,a～g、dp分别接到单片机的P0.0～P0.6、P0.7脚。

数码管显示电路
- -
热释电红外防盗报警电路设计自动报警器软件部分采用模块化设计，分为主程序、扫键程序等等。

应用汇编语言编程，使用G6W型仿真器，在Keil uVision2环境里运行，最后用烧写器将程序写入单片机。

编程语言的软件设计采用MCS-S 1汇编语言编写自动报警器中相关程序(如拨号、检测等)。

一、主程序设计
主程序首先对单片机进行初始化，然后进入扫键程序，开始布防。

当检测到意外情况（有人入侵）时，通过标志位进行警情判别，然后进入报警程序进行分类报警，
主程序部分如下所示：
;********************************
; 主程序
;********************************
;
START:
- -
ACALL CLEAR
MAIN:
LCALL KEYWORK
00H,FUN0 ;判断20H.0位为1时执行FUN0
01H,FUN1 ;判断20H.1位为1时执行FUN1
AJMPMAIN ;返回主程序MAIN
二、扫键程序设计
扫键程序程序开始，首先置P1口为高电平，为输入状态。

然后循环依次检测P1.0﹑P1.4口，当某一管脚为高电平时，进行防抖测试，如确认为报警信号，则置相应的标志位为1，以便以后判别报警位置，标志位为单片机内部RAM的20H单元的低三位20H.0、20H.1，返回主程序。

;********************************
; 扫键程序
;********************************;
KEYWORK:
MOV P1,#0FFH
JNB P1.0,KEY0 ; 判断是否为支路1报警
- -
JNB P1.4,KEY1 ; 判断是否为支路2报警
RET;
KEY0:
LCALL DL10MS;延时10ms消抖
P1.0,OUT0 ;若为抖动误报则跳出
SETB00H ;20H.0位置1（说明为位置1报警）CLR 01H
OUT0: RET;
KEY1:
LCALL DL10MS;延时10ms消抖
P1.4,OUT1 ;若为抖动误报则跳出
SETB01H ;20H.1位置1（说明为位置2报警）CLR 00H
OUT1: RET
总结
热释电红外防盗报警电路有以下特点：
- -
（1）系统功能齐全，能对家庭中出现的盗窃事件进行灾前监测，及时发出报警信息，避免用户生命财产不受损失。

（2）系统采用复合式传感器,增加了安全性，减少了漏报发生的可能性。

通过单片机控制的数码显示器，能显示出事地点，使用户能及时快速做出应对措施。

（3）系统不需要用红外线或电磁波等发射源，采用模块化的设计思想，灵敏度高、控制X围大、隐蔽性好，从而使整个系统的功能更完善、灵活、可调。

（4）系统采用双电源技术，主电源停电或被切断，被动电源自动工作，增加了系统工作的可靠性。

（5）系统硬件电路简单、安装方便、操作简单，并且具有成本低的优点，可适用于各种类型的住宅和人群。

通过这些天的查找资料，我了解了很多关于热释电方面的知识，也了解到单片机更多的应用。

也认识到了我们所学的知识远远不够，必须通过努力地思考和探索才能挖掘出知识的潜质。

- -
- - -.
参考文献
[1] 何立民单片机应用系统设计航空航天大学
[2] 吴英才,林华清热释电红外传感器在防盗系统中的应用传感器技术
[3] 余发山单片机原理及应用技术中国矿业大学
[4] 马忠梅单片机的C语言应用程序设计(第3版) 航空航天大学
[5]王洪建AT89C2051在小区防盗报警系统中的应用第七届青年学术会议论文集
- -
总结资料。