人体红外感应检测系统

《单片机系统课程设计》说明书设计课题：人体红外感应检测系统
专业班级：自动化101、102班
学生姓名：
学生学号：********、********
指导教师：
时间：2013年12月15日
成绩：
目录
一、设计目的 (3)
二、设计要求 (3)
2.1、系统总体设计 (3)
三、方案设计与论证 (4)
3.1、整个系统的原理 (4)
3.2、传感器模块 (5)
四、硬件设计及电路图 (6)
4.1、设计原理 (6)
4.2、电路图 (6)
五、软件设计 (10)
六、元器件清单 (11)
七、硬件制作与调试 (11)
八、结论与心得 (12)
九、参考文献 (13)
人体红外感应检测系统
一、设计目的
1、利用单片机实现HC-SR501人体红外感应模块功能。

所设计人体红外感应检测系统能够检测人是否存在，当感应到人体时进行声光报警和指示。

2、通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。

3、锻炼通过自学与自己探索的方式解决问题的能力。

4、通过此次课程设计将单片机软硬件结合起来对程序进行编辑，校验，锻炼实践能力和理论联系实际的能力。

5、锻炼团队分工合作与协调能力。

二、设计要求
2.1、系统总体设计
单片机以其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理,众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，在工业测控、通信系统和家用电器控制领域中得到了广泛的应用,提高了生产效率,也提高了各种电器的性能,给人们的生活和工作带来了很大的便利。

迄今为止,单片机系统和模块主要用于工业控制、科学研究和教学实验等领域,实现各类系统在线信号采集和监控功能。

本设计是以AT89C51单片机作为控制核心，与人体红外传感器模块相结合的的监控报警系统。

是对人体红外感应模块应用的一个极好例子，具有硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠等特点。

（1）所设计人体红外感应检测系统能够检测人体是否存在，当感应到人体时进行声光报警和指示。

（2）完成软件程序编写
（3）完成电路设计及调试
（4）完成课程设计说明书
根据本设计需实现的功能，考虑到硬件电路的复杂性、性价比和软件实现的难易程度等情况。

控制器由传感器模块、控制功能模块组成。

传感器模块由人体
红外感应器构成，控制功能模块由单片机构成。

该系统的工作原理如下：系统启动后，检测P1.0口是否为高电平，为高电平说明检测到范围内有人员存在，显示灯亮，当检测到P1.0为低电平的时，显示灯亮。

三、方案设计与论证
3.1、整个系统的原理
整个系统的设计方案如下面介绍，主要是：系统原理、控制芯片介绍和管脚说明。

系统原理框图如下图，采用单片机最小系统，有传感器模块，显示模块，控制模块等组成。

（如图一）
图一
从上面的框图中我们可以看到，单片机CPU是整个系统的核心，是所设计电路的核心，也是一部分，它受电源驱动。

芯片管脚图如图2。

图2
3.2、传感器模块
传感器模块由HC-SR501普通型人体红外感应模块构成。

全自动感应：当有人进入其感应范围则输入高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平。

输出低电平。

人体红外感应模块的的技术指标如下：
1.工作电压：DC4.5V至20V
2.静态电流：≤50微安
3.电平输出：高3.3V，低0V
4.延时时间：5-200s（可调）可制作范围零点几秒——几十分钟
5.封锁时间：0.2s（默认）可制作范围零点几秒——几十秒
6.触发方式：L不可重复，H可重复，默认值为H
7.感应范围：小于120度锥角，7米以内
8.工作温度：-15—+70度
9.电路板外形尺寸：32*24mm，螺丝孔距28mm，螺丝孔径2mm，感应透镜尺寸：(直径)：23mm(默认)
10.感应透镜尺寸：直径：23mm（默认）
四、硬件设计及电路图
4.1、设计原理
本设计是以AT89C51单片机作为控制核心，与人体红外传感器模块相结合的的监控报警系统。

根据本设计需实现的功能，考虑到硬件电路的复杂性、性价比和软件实现的难易程度等情况。

控制器由传感器模块、控制功能模块组成。

传感器模块由人体红外感应器构成，控制功能模块由单片机构成。

该系统的工作原理如下：系统启动后，检测P1.0口是否为高电平，为高电平说明检测到范围内有人员存在，显示灯亮，当检测到P1.0为低电平的时，显示灯亮。

4.2、电路图
4.2.1、控制功能模块如下图3
控制功能模块由单片机AT89C51及晶振复位电路构成。

AT89S51单片机主要性能特点如下：
1、4k Bytes Flash片内程序存储器；
2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）；
3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；
4、2个中断优先级、2层中断嵌套中断；
5、5个中断源；
6、2个16位可编程定时器/计数器；
7、2个全双工串行通信口；
8、看门狗（WDT）电路；
9、片内振荡器和时钟电路；
10、与MCS-51兼容；
11、全静态工作：0Hz-33MHz；
12、三级程序存储器保密锁定；
13、可编程串行通道；
14、低功耗的闲置和掉电模式。

AT89C51可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。

其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本复位电路采用按键电平复位方式,通过使复位端电阻和电容与VCC接通而实现。

选择的电阻、电容参数适宜与12 MHz的晶振,能够保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。

HC-SR501普通型人体红外感应模块的信号输出端S 通过接到AT89C51的P1.0脚上。

图3
单片机周围的东西都是使单片机更好的工作而设立的
1、振荡器
振荡器是单片机系统正常工作的保证，如果振荡器不起振，系统将会不能工作；假如振荡器运行不规律，系统执行程序的时候就会出现时间上的误差，这在通信中会体现的很明显：电路将无法通信。

他是由一个晶振和两个瓷片电容组成的，x1和x2分别接单片机的x1和x2，晶振和瓷片电容是没有正负的，注意两个瓷片电容相连的那端一定要接地。

2、复位端复位电路
给单片机一个复位信号（一个一定时间的低电平）使程序从头开始执行；一般有两中复位方式：上电复位，在系统一上电时利用电容两端电压不能突变的原理给系统一个短时的低电平；手动复位，同过按钮接通低电平给系统复位，这时如果手按着一直不放，系统将一直复位，不能正常工作。

在这里我们需要注意用的电容是电解电容，要注意正负。

4.2.2、人体红外感应模块电路图如图4
HC-SR501普通型人体红外感应模块的信号输出端S通过接到AT89C51的
P1.0脚上。

图4
4.2.3、显示功能模块电路图如图5
显示模块是将电阻和显示灯与单片机连接在一起，当人体红外感应模块检测到信号时，显示灯亮；反之，处于“灭”的状态。

电路图如图5
图5
五、软件设计
图6 软件流程设计如上图6，程序清单如下：#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit dat=p0^0;
sbit out=p1^0;
void main()
{
while(1)
{
if(dat)
out=0;
else out=1;
}
}
六、元器件清单
表1元器件清单
七、硬件制作与调试
在本次课程设计中，硬件电路是在老师所提供的实验室焊接完成的，包括软件编程。

整个过程均是两人合作完成。

电路的调试遇到一些麻烦，开始没有考虑到结果的显示问题，只成功了焊接最小系统电路和单片机与人体红外感应模块的外围电路，在调试的过程接入了发光二极管。

还有在焊接的过程中由于导线比较细，烙铁是容易将导线熔断的，还有是剥线的工具要十分小心的运用，以免夹断或则夹断一部分导线，从而使实验不能顺利进行，所以整个实验过程要十分仔细，包括焊接完成的电路板都要轻拿轻放。

实验的结果是这个样子的，当人体靠近传感器模块时，模块感应到人体所发出的红外线，显示灯亮，当将感应模块放进完全封闭的盒子里，观察到导线连接的盒子外面的电路板上的发光二极管处于“灭”的状态。

八、结论与心得
本次课程设计，我们选择题目是《人体红外感应检测系统的设计》。

这对于我们来时是相对陌生的，之前接触这样的内容很少，所做过的课程设计和实践多为利用已知的元器件来组成所要达到设计要求的电路，这次所不同的是需要自己上网查阅传感器模块的相关资料，在一定程度上开阔了我们的眼界，使我们更进一步了解到我们所学知识所涉及的的应用领域。

通过这次的设计使我认识到本人对单片机、传感器方面的知识知道的太少了，对于书本上的很多知识还不能灵活运用，尤其是对程序设计语句的理解和运用，不能够充分理解每个语句的具体含义，导致编程的程序不能尽意。

本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。

在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的电子时钟设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争，同时在查找资料的过程中我也学到了许多新的知识，在和同学协作过程中增进同学间的友谊，使我对团队精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。

最后，感谢老师和同学对我们的帮助，正是由于老师的耐心辅导和所提供给我们的参考资料，使得我的课程设计能够顺利的完成，同时在课程设计过程中，我们巩固和学习了我们的单片机知识。

相信这对我以后的课程设计和毕业设计将会有很大的帮助！
九、参考文献
【1】单片机微型计算机与接口技术，李群芳、肖看、张士军编著，电子工业出版社，2011年。

【2】HC-SR501人体红外感应模块说明书。

【3】谭浩强.C程序设计[M]，北京：清华大学出版社，2005年。

【4】模拟电路基础，康华光，高等教育出版社，2009年。

【5】数字电路基础，闫石，高等教育出版社，2009年。

【6】单片机原理与实用技术，雷思孝，西安电子科技大学出版社，，2003年。

附录：硬件实物图如下。