基于单片机的热释电红外防盗探测器设计

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本篇文档聚焦于传感器课程设计中的热释电红外探测器,它在智能防盗系统中扮演着关键角色。随着社会经济的进步,人们对家庭安全的需求日益增长,传统的防盗措施如铁门铁窗已不足以提供充分保障。智能防盗系统利用现代物理和电子技术,通过实时监控和入侵报警,提升居住环境的安全性。 本文设计了一种基于单片机(如89C51)的热释电红外探测器,其核心在于利用红外辐射原理和热释电传感器的工作机制。这种新型探测器的特点包括宽广的测量范围、快速的响应速度、高灵敏度以及强大的抗干扰能力,确保了系统的稳定性和可靠性。当检测到入侵者,系统会自动触发声光报警,同时具备延迟功能和手动解除机制,以减少误报和漏报。此外,系统还具备人性化设计,例如楼道灯控制功能,能在主人在家时自动点亮并根据用户需求调整延迟时间。 设计中,系统能精确计数通过探测头的人数,并与预设的最大容量人数对比,一旦超过就会自动发出报警。数据采集部分由热释电红外线传感器负责,信号通过放大后送入单片机进行处理和决策。通过单片机与PC机的通信接口,所有数据被集中到计算机进行统一管理,实现了智能化的集成和远程监控。 在整个设计过程中,特别强调了传感器的定义,即它是能感受特定被测量(如温度、运动等),并通过电信号形式转换这些信息的设备。这要求传感器不仅能够准确测量,还要能可靠地将测量结果转换为易于处理和理解的信号。热释电红外传感器作为关键组件,体现了这种转换机制的实践应用。 这篇论文详细探讨了如何利用热释电红外传感器和单片机技术来构建一个高效、准确的智能防盗系统,为家庭安全提供了一种创新的解决方案。通过学习和研究这样的项目,学生不仅可以掌握传感器技术的基础知识,还能深入理解如何将其应用于实际生活场景中。
2023-02-27 上传
目 录 1课程设计目的 2 2 设计介绍 2 2.1 技术要求 2 2.2 主要任务 2 3 基础知识简介 2 3.1 热释电红外传感器简单介绍 2 3.2 AT89S51单片机简单概述 3 4 方案设计 4 4.1 总体设计思路 4 4.2 具体电路模块设计 5 4.2.1 热释电红外传感器原理 5 4.2.2 调整电路的设计 6 4.2.3 时钟电路的设计 6 4.2.4 复位电路的设计 7 4.2.5 数码管显示报警电路的设计 7 4.2.6 声音报警电路的设计 8 4.3 系统硬件电路的选择及说明 8 5 软件编程及仿真 8 5.1 软件简介 8 5.1.1 Proteus软件简介及使用 8 5.1.2 Keil软件简介 10 5.2 软件程序的实现 12 6 课程设计心得体会 17 7 参考文献 18 附图1:单片机控制的红外防盗报警器原理图 19 附图2:仿真原理图 20 附图3:实物图 21 1课程设计目的 随着时间的推移,计算机革命的完成,信息高速公路的发展,人们生活水平得到很大 的提高,对私有财产的保护意识在不断的增强,因而对防盗措施提出了新的要求。本设 计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。本次设计所用的这 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。 经过本次课程设计会使我们进一步对单片机有个感观认识,增强动手能力。使理论与 实际相结合。 2 设计介绍 2.1 技术要求 基于单片机控制的热释电红外报警,将检测到人体红外信号转换成电压信号,经调理 电路整形处理为TTL电平送入单片机,单片机对送入信号进行判别,是哪一路报警信号, 发出音响报警并通过数码管显示报警位置。 2.2 主要任务 1.系统分析与设计:对系统进行调研,详细分析系统,设计出基于单片机控制的热释电 红外报警系统方案; 2.实现系统的关键技术:热释电传感器调理电路;报警音响电路;报警显示电路;软件 控制; 3.系统电路的设计与实现:器件选择;地址分配和硬件连接; 4.系统软件的设计与实现:单片机代码的实现,计算机控制代码的实现; 5.系统调试; 6.系统联调; 7.写课设报告。 3 基础知识简介 3.1 热释电红外传感器简单介绍 热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种 能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器,它能组成防入侵报警器或各种自动化 节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压 信号输出。将这个电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路。如图1示为热释电红外传 感器 的内部电路框图。 图1 热释电红外传感器的内部电路框图 3.2 AT89S51单片机简单概述 AT89S51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。 外时钟源 外部事件计数 外部中断 控制 并行口 串行通信 图2 AT89S51 功能方块图 图2为AT89S51片机的基本组成功能方块图。由图可见,在这一块芯片上,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。下面介绍几个主要部分。 4 方案设计 4.1 总体设计思路 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3总体设计框 图所示: 图3 总体设计框图 处理器采用51系列单片机AT89S51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AT