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文檔簡介
1、畢業(yè)設計熱電人體感應紅外線報警器設計制作學生號碼: 141101043 141101066學生名稱:張飛鵬白積兌換領導者名稱:杜娟班級機電一體化(2)班級專名機電一體化提交日期年月日抗辯日期年月日新年摘要熱電紅外傳感器制作簡單,成本低,安裝方便,且防盜性能穩(wěn)定,抗干擾性強,靈敏度高,安全可靠。 這樣的防盜裝置的設置被隱藏,不易被盜賊發(fā)現,很多用戶容易統一管理。 這個設計包括硬件和軟件設計兩個部分. 硬件部分由單片機控制模塊、紅外線探測模塊、驅動執(zhí)行警報模塊、LED控制模塊等部分構成。 處理器采用51系列單片機AT89C51,程序用c語言編寫。關鍵詞:熱電紅外線傳感器、AT89C51、紅外線目錄
2、一、引言1二、設計任務分析1三、技術方案的詳細設計(實施) 2(1)本系統的設計方案21 .系統概要2(2)硬件電路設計2(3)單片機部81.AT89C51單片機的介紹102 .單片機最小系統113 .鍵部電路114 .警報電路125 .紅外線感應部136 .主例程的工作流程圖13四、在調試和調試中遇到的問題14五、總結評價15謝謝16參考文獻17附件一:整體電路圖設計22附件二:實物圖23附件3 :程序源代碼23一、引言隨著科學技術的提高,電子設備發(fā)展迅速,人民的生活水平大幅度提高。 各種高級家電和貴重物品被很多家庭擁有。 但是,一部分非法者也在增加。 這是非法者看到很多人防盜意識不充分的結
3、果。 因此,越來越多的居民家庭擔心財產安全問題。 警報系統此時解決了很多問題。 但是市場警報系統大部分是適用于大企業(yè)的重要機構。 那個價格很貴,一般家庭受不了。 廉價、性能可靠、智能報警系統的設計,在個人財產防盜領域一定起到了很大的作用。 紅外線為不可見光,隱蔽性好,廣泛應用于防盜、警戒等警衛(wèi)裝置。 本設計的電路包括硬件和軟件兩部分。 硬件部分包括紅外線感應部分和單片機控制部分,整個系統電路可分為電源部分、傳感器模塊部分、單片機控制電路,單片機控制可分為最小系統和燈電路、報警電路等主要工作是熱電紅外傳感器完成信息采集、處理、數據傳輸,通過單片機功能設定到達報警模塊的過程。 對于該設計的核心模塊
4、,單片機是設計的中心單元。 單片機的應用系統也是由硬件和軟件組成的.的。 硬件是由單片機、輸入輸出設備、外圍應用電路等構成的系統,軟件主要通過運行的程序寫程序來控制輸入信號。二、設計任務分析1 .該設計包括硬件和軟件設計兩部分。 模塊分為數據收集、按鍵設定、報警等。2 .本紅外線防盜警報系統由熱電紅外線傳感器、蜂鳴器、單片機控制電路、LED指示電路和軟件構成。3 .系統可以實現功能。 人員外出時,報警系統設置為防外出狀態(tài),傳感器工作、侵入時,熱釋電紅外線傳感器檢測動作,設置在監(jiān)視點的紅外線傳感器將人體放射的紅外線光譜轉換為電信號,紅外線熱電模塊將TTL電平轉換為AT89C51單片機三、技術方案
5、的詳細設計(實施)(1)本系統的設計方案1 .系統概要(1)系統設計的概要本系統采用熱釋電紅外傳感器,制作簡單,成本低,設置方便,且防盜性能穩(wěn)定,抗干擾性強,靈敏度高,安全可靠。 這種防盜裝置的設置被隱藏,不易被盜賊發(fā)現,多個用戶容易統一管理和用戶操作。為了檢測移動人體,通常使用雙元件型熱電紅外線傳感器,在該傳感器內部,兩個傳感器元件反向連接,在人體靜止時,兩個元件的極化程度相同,相互抵消。 但是,在人體移動時,兩元件的極化程度不同,實際輸出電壓不為零,達到了檢測人體移動的目的。這個設計包括硬件和軟件設計兩個部分. 模塊化包括數據收集、按鍵控制、報警等模塊。 電路結構由熱電紅外線傳感器、蜂鳴器
6、、單片機控制電路、LED燈組成。(2)硬件電路設計這個設計包括硬件和軟件設計兩個部分.根據設計要求分析該設計包括紅外線感應部分、AT89C51單片機和報警系統三大部分。 電路結構框圖如圖1所示電源開關紅外線傳感器AT89C 51單片機電腦復位電路LED指示燈報警電路鍵控制圖1整體設計框圖處理器采用了51系列單片機AT89C51。 整個系統在系統軟件的控制下運行。 設置在監(jiān)視點的紅外線探頭將從人體放射的紅外線光譜轉換為電信號,將TTL電平發(fā)送到AT89C51單片機。 在單片機內,通過軟件的詢問、識別判決等實時發(fā)送入侵警報狀態(tài)控制信號。 驅動蜂鳴器和警報燈進行警報。(3)單片機部1. AT89C5
7、1單片機的介紹AT89C51是低耗電、高性能的CMOS8位微控制器,8K具有可在系統中編程的閃存。 采用高密度非易失性存儲器技術制造,與工業(yè)80C51產品的指令和引腳完全兼容。 芯片上Flash可以在系統上編程內存,也適用于通常的編程盒。 在單芯片上,AT89C15具有靈巧的8位CPU和在系統中可編程的閃存,從而為許多嵌入式控制應用系統提供了高靈活性和超高效的解決方案。 AT89C15包括8k字節(jié)閃存、256字節(jié)RAM、32位I/O端口線、監(jiān)視計時器、兩個數據指針、三個16位計時器/計數器、一個6矢量二級中斷結構、全雙工串行端口、芯片上此外,AT89C15降低到0Hz的靜態(tài)邏輯操作,并且可以為
8、兩種軟件選擇省電模式。 在空閑模式下,CPU停止操作,并且允許RAM、計時器/計數器、串行和中斷繼續(xù)操作。 停電保護方式中,RAM的內容被保存,振蕩器被凍結,單片機的所有動作都停止,直至下一次中斷或硬件復位。 該模塊以單片機為中心燃燒程序代碼后,在周邊連接復位電路、振蕩電路、鍵盤控制、LED顯示電路、報警電路等子模塊。2 .單片機最小系統單片機工作的最基本的電路結構如圖2所示,單片機最小系統為圖2所示圖2單片機最小系統單片機的最小系統由單片機、復位電路、時鐘電路組成.的電路.AT89C51單片機的工作電壓范圍: 4V-5.5V,所以通常是提供單片機外部5V直流電源。 連接方式是在單片機中的40
9、足VCC上連接正5V,20足VSS上連接電源接地端。復位電路確定了單片機的工作開始狀態(tài),完成單片機的啟動過程. 在單片機接通電源時發(fā)生復位信號,完成單片機的啟動,確定單片機的啟動狀態(tài)。 單片機系統運行中,當程序因外界環(huán)境干擾而飛走時,按下復位按鈕內部的程序就自動從最初開始執(zhí)行。 通常有上電自動復位和外部按鈕手動復位,單片機在時鐘電路工作后,如果RESET側持續(xù)提供2個設備周期的高電平,則復位操作結束。 本設計采用外部手動按鈕復位電路,需要連接上拉電阻提高輸出的高電平值。時鐘電路就像單片機的心臟一樣,控制著單片機的工作節(jié)奏. 時鐘電路是一種振蕩電路,它使單片機以正弦波信號為基準來確定單片機的運行
10、速度。 XTAL1和XTAL2分別是反向放大器的輸入和輸出,該反向放大器能夠構成片上振蕩器。 采用外部時鐘源驅動裝置時,請勿連接XTAL2。 一個機械周期包括六個狀態(tài)周期,但一個狀態(tài)周期是兩個振蕩周期,因此一個機械周期共計12個振蕩周期,外接晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ,一個振蕩周期為1/12us。3 .鍵部分電路本電路的設計是在按下布防按鈕后15秒后進入監(jiān)視狀態(tài),當人接近時,焦紅外線感測到信號,回到單片機,單片機馬上發(fā)出警報,以便在電路中的布防和緊急狀態(tài)下控制不同的工作形態(tài)。 發(fā)生特殊緊急情況時,可以按緊急警報鍵,用蜂鳴器報警。 如圖3所示。圖3按鈕部分4 .警報電路在單片機的I/O中,
11、輸出高低電平,在P20、P21、p2上分別連接LED燈,在P23上連接蜂鳴器,連接蜂鳴器的8550的晶體管作為開關發(fā)揮作用,在晶體管達到飽和狀態(tài)時,蜂鳴器工作圖4的報警電路5 .紅外線感應部(1)電源模塊本系統的電壓為4.5v左右,直接連接3節(jié)1.5V的直流干電池供電,用導線連接電源接口模塊。(2)熱釋電傳感器熱釋電紅外線傳感器(簡稱PIR )是發(fā)展于80年代的一種新型高靈敏度傳感器。 以非接觸方式檢測人體放射的紅外線能量的變化,變換為電壓信號并輸出。 放大該電壓信號后,可以驅動電源開關控制、防盜防火警報、自動觀測等各種控制電路,從人體放射的紅外線的中心波長為910-um,傳感器的波長靈敏度在
12、0.220-um的范圍內幾乎穩(wěn)定。 打開傳感器前端安裝了濾光器的窗戶,該濾光器可以通過的光的波長范圍為710-um,形成了紅外線傳感器,該紅外線傳感器正好適合檢測人體的紅外線輻射,用濾光器吸收其他波長的紅外線,檢測人體的輻射,本傳感器是系統整體的如圖5所示。圖5熱釋電傳感器(3)菲涅耳透鏡菲涅耳透鏡片相當于焦點傳感器的“眼鏡”,它和人眼的作用相同,配合是否合適直接影響使用效果,配合不合適引起錯誤的動作對用戶和開發(fā)者失去了信心。 其作用是將感知空間的紅外線有效地聚集到傳感器中,菲涅耳透鏡根據性能要求具有不同的焦距(感應距離),因此產生不同的監(jiān)視視野,視野越多控制得越嚴格。 圖6示出菲涅耳透鏡模型
13、圖。圖6菲涅耳透鏡(4) BISS0001芯片的概要BISS0001是傳感器信號處理集成電路,只要熱釋電傳感器將紅外線接收信號傳輸到BISS0001進行信號處理,其自身的靜態(tài)電流極小,工作電壓在3V5V之間,工作電壓為5V時輸出的驅動電流為10MA。 由熱電紅外線傳感器和少量的周邊部件組成被動的熱電紅外線傳感器,廣泛用于安全、自律等領域,是由16個引腳組成的一個集合塊。 圖7示出了BISS000集成芯片的內部框圖,管腳功能的說明示于表1。 大頭針名字輸入輸出功能的說明1甲組聯賽可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)選擇側。 當a為“1”時,允許重復觸發(fā),相反,不能使用重復觸發(fā)2Boo.o控制信號輸出端。 在
14、VS的上升沿觸發(fā),Vo輸出從低電平轉變?yōu)楦唠娖綍r作為有效觸發(fā)。 在輸出延遲時間Tx以外和沒有VS的向上跳躍的情況下,Vo仍為低電平。3RR1-輸出延遲時間Tx的調整側4RC1-輸出延遲時間Tx的調整側5RC2-觸發(fā)塊時間Ti的調節(jié)側6RR2-觸發(fā)塊時間Ti的調節(jié)側7PS-工作電源的負極通常為0V8射頻基準電壓和復位輸入端子。 通常連接VCC,連接“0”就能復位計時器9PS禁止觸發(fā)端。 VcVR時允許觸發(fā)(VR0.2VDD )10PS-運算放大器使電流設定端子偏移,經由RB連接VSS端子,RB取1M左右的值。11VCC-動作電源的正側,范圍為35V122OUTo.o第二級運算放大器的輸出端13二
15、合-第二級運算放大器的反相輸入端141IN第1級運算放大器的同相輸入端151IN-第1級運算放大器的反相輸入端161OUTo.o第一級運算放大器的輸出端表1針說明圖圖7 BISS0001內部框圖BISS0001是由運算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時間計時器、塊時間計時器即參考電壓等構成的數字模擬混合專用集成電路。 廣泛適用于各種傳感器和延遲控制器。 首先,根據需要,由運算放大器OP1構成感測信號預處理電路,以放大信號。 然后,CPU 3耦合到運算放大器OP2,并進一步進行第二級放大,在使直流電位上升至VM (0.5 vdd )之后,將輸出信號V2發(fā)送至由比較器COP1和COP2構成的雙
16、向振幅器,以檢測有效觸發(fā)信號Vs。 因為VH0.7VDD和VL0.3VDD,所以當VDD=5V時,可以有效地抑制1V的噪聲干擾,并且可以提高系統的可靠性。 COP3是條件比較器。 當輸入電壓VcVR時,COP3的輸出變?yōu)楦唠娖?,并且進入延遲周期。 在a端子成為“0”電平的情況下,Tx時間內V2的變化被忽略,到Tx時間結束為止,成為所謂的不可重復的觸發(fā)動作方式。 當Tx時間結束時,Vo返回低電平,同時啟動鎖定時間計時器,進入鎖定周期Ti。 在Ti時間中,V2的變化不能使Vo處于有效狀態(tài)(高電平),并且可以有效地抑制在負載切換期間產生的各種噪聲。 在重復觸發(fā)操作模式下的波形不能在Vc=“0”、A=“0”期間觸發(fā)信號Vs的有效狀態(tài)。 當Vc=“1”、A=“1”時,Vs可以使重復觸發(fā)Vo為有效狀態(tài),在Tx周期內保持Vo為有效狀態(tài)。 只要Vs在Tx時間內跳躍,Vo就從Vs跳躍的
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