传感器检测技术课程设计-基于单片机的红外报警系统设计.doc资源-CSDN文库

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传感器检测技术课程设计

基于单片机的红外报警系统设计 3

2016 年 6 月

一、设计要求与研究内容 ........................................................................4

1.1 设计要求 ...............................................................................................................................4

1.2 研究内容 ...............................................................................................................................4

二、基本原理与系统相关技术 ................................................................4

2.1 基本原理 ...............................................................................................................................4

2.2 总体方案设计 .......................................................................................................................5

2.3 总体方案设计 .......................................................................................................................6

三、硬件电路设计..................................................................................10

3.1 电源电路设计 ......................................................................................................................10

3.2 主机电路设计 ......................................................................................................................10

3.3 数码显示电路的设计 ..........................................................................................................15

3.5 用户端探测器设计 .............................................................................................................18

总结 ..........................................................................................................20

参考文献 ..................................................................................................21

附录 ..........................................................................................................22

程序清单 .....................................................................................................................................22

元器件清单 .................................................................................................................................24

安装调试 .....................................................................................................................................25

电路原理图、印制板图 .............................................................................................................27

一、设计要求与研究内容

1.1 设计要求

现时社会治安问题严峻，各种入室抢窃、偷盗事件时有发生,治安问题更加突

出。为了防护自己，越来越多的家庭采用智能防盗报警产品。防盗报警系统是利

用探测器装置对建筑物内外重要地点和区域进行布防，探测。当探测器探测到非

法入侵，报警器工作状态变为报警状态，产生报警声。本论文的目的就是设计出

一种符合上述要求的防盗报警系统。本文所研制的报警器的功能要求如下:

（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。

1.2 研究内容

本课题需要研究的内容主要有以下几个方面：

根据系统功能要求并且考虑产品的性价比，进行系统的整体方案设计。该方

案采用模块化设计方法，以方便系统的调试和用户的使用。

系统硬件设计。包括芯片的选型、所选芯片的功能、芯片外围电路的合理设

计。主要内容有单片机的选择、主机电路的设计、传感器的选择、报警电路的设

自动报警器

AT89C51

热释电红外传

感器

振动位移传感

器

警铃电路

电源电路

数码管显示电

路

图 2-1 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。

2.3 总体方案设计

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、

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。

2.3.1 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。

感应器的作用：

A．信息的收集。对某种特定要求，需检测目标物的存在状态，把某状态信息

转换为数据，对系统或装置的运行状态进行监测。

B．信息数据的交换。把以文字、符号、代码、图形等多种形式记录在纸或胶

片上的信息数据转换成计算机、传真机等易处理的信号数据，或者读出记录在各

种媒介上的信息并进行转换。

C．控制信息的采集。检测控制系统处于某种状态的信息，并由此控制系统的

状态，或者跟踪系统变化的目标值。

现在有关家庭防盗的传感器非常多，有无线人体热释电传感器、无线门磁传

感器、振动位移传感器、红外线反射开关无线探头、门把手人体接近感应传感器、

雷达波人体检测无线探头等等。本系统考虑到不仅要满足可靠探测的需要，而且

还需经济实用和安装操作简便，所以选用了无线人体热释电红外传感器完成防盗

监测。当盗贼企图从门窗进入室内时，无线人体热释电传感器能检测到人体移动

的红外信号。

在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，

因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户的欢迎。

被动式热释电红外探测器的工作原理：

在自然界，任何高于绝对温度的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，

其红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。人体都有

恒定的体温，一般在37℃,所以会发出特定波长10um左右的红外线，被动式红外探

头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。人体发射的10um左右

的红外线通过菲泥尔滤波光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用

一些热释电元件（强介电质材料如钛镐酸铅、钛酸钡等）作成。这种元件在接受

到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，电荷变化最

终将以电压或电流的形式输出，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

被动式热释电红外探测器的特性：这种探头是以探测人体辐射为目标的。所

以热释电元件对波长为10um左右的红外辐射非常敏感。为了仅仅对人体的红外辐

射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明

显的抑制作用。

被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件。而且制成

的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，

使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件

接收，由于两片热释电元件接收到的能量不同，热释电也不同，不能抵消，经信

号处理并报警。

抗干扰性能：

防小动物干扰：探测器安装在推荐的使用高度，对探测范围内地面上的小动

物，一般不产生报警。

抗电磁干扰：探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408（安全防范国家标准）

的要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。

正确的安装应满足下列条件:

a．红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2米。

b．红外线热释电传感器远离空调，冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。

c．红外线热释电传感器探测范围内不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔离

物。

d．红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会

引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气

流活动的地方。

振动位移传感器：

高灵敏振动位移传感器，是一种集振动和位移测量于一身的全方位固态控制

器件,是目前作为状态检测和报警的最佳选择，传感部分采用目前先进固态加速度

检测器件，既对振动有很高的检测灵敏度，又对周围环境的声音信号抑制，具有

很强的抗干扰能力，可广泛应用于机动车、保险柜、门窗等场合的防盗装置中，

器件的内部均含有专用的控制芯片，应用非常方便，可直接带动小功率负载。

2.3.2 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。单片机与通用微型计算机相比较，它

在硬件结构、指令设置上均有其独到之处，主要特点如下：

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