基于单片机的控制红外报警系统设计与实现文档.doc_基于32单片机的红外报警系统设计资源-CSDN文库

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1. 绪论.........................................................1

1.1 前言..................................................1

1.2 设计任务与要求....................................... 1

2. 热释电红外传感器概述.........................................2

2.1 PIR 传感器简单介绍 ....................................2

2.2 PIR 的原理特性........................................2

2.3 PIR 结构特性..........................................3

3. AT89S51 单片机概述 ...........................................6

3.1 AT89S51 单片机的结构 ..................................6

3.1.1 管脚说明 .........................................8

3.1.2 主要特性.......................................11

3.1.3 振荡器特性.....................................11

3.2 AT89S51 单片机的工作周期 .............................12

3.3 AT89S51 单片机的工作过程和工作方式 ...................13

3.4 AT89S51 的指令系统 ...................................16

4. 方案设计....................................................18

4.1 系统概述..............................................18

4.2 总体设计..............................................19

4.3 系统硬件选择..........................................19

4.4 硬件电路实现..........................................20

4.5 软件的程序实现........................................21

5. 结论概述....................................................27

5.1 主要结论..............................................27

基于单片机控制的红外防盗报警器的设计

1. 绪论

1.1 前言

人们生活水平不断提高，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预防抢劫、盗窃等意外事件的需要而设计

的果园防盗报警系统。

目前，葡萄已成为农民增收的主要经济作物，但每年葡萄成熟季节，由于多种因

素使得成熟的葡萄遭受损失或毁坏。为了防止葡萄受损或被盗，果农通常在葡萄园周

围铺上铁丝网，一来可用于葡萄挂果，二来可以防盗。一旦有异常，铁丝网牵动葡萄

树就会发出声音，提醒守园人，有外客造访。这些铁丝网还可以直接阻止一些动物的

侵袭。一般，夜晚最易失窃，这就需要守园人整夜守着葡萄园子，一旦听到风吹草动

就得出去巡查。无疑给守园人造成了极大的困扰，休息时间没有保障，长期精神紧张。

因此，配置一套经济实用的葡萄园专用防盗报警系统是非常必要的。

就目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮

光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点：

（一）压力触发式防盗报警器由于压力板式安装在垫子内，当主机停止工作，很容易

失报和误报，其可靠性低。（二）开关式电子防盗报警器一般只有一个定点，有效范

围小，而且各种开关也易坏，失报和误报率就高，不可靠。（三）遮光式触发防盗报

警器在受到太阳光照射就会引起误报，同时若遮住了光也会引起误报，所以这种报警

器的可靠性也不高。还有，就闭路监控电路防盗系统而言：它的安装线路复杂，而且

技术要求比较高，价格也比较昂贵，不利于广泛利用。本系统采用了热释电红外传感

器，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、

灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，同时它的信号经过单

片机系统处理后方便和PC机通信，便于多用户统一管理和用户操作。

1.2 设计任务与要求

（1）该设计主要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、报警和显示等模块子函数。

（2）本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、智能报警器、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、本地显示、本地报警等功能。终端由中央处理器、输入模块、输出

模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。

（3）系统可实现功能。为了探测移动人体,通常使用双元件型热释电红外传感器,

在这种传感器内部,两个敏感元件反相连接,当人体静止时两元件极化程度相同,互相

抵消。但人体移动时,两元件极化程度不同,净输出电压不为0 ,从而达到了探测移动

人体的目的。因此可把报警系统设置在外出布防状态，使探测器工作。当有人闯入时，

热释电红外传感器将探测到动作，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、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平

至AT89S51单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。

（4）红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到

是否有人。此类装置设计的要点：其一是能有效判断是否有人员活动；其二是尽可能

大地增加防护范围。当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。至于报

警可采用声光信号。

2.1 方案讨论

如何使用传感器来简单地实现移动人员检测呢？在设计这样的系统时，应该记住

两个目标：一是低功率，二是低成本。这两者都是在设计移动检测系统时需要考虑的

关键因素。

1．选择传感器

传感器是指能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装

置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信

息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输

出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测

和自动控制的首要环节。

防盗报警系统的前端探测部分主要是各种类型的探测器，其中最主要的是入侵探

测器。入侵探测器通常由传感器、信号处理器和输出接口组成，入侵探测器主要包括

有主动红外入侵探测器、被动红外入侵探测器、微波入侵探测器、微波和被动红外复

合入侵探测器、超声波入侵探测器、振动入侵探测器、音响入侵探测器、磁开关入侵

探测器、超声和被动红外复合入侵探测器等，其中最常用的是被动红外探测器。

被动红外探测器的组成：被动红外探测器主要是探测接收外界的红外辐射，探

测器本身不发射任何能量，而只对人体发出的红外线波段敏感。人体辐射的红外光波

长是 3～50μm，其中 8～14μm 占 46%，峰值波长在 9.5μm，所以被动红外探测器主

要是接收波长 8～14μm 的红外辐射。

工作原理

被动红外探测器基本工作原理是：当防范区域内有人体移动时，人体发出的红外线经

过光学透镜聚焦到热释电红外传感器上，热释电红外传感器感应到红外线信号，输出

热电信号，输出的热电信号非常微弱，并且夹杂着很多干扰信号，为此需要设计特殊

的热电信号处理电路，在放大热电信号的同时，滤除掉造成干扰的杂波信号。

由于要检测是否有活动的人员，所以通过研究各种类型的传感器，比较各类传感

器的优点、缺点和合理性，最终确定本设计选择的传感器是双元件热释红外传感器。

其基本原理为：当防范区域内有人体移动时，人体发出的红外线经过光学透镜聚焦到

热释电红外传感器上，热释电红外传感器感应到红外线信号，输出热电信号，输出的

热电信号非常微弱，并且夹杂着很多干扰信号，为此需要设计特殊的热电信号处理电

路，在放大热电信号的同时，滤除掉造成干扰的杂波信号。

2. 热释电红外传感器

2.1 热释电红外线传感器简介

热释电红外线传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件，它能以非

接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转化成电压信号输出。将这个

电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路，如作电源开关控制、防盗防火报警、自

动检测等。

热释电红外线传感器应用电路如下：

为了探测移动人体,通常使用双元件型热释电红外传感器,在这种传感器内部,两

个敏感元件反相连接,当人体静止时两元件极化程度相同,互相抵消。但人体移动时,

两元件极化程度不同,净输出电压不为0 ,从而达到了探测移动人体的目的。

2.2 PIR 的原理特性

热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸

锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为 2*1mm 的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探

测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。

由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效

应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器

的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成

若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大

70 分贝以上，这样就可以测出 10-20 米范围内人的行动。

菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化

的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，

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