可燃气体报警器设计说明.doc

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1、目录 项目1 可燃气体报警器设计说明- 1 -摘要- 4 -第1章 绪论- 6 -1.1 研究背景及意义- 6 -1.2 研究目标及实现功能- 7 -1.3 我国报警器行业的发展- 8 -第二章 设计框图- 11 -第三章 电路设计- 11 -3.1比较器的设计（LM358）- 11 -3.2MQ-5型传感器的设计- 13 -3.3 MQ-5传感器设计- 14 -3.4电源电路的设计- 18 -3.5二极管IN4148- 18 -3.6蜂鸣器介绍- 19 -第四章- 20 -4.1可燃气体报警器原理图：- 20 -4.2可燃气体装置的主要工作分析- 20 -4.3电路调试- 21 -4.4 元

2、器件清单- 22 -第五章 电路板- 24 -项目2 基于红外报警器的说明书- 28 -摘要- 28 -引言- 28 -第一章- 29 -1.1 设计任务与要求- 29 -1.2红外检测报警系统设计与调试- 30 -第二章 基础知识介绍- 31 -2.1 AT89C51单片机的结构- 31 -2.2 AT89C51管脚说明- 32 -2.3 对式管的电阻的选择- 34 -2.4对式管的原理- 35 -第三章 方案设计- 35 -3.1 总体设计思路- 35 -3.2. 红外对管传感器原理- 37 -3.3放大电路的设计- 37 -3.4 时钟电路的设计- 38 -3.5复位电路的设计- 39

3、-3.6 声音报警电路的设计- 39 -3.7 发光二极管报警电路的设计- 41 -3.8电路原理图- 42 -第四章 软件的程序实现- 42 -4.1 主程序工作流程图- 42 -4.2 中断服务程序工作流程图- 44 -第五章 总结- 44 -参考文献- 45 -编程程序- 45 -板子电路- 48 - 摘要 国务院安全生产委员会办公室日通报南京市“”地下丙烯管道爆燃事故相关单位基本情况及事故简要经过，并初步认定事故发生的主要原因是施工安全管理缺失，施工队伍盲目施工。通报介绍说，此次事故中被挖掘机挖穿的地下丙烯管道于年投入使用，途经原南京塑料四厂旧址，直径毫米，输送压力兆帕，输送距离约公里

4、。事故发生时，管道处于停输状态，管道内充满丙烯。原南京塑料四厂已于年停产，所在地块近期正由栖霞区迈皋桥街道办事处进行商业开发利用。鸿运公司议标后对该地块进行场地平整。月日上午时分左右，该公司的小型挖掘机械进行作业时挖穿了丙烯管道，造成大量液态丙烯泄漏。现场人员在撤离的同时并报警。时分许，泄漏的丙烯遇到附近餐馆明火引起大面积爆燃。当地消防部门接转警后，先后共出动辆消防车和余名消防干警赶到现场，组织救治伤员和现场处置，有关单位将泄漏点两端的阀门关闭。时许，现场火情得到初步控制。时左右，被挖穿的丙烯管道两端用盲板隔离。月日时分，现场明火熄灭。经当地环境保护部门监测，事故未造成环境污染。通报指出，经调

5、查分析，初步认定事故发生的主要原因是施工安全管理缺失，鸿运公司组织的施工队伍盲目施工，挖穿地下丙烯管道，造成管道内存有的液态丙烯泄漏，泄漏的丙烯蒸发扩散后，遇到明火引发大范围空间爆炸，同时在管道泄漏点引发大火。相关新闻高清图片南京市迈皋桥附近一工厂今天上午发生爆炸第1章 绪论1.1 研究背景及意义 随着我国燃气的变革及西气东输工程的进行，煤气或天然气已成为多数家庭的燃料。每年因煤气泄漏造成的煤气中毒事故中，因使用热水器不当或产品本身的质量问题造成的一氧化碳中毒事故全国均有不少事例。更有甚者，因室内煤气浓度过高引起煤气爆炸的事故也不少见。所以，这样防止煤气中毒与爆炸已成为人们迫切需要。家用燃气报

6、警器更是时下所需，因为它更简捷易用，方便居民生活。 而且，气体报警器的研发对于防止煤矿事故也是至关重要的，据权威部门统计，仅去年煤矿事故死亡人数就高达3786人，同时也造成了巨大的经济损失。我国特大煤矿事故也是非常严重的，例如2005年12月，河北唐山刘官屯煤矿发生特别重大瓦斯煤尘爆炸事故，造成108名矿工死亡，29人受伤，直接经济损失4800多万元。同年9月1日，黑龙江省双鸭山矿务局东保卫煤矿发生瓦斯爆炸事故，14人遇难。 9月5日，山西省大同矿业集团公司永定庄煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，死亡31人。9月27日，贵州省水城矿务局木冲沟煤矿发生特大恶性瓦斯爆炸事故，162人死亡。这是近40年来最

7、严重的一次煤矿事故。11月5日，吉林省辽源矿务局西安矿矿办小井发生瓦斯爆炸事故，死亡31人，造成严重经济损失。11月25日，内蒙古自治区大雁煤业公司二矿采煤工作面发生特大瓦斯爆炸，目前已发现14人死亡，37人下落不明。 由此可见报警器无论是在人们的日常生活中，还是在煤矿等工业生产中都发挥着至关重要的作用，所以实时准确测量周围环境中的可燃性气体，有毒有害气体泄露，对保护人民的身体健康和财产安全有重要意义。在国民经济的许多领域中，如油田、矿山、化工等企业和家庭中有广泛的应用，也是环境保护的重要项目。如何开发出稳定可靠、高性能价格比的装置，成为急需解决的课题。 由于要求数字气体报警器具有体积小巧，监

8、控精度高，能长时间稳定工作的特点。传统的纯硬件报警器已经不能满足这种要求了，可以用单片机设计。 单片机在工业控制和仪器仪表智能化的应用中扮演着极为重要的角色。其设计出的产品体积小、成本底、运用灵活、易于产品化、抗干扰能力强、适应范围广，在各种恶劣的环境下都能可靠工作。 1.2 研究目标及实现功能 本文所设计的数字气体报警器其价格便宜，易于产品化。本设计能将喇叭发出声音报警，来达到报警的目的，设计气体泄漏报警器。实现： 1准确测量周围环境中的可燃性气体、有毒有害气体的泄漏； 2实现系统各个模块的功能控制； 3研究单片机各接口的作用及功能； 4了解MQK气体传感器的具体功能； 5实现对基本报警电路

9、的控制。 1.3 我国报警器行业的发展 我国电子信息业在上世纪八十年代第一次腾飞后，随着国民经济信息化进程的加快，之后又进入持续快速发展的新时期。这个时期电子信息产业的主要特征表现为：一是正在从单一的制造业转变为物质生产与知识生产，装备制造与系统集成，硬件制造与软件制造，工业生产与信息服务相结合的现代信息产业；二是产业结构，产品结构，企业结构，运行机制，管理模式等方面发生了深刻变化；三是我国信息产业成为国民经济的支柱产业和先导产业，是新世纪的战略产业，为国民经济和社会信息化建设提供主要技术和物质支撑。 报警器技术及其产业的特点是：基础、应用两头依附；技术、投资两个密集；产品、产业两大分散。基础

10、、应用两头依附，是指报警器技术的发展依附于敏感机理、敏感材料、工艺设备和计测技术这四块基石。敏感机理千差万别，敏感材料多种多样，工艺设备各不相同，计测技术大相径庭，没有上述四块基石的支撑，报警器技术难以为继。 应用依附是指报警器技术基本上属于应用技术，其市场开发多依赖于检测装置和自动控制系统的应用，才能真正体现出它的高附加效益并形成现实市场。也即发展报警器技术要以市场为导向，实行需求牵引。技术、投资两个密集技术密集是指报警器在研制和制造过程中技术的多样性、边缘性、综合性和技艺性。它是多种高技术的集合产物。由于技术密集也自然要求人才密集。投资密集是指研究开发和生产某一种报警器产品要求一定的投资强

11、度，尤其是在工程化研究以及建立规模经济生产线时，更要求较大的投资。增加投资和正确的投资方向是提高报警器产业水平的主要条件之一，也是企事业决策者谋求最佳经济效益的重要手段。产品、产业两大分散，产品结构和产业结构的两大分散是指报警器产品门类品种繁多，生产、研究单位分布在除地方外有12个部委（电子、机械、科学院、航空航天、教委、冶金、船舶、铁道、轻工、化工、煤炭等），其应用渗透到各个产业部门，它的发展既是各产业发展的推动力。只有按照市场需求，不断调整产业结构和产品结构，才能实现报警器产业的全面、协调、持续发展。 在国家的支持下，“八五”以来，我国的报警器技术及其产业取得了长足进步。 在学术交流方面，

12、1989年10月由敏感元器件与报警器分会发起主办的“STC89 首届全国敏感元件与报警器学术会议”已延续至今，固定每两年召开一次，每逢活动不但国内学者、企业家云集且有不少其它国家的人士参加。目前，其论值组织机构为：“全国敏感元件与报警器学术团体联合组织委员会”。 在原电子工业部的努力及敏感元器件与报警器分会的积极组织下，实施的“双加工程”即：加快力度加快发展，的方针指导下，建立了我国敏感元器件与报警器生产基地。这三大基地分别为： “安徽基地”，主要是建立力、光敏规模经济。 “陕西基地”，1990年2月成立了“陕西省敏感技术产业集团公司”主要是建立电压敏、热敏、汽车电子规模经济为主要目标。 “黑

13、龙江基地”主要建立气、湿敏规模经济为主要目标。 多年来，三大基地在发展过程中虽然兴衰不一，历史地看，它对我国敏感元件与报警器行业的建设起到了一定的推动作用。 “九五”期间报警器技术研究国家重点科技攻关项目取得了51个品种86个规格的新产品。初步建立了敏感元件与报警器产业。 产品已进入到亿万人民的家庭生活中，并已在国民经济各部门和国防建设中得到一定应用。 近年来，在研发主力军的建设方面，主要表现在：建立了“传感技术国家重点实验室”、“微米/纳米国家重点实验室”、“国家传感技术工程中心”等研究开发基地。 全国已有1688家企事业从事报警器的研制、生产和应用，其中从事MEMS研制生产的已有50多家。

14、目前全行业正在执行“十五”规划，MEMS等5项新型报警器已列入研究开发的重点；国家计委决定从2002年开始组织实施的新型电子元器件产业化专项中有5项新型敏感元件与报警器已经启动；一些省、市新建立的“报警器产业基地”、“MEMS科技股份有限公司”，呈现出良好的发展态势第二章 设计框图第三章 电路设计3.1比较器的设计（LM358）1概述LM358单电源集成预算放大器，封装形式有塑封8引线双列直插式、贴片式和圆形金属壳封装等2特性内部频率补偿 直流电压增益高(约100dB) 单位增益频带宽(约1MHz) 电源电压范围宽：单电源(330V)； 双电源(1.5 15V) 低功耗电流，适合于电池供电低输

15、入偏流 低输入失调电压和失调电流 共模输入电压范围宽，包括接地 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)3比较电路设计图比较电路 3.2MQ-5型传感器的设计1特点对液化气、天然气、城市煤气有较好的灵敏度对乙醇、烟雾几乎不响应快速的响应恢复特性长期的使用寿命和可靠的稳定性2.应用适用于家庭或工业上对液化气、天然气，煤气的检测装置。优良的抗乙醇，烟雾干扰能力。3.规格 A工作条件B环境条件C灵敏度特性4.管脚图3.3 MQ-5传感器设计QM-N5型气敏元件QM-N5型气敏元件是以金属氧化物SnO2为主体材料的N型半导体气敏元件，当元件接触还原性气体时，其电导

16、率随气体浓度的增加而迅速升高。特点：1、 用于可燃性气体的检测（CH4、C4H10、H2等）2、 灵敏度高3、 响应速度快4、 输出信号大5、 寿命长，工作稳定可靠 技术指标： 加热电压（Vh） AC或DC 50.2V响应时间(trec)10S回路电压（Vc）最大DC 24V恢复时间(trec)30S 负载电阴（Rl）2K元件功耗0.7W清洁空气中电阻 （Ra） 2000 K检测范围5010000ppm灵敏度（S=Ra/Rdg）4(在1000ppmC4H10中)使用寿命2年QM-N5型半导体气敏元件是以金属氧化物SnO2为主体材料的N型半导体气敏元件,当元件接触还原性气体时,其电导率随气体浓度

17、的增加而迅速升高. 特点用于可燃性气体的检测(CH4,C4H10,H2等)灵敏度高响应速度快输出信号大寿命长,工作稳定可靠 技术指标加热电压(VH) AC或DC 50.5V回路电压(VC) 最大DC 24V负载电阻(RL) 2K清洁空气中电阻(Ra) 4000K灵敏度(S=Ra/Rdg) 4(在1000ppmC4H10中)响应时间(tres) 10S恢复时间(trec) 30S检测范围 50-10000ppmVC输出信号RLVRLVH 基本测试电路图表 1MQ-5型传感器的图形符号MQ-5型气体传感器的测试电路3.4电源电路的设计图中变压器T，整流二极管VD1VD4,电C1C4和三端稳压器LM

18、7805组成直流稳压电源电路，为整个报警器电路提供+5V工作压。3.5二极管IN4148 （如图） 型号规格A（0.1）mmB（0.2）mmC（2）mmD（0.1）mm封装IN41481.83.728.00.5DO-353.6蜂鸣器介绍蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管

19、或集成电路构成，当接通电源后（1.515V直流工作电压），多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。见下图第四章4.1可燃气体报警器原理图：4.2可燃气体装置的主要工作分析有三个LED灯红（报警状态）、绿（正常工作）、黄（预热），还有一个喇叭，这可以实现声光双报警，首先当通电后，由于MQ-5型传感器有五分钟预热时间，这是就应该来按下按钮开关来实现是否好坏，如上图，由于R7电阻很大，电容C5会慢慢充电，这时比较器五端为低，而六端有个比较电压（由R8、R9定），这时黄灯会亮，表示正在预热；当按键按下，则比较器三端比二端低，则一号角为低，这时红色LED红色灯会亮

20、，同时由于二极管VD10、VD11、VD12的作用，则只有比较器一端为低时三极管VT2才会通，这时振荡器也会工作，喇叭也会响，从而实现声光双报警，同时也预示着这个装置可以正常工作；而当比较器一端为低时（即报警时），二极管会不通，当不报警时绿灯会亮，表示此装置正常通电。当预热完成时，由于MQ-5传感器的性质，A、B两端电阻会变低，这时比较器二端电压会变高，则黄灯的通路两端都是高，因此黄灯会熄灭，这时通过调节滑动变阻器RP1来确定比较器三端的比较电压，调好后此装置就会正常工作，当有可燃气体时，可燃气体传感器A、B两端电阻会更低，则比较器二端电压会慢慢变高，当可燃气体达到一定浓度时，比较器二端电压会

21、超过三端电压，这时一端就会低，从而红灯会报警，喇叭会响，从而达到有可燃气体达到一定浓度时此装置会声光报警。4.3电路调试参考电路原理图及装配图进行安装。检查装配无误后，可进行电路调试。接通电源，绿色LE D应点亮，测量V I的发射极电压UE I 约为1 . 9 8 V, V 2 的发射极电压UE2 应为5V o A 2 、R 7 、C5、 R g 民构成延时电路将产生约5 min 的延时， 以防止报警器的误动作 对A 3 构成的RC桥式振荡器调试时，需注意起振条件，查本书式( 6 . 2. 6) 可知， 当( RP2+R16 )2Rl2 时， 即R P2 15 kn 时， 电路才能起振。预热延

22、时阶段IC2的脚( A 2 的输出端) 应为低电平( 约0.3 V) ， 选用不同阻值的电阻R 7或不同容量的电容飞，可调整延时时间的长短O 约5 min 后， 延时结束， I C 2 的 脚应为高电平(约3 . 8 V)o 这时在洁净空气中测电阻R I 两端电压( Uo ) 应为0 . 2 ., 1 V ， 否则可更换合适阻值的R I 使U。进入上述范围O 然后在传感器B 端和A 端( +5 V 电源端) 跨接一个100 n 电阻， 调整微调电位器R pl，使红色LE D点亮。I C2的脚( A I的输出端)由原静态时的约0 . 3 .V翻转为约3 . 8 V ， 同时驱动音频振荡器工作，

23、发出鸣响。完成上述电路调试i 去掉跨接的100 n 电阻， 电路调试结束。 。4.4 元器件清单器件规格个数（个）可燃气体传感器MQ-51集成运算放大器LM3581集成运算放大器LM3241扬声器1管座八脚十四脚电源插座两脚测试键按钮1发光二极管（2系列）红、黄、绿各一个二极管三极管滑动变阻器电阻.瓷片电容电解电容 第五章 电路板 项目2 基于红外报警器的说明书摘要本系统采用了红外对管传感器，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。本设计

24、包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等部分组成。处理器采用51系列单片机AT89C51，整个系统是在系统软件控制下工作的。关键词：单片机；红外传感器；数据采集；报警电路引言随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，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。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。而本设计中所使用的

25、红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。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。第一章1.1 设计任务与要求 (1)该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、报警等模块子函数。(2)本红外线防盗报警系统由红外对管传感器、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。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

26、成。(3)系统可实现功能。当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,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AT89C51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1。(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出入。此类装置设计的要点：其一是能有效判断是否有人员进入；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。1.2红外检测报警系统设计与调试红外

27、信号检测可选择红外对射检测或热释电红外传感器检测，红外对射管检测电路如图4所示。图4 红外对射管检测电路调试：接入5V电压后，分别检测对管前和对管后的电压。看时候有点压变化第二章 基础知识介绍2.1 AT89C51单片机的结构AT89C51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3。AT89C51单片机可提

28、供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。图2为AT89C51单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。振荡器和时序OSC程序存储器4 KB ROM数据存储器256 B RAM/SFR定时器/计数器 2 16 AT89C51CPU64 KB总线 扩展控制器可编程 I/O可编程全双工串行口内中断外时钟源 外部事件计数外中断 控制 并行口 串行通信2.2 AT89C51管脚说明ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。采用

29、40引脚双列直插封装形式。AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平

30、时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址1时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8

31、个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入1后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 INT0（外部中断0）P3.3 INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 （外部数据存储器写选通）P3.7 （外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST

32、脚两个机器周期的高电平时间。ALE/：当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。PSEN：外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不

33、出现。/VP：当保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，将内部锁定为RESET；当端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：反向振荡器的输出,如采用外部时钟源驱动器件，应不接。2.3 对式管的电阻的选择红外接收二极管有两大类，一类是万能接受头，三个脚的，很容易判断。这种接收头一定要接收到通断频率为38KHz的红外线才能输出信号。另外一种是普通的红外接收二极管，两个脚的，跟发光二极管样子很像，颜色比较深或者黑。

34、这种二极管工作在反接状态。接线方式：Vcc(5V)-限流电阻（节点A）红外接收管负极红外接收管正极地。当接收管接收到红外线时，A点电压接近于0（也就是红外管反向导通，压降极小，电阻接近于0）；当没有红外线时，A点电压为Vcc（此时红外管电阻极大，可视为断路），限流电阻选择330欧的电阻。2.4对式管的原理单片机红外发射器主要是应用单片机定时器T0设定频率，在单片机输出脚产生占空比为50%、38MHz的方波，在外部应用三极管放大电路对输出波形进行放大，有红外发射二极管发射第三章 方案设计3.1 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

35、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： AT8

36、9C51复位电路信号检测电路报警执行电路LED发光显示放大驱动驱动图3 总体设计框图 处理器采用51系列单片机AT89C51。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、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至AT89C51单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。当报警延迟10s一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号，当警情消除后复位电路使系统复位，或者是在声光报警10s钟后有定时器实现自动消除报警4。3.2. 红外对管传感器原

37、理D1红外发射管，D2红外接收管。D2收到由D1发出的红外光信号而令 IC LM393电压比较器的3脚电位下降，2脚和3脚的电压比较下(示乎10k可调电阻的设定值)，如果3脚电压小於2脚，1脚输出为0 ，LED1点亮。3.3放大电路的设计如图5所示为最基本的放大电路，Vi是输入电压信号，Vo是输出放大的电压信号。图5 放大电路图3.4 时钟电路的设计XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个

38、振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us5。如图6所示为时钟电路。图6 时钟电路图3.5复位电路的设计复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后, 在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作6。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us7。本设计采用的是外部手动按键复位电路。如图7示为复位电路。图7 复位电路图3.6 声音报警电路的设计如下图所示，用一个Speaker和三极管、电阻接到单片机的TXD引脚上，构成声音报警电路，如图8示为声音报警电路。图8 声音

39、报警电路图蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.515V直流工作电压），多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。见下图3.7 发光二极管报警电路的设计由4个发光二极管接上电阻后连上单片的RXD的引脚，

40、外接VCC，当单片机的RXD引脚被置低电平后，发光二极管被点亮，起到报警作用8。图9所示为发光二极管报警电路。图9发光二极管报警电路图3.8电路原理图解释：P1.0接红外对管串口第四章 软件的程序实现4.1 主程序工作流程图按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图10所示；系统初始化声光报警结束检测外部有无信号输入声光报警是否持续10秒开始启动声光报警电路开始报警是否还有检测信号等待下次报警结束YNNYYN图10 主程序工作流程图4.2 中断服务程序工作流程图本主程序实现的功能是：当单片机检测到外部热释电传感器送来的脉冲信号后，表示有人闯入监控区，从而经过单片机内部程序处理后

41、，驱动声光报警电路开始报警，报警持续10秒钟后自动停止报警,然后程序开始循环工作，检测是否还有下次触发信号，等待报警从而使报警器进入连续工作状态。同时，利用中断方式可以实现报警持续时间未到10秒时，用手工按键停止的声光报警的作用。手工按键停止报警中断服务程序工作流程图，如下图11所示；中断源发出中断申请关中断、保护现场INTO端有输入信号关闭报警恢复现场、开中断中断返回图11 中断服务程序工作流程图第五章 总结通过这次设计，使我对理论和实践之间的相互关系有了更清楚的认识，理论是实践的基础，扎实的理论知识是做好工作的前提条件。 完成这个软硬结合的综合性设计，不仅使我巩固了一年来所学的专业知识，而

42、且还学到了不少新的知识，特别是强化了自己充分利用图书馆资源，独立思考问题、解决问题的能力。 通过这次设计，我深深地体会到搞技术是一件非常严谨的事情。从中我得到了不少宝贵的经验和教训，我相信这些会让我在今后的工作中取得更好的成绩打下坚实的基础。 通过准备这次设计，用到了电路设计的各种知识，在工作前夕起到一个大练兵的作用，为我以后的工作带来极大的方便。同时通过这次设计我充分认识到自己知识的贫乏，需要学习的东西还很多，充分激发自己的求知欲望。这是一次宝贵的经验，必将使我终生难忘参考文献 夏明磊. 单片机.浙江机电职业技术学院编程程序#includesbithongwai=P30;sbitludeng=P31;sbithongdeng=P32;sbitlb=P33;voiddelay(unsignedintz)unsignedinti;for(;z0;z-)for(i=0;i115;i-);voidmain()lb=0;while(1) if(hongwai=1)/未接收到 报警 lb=1;delay(1000);lb=0;delay(1000);ludeng=1;hongdeng=0;delay(10000);hongdeng=1;delay(10000);else/正常ludeng=0;hongdeng=1;lb=0; 板子电路- 50 -