基于单片机应用系统的报警电路仿真设计.doc
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1、目录第1章 绪论11.1研究意义11.2 本课题设计任务2第2章 单片机应用系统中的报警电路32.1 闪光报警32.2鸣音报警32.3语音报警4第3章 硬件设计53.1 总体设计思路53.2硬件电路设计53.2.1红外感应部分63.2.2单片机部分113.3按键控制电路133.4指示灯和报警电路14第4章 软件设计164.1软件的程序实现164.1.1主程序工作流程图164.2 报警判断程序17第5章 系统调试185.1 Keil编译器软件简介185.2 使用Keil软件建立一个工程195.3 使用Debug进行调试225.4 硬件调试及调试中遇到的问题24第6章 总 结25致 谢26参考文献
2、27附录一:总体原理图设计28附录二:实物图29附录三:程序源代码30附录四:器件清单34摘 要基于社会安全保障的需要,电子报警这门综合技术的正在不断的发展。与此同时,红外线技术已成为先进技术的重要组成部分,由于红外线是不可见光,因此用它进行红外探测监控,具有良好的隐蔽性,白天和黑夜都可以使用,而且其抗干扰能力强。防盗报警系统利用单片机控制技术,自动探测发生在布防去内的侵入行为,产生警报信号,一旦发生突发事件,就会向人们发出报警提示,从而让人及时采取应对措施。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
3、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。本设计包括硬件和软件两个部分。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52系列单片机AT89C52,整个系统是在系统软件的控制下工作的,因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外,在电子防盗、人体探测等领域中,热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。关键字:单片机;红外传感器;数据采集;报警电路AbstractBased on the needs of the social security, el
4、ectronic alarm is continuous development of the comprehensive technology. Infrared technology, meanwhile, has become an important part of advanced technology, due to the infrared light is not visible light, so use it for infrared detection monitoring, good concealment, day and night, can be used and
5、 its anti-interference ability is strong. Security alarm system using single-chip microcomputer control technology, automatic detection occurs within the protection to the intrusion behavior, an alarm signal, in case of emergency, will send out alarm prompt to people, so that people respond in a tim
6、ely manner. The running of the system used the pyroelectric infrared sensor, its simple, low cost, installation is more convenient, and anti-theft performance is stable, strong anti-interference ability, high sensitivity, safe and reliable. The alarm installed concealment, is not easy to be thieves,
7、 found that at the same time its signal after dealing with the single chip microcomputer system is convenient and PC communication, facilitate unified management among multiple users. This design includes two parts of hardware and software. Hardware part includes single chip microcomputer control ci
8、rcuit, infrared sensor circuit, drive to perform alarm circuit, LED control circuit and other parts. With 52 series single chip processor AT89C52, the whole system is under the control of the system software work, so in security, alert security devices such as widely used. In addition, in the field
9、of electronic guard against theft, the human body detection, pyroelectric infrared detector also by its price is low, the technical characteristics of stable performance and welcomed by the masses of users and professionals.Key words: single chip microcomputer;infrared sensor;data acquisition;alarm
10、circuitIV 第1章 绪论1.1研究意义在单片机的应用系统中,一般的工作状态可以通过指示灯或数码显示来指示供操作人员参考,了解系统的工作状况。但对于某些紧急状态,比如系统监测到的错误状态等,为了使操作人员不至于忽视,及时采取措施,往往还需要有某种更能引人注意,提高警觉的报警信号。这种报警信号通常有三种类型:一是闪光报警,因为闪动的指示灯更能提醒人们的注意;二是鸣音报警,发出特定的音响,作用于人们的听觉器官,易于引起和加强警觉;三是语音报警,不仅能起到报警作用,还能给出警报种类信息。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,
11、因而对防盗措施提出了新的要求。本设计及时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,并将其转换为电压信号,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。红外线报警器分主动式和被动式两种。主动式红外线警报器,是报警器主动发出红外线,红外线碰到障碍物
12、,就会反弹回来,被警报器的探头接收。如果探头监测到,红外线是静止不动的,也就是不断发出红外线又不断反弹的,那么报警器就不会报警。当有会动的物体触犯了这根看不见的红外线的时候,探头就会检测到有异常,就会报警。被动式报警器少了一项功能,就是发射红外线。物理学上告诉我们,当物体的温度高于OK的时候,就会发出红外线,换句话说任何物体都能发出红外线。而其后的原理,被动式报警器和主动式报警器是一样的。红外线报警器对温度敏感,温度越高的物体辐射处的红外线越强,当感应到环境中存在高出背景强度的辐射时,就触发报警。1.2 本课题设计任务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、键盘控制、报警等模
13、块子函数2、本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、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。终端由中央处理器、输入模块、通信模块、输出模块、功能设定模块等部分组成。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AT89C52单片机,经单片机处理运算后驱动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
14、设计一束红外线可以方便的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;其二是尽可能大的增加防护范围。当然,系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。第2章 单片机应用系统中的报警电路2.1 闪光报警闪光报警时最简单,也是最常用的一种报警方式,单片机应用系统中的闪光报警就是在控制指示灯的程序中加入定时程序,按一定的时间间隔来交替点亮与熄灭指示灯。闪光报警在硬件连接上也是非常简单,通常利用AT89C52的I/O口直接驱动发光二极管实现。电路中的发光二极管一般反向连接,其正端接正5V,负端通过限流电阻与I/O口线相连。限流电阻的阻值的选择要同时考虑发光二极管的驱动电流及I
15、/O口的负载能力,一般可选择330或360殴,如使某发光二极管点亮,则只需相应的输出口输出低电平。由4个发光二极管接上电阻后连上单片的RXD的引脚,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。下图所示为发光二极管报警电路。图2.12.2鸣音报警鸣音报警的方式有两种,一种是单频音报警,另一种是音乐声报警。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,下图示为声音报警电路。图2.21、 单频音报警实现单频音报警的接口电路比较简单,其发音元件通常采用电压蜂鸣器。当在蜂鸣器两引脚上加3-15V直流工作电压,就能产生3KHZ左
16、右的蜂鸣震荡影响。压电式蜂鸣器结构简单、耗电少,更适合在单片机系统中应用。在实际应用传统中,经常讲闪电报警和单频音报警结合起来使用,以便更好地引起操作人员的注意2、 音乐声报警 单频音报警电路,简单实用,已能满足音响报警的一般需求,但是音调单调,而且采用压电蜂鸣器音元件,音量较小且不可调整,下述的音乐声报警电路,与单片机系统连接,也是方便易行,而且报警的音响又优美动听。2.3语音报警在单片机控制系统中,要实现语音报警功能,首先在存储器中要有语言的数据块,然后根据系统测量结果,把在语音采集系统中获得的语语音数据可控制,可重组的实时恢复,从而实现控制系统状态的实时语音报警或者紧急状态的语音报警功能
17、。目前迅速发展的DSP技术已在数据采集、通信及多媒体等领域中得到广泛的应用。第3章 硬件设计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的。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
18、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:热释电红外传感器、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成;处理器采用52系列单片机AT89C52,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线探头将人体辐射的红外线光谱变换成电信号,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AT89C52单片机。在单片机内,经软件查询、识别判断等环节实时发出入侵报警状态的控制信号。驱动电路经控制信号放大并推动声光报警设备完成相应的动作。当报警延迟10s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1
19、0s钟后有定时器实现自动消除报警。3.2硬件电路设计本设计包括硬件和软件设计两个部分。从设计的要求来分析该设计须包含如下结构:红外感应部分、STC89C52单片机、报警系统三大部分。电路总原理图如图3-1所示: 电源开关 电源 STC89C52 单片机复位电路LED指示灯报警电路按键控制 图3.1 总体设计框图处理器采用51系列单片机STC89C52。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,送出TTL 电平至STC89C52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。驱动蜂鸣器及报警指示灯报警。3.2.1红外感
20、应部分3.2.1.1 电源模块本系统电压为4.5v左右,直接接3个1.5V的直流干电池提供电源,然后用导线连接电源接口模块。3.2.1.2 热释电传感器热释电红外传感器(简称PIR)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,如作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等,人体辐射的红外线中心波长为910-um,而探测元件的波长灵敏度在0.220-um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片可通过光的波长范围为710-um,正好适合于人体红外辐
21、射的探测,而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收,这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器,本传感器是整个系统的关键,只有本传感器才能感应到人体红外线。如图3-2所示。 图3.2热释感应传感器3.2.1.3 菲涅耳透镜菲涅耳透镜片相当于热释感应传感器的“眼镜”,它和人的眼睛一样的作用,配用得当与否直接影响到使用的功效,配用不当产生错误的动作,致使用户或者开发者对其失去信心。它的作用是有效的将探测到空间的红外线集中到传感器上,菲涅耳透镜根据性能要求不同,具有不同的焦距(感应距离),从而产生不同的监控视场,视场越多,控制越严密。如图3-3所示为菲涅耳透镜模型图。图3.3 菲涅耳透镜3.2.
22、1.4 BISS0001芯片简介BISS0001是一款传感信号处理集成电路,只要热释感应器把红外线接收到信号传输到BISS0001里进行信号处理,它本身静态电流极小,工作电压在3V5V之间,当工作电压为5V时输出的驱动电流为10MA。配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式热释电红外传感器,广泛用于安防,自控等一些领域,它是有16个管脚组成的一种集成块。如图3-4所示为BISS000集成芯片的内部框图,管脚功能说明如表1所示。 图3.4 BISS0001内部框图引脚名称I/O功能说明1AI可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时,允许重复触发;反之,不可重复触发2VOO控制信号
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