红外报警监控系统设计分析方案 .docx

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1、精品名师归纳总结红外人体报警器设计报告一、课题意义随着社会的进展，科学技术的进步和安全防范意识的增强，人们越来越留意自身所处的环境是否安全。当家中无人或者仅有老人孩子在家时，必需考虑家庭成员生命和财产的肯定安全。目前，很多住宅小区的安防主要依靠安装防盗窗、防盗门以及人工防范。这样不仅有碍美观，不符合防火的要求，而且不能有效的防止坏人的侵入。本课题讨论红外报警监控系统，它集红外报警、温湿度测量显示、实时时钟为一体，简洁有用，抗干扰才能强、灵敏度高、安全牢靠，具有较高的应用价值。二、课题要求及系统功能红外报警监控系统由红外热释电传感器、温湿度传感器、DS1302 时钟电路、EEPROM 储备电路、

2、液晶屏和键盘组成。其主要功能有：1、红外热释电传感器猎取人体入侵信息，当监控功能打开并且有人入侵时，驱动蜂鸣器报警， LED 报警灯亮。2、报警时间自动储备至 EEPROM 储备器，当按查询按钮时显示上次报警时间。3、不间断测量当前温度和湿度数据，并在液晶屏上实时显示。4、具备不间断时钟电路，当前时间在液晶屏显示。时钟电路具有后备电池，系统掉电后始终依旧运行，再次上电显示当前时间，无须重新调时。5、四 键键 盘可 以调 校时 钟初 始值 ， 详细方 法是 连续按设 置键 直至“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”相应的位置闪烁，再通过 Up 键和 Down 键调整数值，调整完毕连续按设

3、置键进入正常状态。6、可以通过设置键打开或关闭监控报警功能。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结7、可以查询上次报警时间，再次按查询键退出查询状态。三、课题理论基础1、热释电效应原理热释电传感器是一种将热量变化转换为电量变化的能量转换器件。因红外线具有很强的热效应，当交互变化的红外线照耀到晶体表面时，晶体温度快速变化，这时会发生电荷的变化，从而形成一个明显的外电场，这种现象称为热释电效应。热释电红外传感器内部的热释电晶体的极化，随着温度的变化而变化。当恒定的红外辐射照耀在探测器探头上时，热释电晶体温度不变，晶体对外呈电中性，探测器没有电信号输出，因而恒定的红外辐射不能被检测到。另外

4、热释电晶体输出的是电信号，不能直接使用，需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达 104M 欧，故引入 N 沟道结型场效应管接成共漏形式来完成阻抗变换。热释电红外线元件是一种典型的热量传感器，常用红外光发射能量作为整个防盗报警装置中检测入侵者及其活动的手段。2、被动式热释电传感器防盗报警工作原理热释电人体红外线传感器是上世纪80 岁月末期显现的一种新型传感器件，现在电子防盗报警设备研制中已得到广泛的应用。通常我们采纳的热释电 传感器防盗报警电路，是利用该电路检测到有人进入防范区时通过能量变化导致产生电信号，最终电声报警。其工作原理如下：一般人体体温是37，所以会发出波长10um 左右的红外

5、线，被动式红外传感器探头就是靠探测人体发射的 10um 左右的红外线进行工作的。人体发射的10um 左右的红外线通过菲涅耳滤光片增强后集合到红外感应源上，红外感应源通常采纳热释电元件，这种元件接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平稳，向外释放电荷，经后续电路检测处理后就能产生报警信号了。在红外探头中有两个关键性的器件，一个是热释电红外传感器，它能将波长为 8 12um 之间的红外信号的变化转变为电信号，并对自然界中的可见光信号具有抑制作用，因此在红外探测器的有效戒备区内，当无人体移动时，热释可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电红外感应器感应到的只是背景温度，没有信号变化，

6、所以不能产生电信号， 也不会报警。当人体进人戒备区，通过菲涅耳透镜，热释电红外感应器感应到 的是人体温度与背景温度的差异信号，此时产生电信号，从而报警。另外一个 器件就是菲涅耳透镜，它具有聚焦- 即将热释电的红外信号反射在红外传感器上的作用，仍能将戒备区内分为如干个明区和暗区，使进入戒备区的移动物体 能以温度变化的形式在热释电红外传感器上产生变化热释红外信号，这样热释 电红外传感器产生变化的电信号，后续电路经检测处理后产生报警信号。3、被动式红外报警器组成结构放大滤波电路热释电红外传感器菲涅耳透镜物体电压比较器驱动电路报警器基准电压被动式红外报警器主要由菲涅耳光学系统、热释电红外传感器、信号滤

7、波和放大电路、信号处理和报警电路等几部分组成 如图 1 所示 。图 1 被动式红外报警器组成框图菲涅尔透镜一般采纳聚乙烯塑料片制成，颜色为乳白色或黑色，呈半透亮 状，但对波长为 10Lm 左右的红外线来说却是透亮的。菲涅耳透镜的焦点一般为 5 厘 M 左右，除有聚焦作用仍可形成可见区和盲区，实际应用时一般把菲涅耳透镜固定在传感器正前方1 5 厘 M 的的方。当物体射出的红外线通过菲涅耳透镜后，传到热释电红外探测器，这时热释电红外探测器将输出脉冲信号， 脉冲信号经放大和滤波后，由电压比较器将其与基准值进行比较，当输出信号 达到肯定值时，报警电路发出警报。被动式热释电红外探头的优点是本身不发生各种

8、类型的辐射，器件的功耗小、隐藏性好、价格低。缺点是具有简洁受各种热源、光源及射频辐射的干 扰。被动红外穿透力差，人体的红外辐射简洁被遮挡，不易被探头接收。当环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度下降，有时仍会短时失灵。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目前市场上常常采纳P288 型热释电红外传感器作为敏锐元件，能以非接触方式检测出人体辐射出的红外能量，并将其转化为电信号输出。该传感器外接 12V 电源，内部装有菲涅耳透镜，检测区域为球形，有效戒备距离为12 15m，方向角为 85 度。当红外戒备区内无移动物体时，传感器无输出信号，报警电路不工作。当有人闯入戒备区时，只要人体移动，

9、其辐射出的红外线便会被热释电红外传感器所接收，并输出柔弱的电信号。该信号经运算放大器A1 和 A2 放大后，会输出一个较强的电信号。再输送给由A3 和 A4 组成的双限电压比较器。详细电路如图 2 所示：图 2 热释电传感器检测电路4、DYP-ME003 人体感应传感器图 2 所示电路比较繁琐，调试难度也较大。目前市场上有集成红外人体感应传感器，将热释电传感器、菲涅耳透镜和调理电路集成在一个模块上，可以实现 5 伏电压供电，性能稳固，使用便利。 DYP-ME003 人体感应传感器就是这样一款基于红外线技术的自动掌握产品，灵敏度高，牢靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，特殊

10、是干电池供电的自动掌握产品中。其功能特点：全自动感应：人进入其感应范畴就输出高电平，人离开感应范畴就自动延时关闭高电平，输出低电平。光敏掌握 ：在夏天当环境温度上升至30 32，探测距离稍变短，温度补偿可作肯定的性能补偿。两种触发方式： a.不行重复触发方式 :即感应输出高电平后，延时时间段一终止，输出将自动从高电平变为低电平。b.可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，假如有人体在其感应范畴活动，其输出将始终保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平。具有感应封锁时间 默认设置 :2.5S 封锁时间 ：感应模块在每一次感应输出后高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间

11、段，在此 时间段内感应器不接受任何感应信号。工作电压范畴宽：默认工作电压 DC4.5V-20V 。微功耗：静态电流 50 微安，特殊适合干电池供电的自动掌握产品。输出高电平信号：可便利与各类电路实现对接。DYP-ME003 人体感应传感器的感应范畴如图 3 所示：图 3 DYP-ME003 人体感应传感器的感应范畴DYP-ME003 人体感应传感器的电气参数如表1 所示：表 1 DYP-ME003 人体感应传感器的电气参数电气参数DYP-ME003人体感应模块工作电压范畴静态电流电平输出触发方式DC 4.5-20V可制作范畴零点几秒- 几非常钟封锁时间2.5S 默认 可制作范畴零点几秒- 几十

12、秒电路板形状尺寸32mm*24mm感应角度其外型如图 4 所示：图 4 DYP-ME003人体感应传感器外型图四、硬件设计本讨论设计的温湿度掌握器框图如图5 所示。DYP-ME003红外人体传感器DHT11 温湿度传感器DS1032时钟电路温度、湿度数据LCD 显示温湿度值温湿度上限STC89C52 单片机外部EEPROM按键输入声光报警图 5 红外报警监控系统方框图图中 STC89C52 单片机随时监控 DYP-ME003 红外人体传感器送来的报警信号。当报警功能打开并且传感器检测到有人侵入时，单片机通过声蜂鸣器） 光LED 发光管）报警，同时将入侵时间记录在外部储备芯片AT24C04 中。

13、系统仍可以即时显示当前环境温湿度值。单片机每2 秒钟从 DHT11 温湿度传感器中读入温度和湿度，在液晶屏上即时显示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结系统通过 DS1302 时钟电路获得并显示当前时间。该时间初始值可以通过设置键、上调键和下调键设定，由于具有后备电池，主控系统断电后时钟仍旧 连续运行。系统通过四键键盘切换开、关报警状态，设定时钟初始值，查询报警时间等。系统各单元电路介绍如下。1、单片机电路本设计选用宏晶公司高性能单片机STC89C52采纳主控芯片，其管脚如图 6所示。图 6 STC89C52 单片机管脚图该芯片为 52 内核 8 位单片机，兼容 Intel等 5

14、2 内核单片机，支持 ISP 下载，适用于常用检测掌握电路。由STC89C52组成的单片机系统原理图如图 6 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 7单片机系统电路图中 ALERT引脚输入 DYP-ME003红外人体传感器信号，该信号为高电平常 有人入侵，为低电平常表示没有检测到人。DATA引脚为温湿度传感器单总线引脚。2402_SCL和 2402_SDA为外存芯片 AT24C04通信引脚，该芯片为IIC 接口芯片，通过时钟线和数据线二线接口通信。K1、K2、K3、K4 为四只按键，分别为设置键、上调键、下调键和查询键。L2 为报警 LED发光管。 P0.0 P0.7 为L

15、CD数据线， P2.5 P2.7 为 LCD掌握线。系统采纳 11.0572MHz外部晶振电路。2、红外热释电报警传感器电路图 8 DYP-ME003 红外人体传感器电路可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结传感器使用 DYP-ME003红外人体传感器，图中 ALERT引脚输出信号，该信号为高电平常有人入侵，为低电平常表示无人入侵。 R17电阻为下拉电阻，防止管脚误报。3、温湿度传感器器及检测电路图 9 DHT11 温湿度传感器外型及管脚DHT11温湿度传感器外型及管脚如图 9 所示。其中电源引脚的供电电压为3.5-5.5V。传感器上电后，要等待 1s以越过不稳固状态在此期间不要发送

16、任何指令。电源引脚 VDD， GND）之间可增加一个 100nF 的电容，用以去耦滤 波。DHT11典型应用电路如图 9所示，其连接电路简洁，只需要占用掌握器一个I/O口即可完成上下位的连接。建议连接线长度短于20时用5K上拉电阻 , 大于20M时依据实际情形使用合适的上拉电阻。图 10 DHT11 典型应用电路DHT11数字湿温度传感器采纳单总线数据格式，即单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由 5Byte头文件和一些宏定义#include #include #include 1602.h #include dht.h #include 2402.h #include DS1302

17、.h2 管脚定义sbit Led_Alert=P36 。/报警灯sbit In_Alert=P21 。/ 报警信号输入sbit Beep=P20。/蜂鸣器sbit Key_Up = P32 。sbit Key_Down = P35 。sbit Key_Set = P33 。sbit Key_Review = P34 。3 常量、变量定义和函数声明/定义标识volatile bit FlagStartRH = 0 。 /开头温湿度转换标志volatile bit FlagKeyPress = 0 。 / 有键按下标志volatile bit FlagAlert = 0 。 / 报警状态标志vol

18、atile bit FlagReview = 0 。 /查询标志/定义温湿度传感器用外部变量extern U8 U8FLAG ,k。extern U8 U8count,U8temp 。extern U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata。externU8U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp。extern U8 U8comdata。extern U8 count, count_r 。/温湿

19、度传感器用变量U16 temp。S16 temperature, humidity 。U16 RHCounter 。/按键响应用变量U8 keyvalue, keyUp, keyDown, keySet, keyReview 。U8 FlagSet。/DS1302 时钟用变量SYSTEMTIME CurrentTime 。uchar year, month, day, hour, minute, second。/报警及储备用变量可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结/char * pSave 。/字符串显示用变量uchar str16 = 000000 。uchar AlertDat

20、e9=00-00-00, AlertTime9=00:00:00。uchar hide。/函数声明void int2strint x, char* str 。void Delay1msunsigned int count 。void Data_Init 。void Timer0_Init 。void Timer0_ISR 。void SaveAlert 。void LoadAlert 。void KeyProcessuint num 。4 各子程序/整型转字符串的函数，转换范畴void int2strint x, char* strint i=1 。int tmp=10 。whilex/tmp

21、.=0i+ 。tmp*=10 。tmp=x 。stri=0 。whilei1str-i=0+tmp%10 。tmp/=10 。str0=tmp+0 。0-65536void Delay1msunsigned int countunsigned int i,j 。fori=0 。i forj=0 。j 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结/数据初始化void Data_InitRHCounter = 0 。Led_Alert = 1 。keyvalue = 0。keyUp = 1 。keyDown = 1 。keySet = 1。keyReview = 1 。FlagSet = 0

22、。hide = 0。AlertDate8=0 。AlertTime8=0 。/定时器 0 初始化void Timer0_InitET0 = 1。TMOD = 1 。TL0 = 0x06 。TH0 = 0xf8 。TR0 = 1 。/ 答应定时器 0 中断/定时器工作方式挑选/定时器给予初值/ 启动定时器/定时器 0 中断void Timer0_ISR void interrupt 1 using 0TL0 = 0x06 。TH0 = 0xf8 。/定时器给予初值/每 2 秒钟启动一次温湿度转换RHCounter + 。if RHCounter = 450FlagStartRH = 1。RHCo

23、unter = 0 。/设定闪耀标志if hide = 1 hide = 0 。else hide = 1。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结/存入报警日期时间void SaveAlertwrteeprom0, year 。DELAY1500 。wrteeprom1, month 。DELAY1500 。wrteeprom2, day 。DELAY1500 。wrteeprom3, hour 。DELAY1500 。wrteeprom4, minute 。DELAY1500 。wrteeprom5, second。DELAY1500 。/载入报警日期时间void LoadAler

24、tuchar value。value = rdeeprom0 。AlertDate0=value/10+48 。AlertDate1=value%10+48 。value = rdeeprom1 。AlertDate3=value/10+48 。AlertDate4=value%10+48 。value = rdeeprom2 。AlertDate6=value/10+48 。AlertDate7=value%10+48 。value = rdeeprom3 。AlertTime0=value/10+48 。AlertTime1=value%10+48 。value = rdeeprom4 。

25、AlertTime3=value/10+48 。AlertTime4=value%10+48 。value = rdeeprom5 。AlertTime6=value/10+48 。AlertTime7=value%10+48 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结void KeyProcessuint numswitch numcase 1:/Up 键被按下switch FlagSetcase 0:case 1: break。case 2: /年if yearyear+。Write13020x8e,0x00 。 / 写入答应DS1302_SetTimeDS1302_YEAR,ye

26、ar 。Write13020x8e,0x80 。 / 禁止写入break。case 3: /月if month month+ 。Write13020x8e,0x00 。 / 写入答应DS1302_SetTimeDS1302_MONTH,monthWrite13020x8e,0x80 。 / 禁止写入break。case 4: /日if day day+ 。Write13020x8e,0x00 。 / 写入答应DS1302_SetTimeDS1302_DAY ,day。Write13020x8e,0x80 。 / 禁止写入break。case 5: /时if hour hour+ 。Write1

27、3020x8e,0x00 。 / 写入答应DS1302_SetTimeDS1302_HOUR,hour 。Write13020x8e,0x80 。 / 禁止写入break。case 6: /分if minute minute+ 。Write13020x8e,0x00 。 / 写入答应DS1302_SetTimeDS1302_MINUTE,minuteWrite13020x8e,0x80 。 / 禁止写入break。case 7: /秒if second second+。Write13020x8e,0x00 。 / 写入答应。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结DS1302_SetT

28、imeDS1302_SECOND,second 。Write13020x8e,0x80 。 / 禁止写入break。break。case 2: /Down 键被按下switch FlagSetcase 0:case 1: break。case 2: /年if year0year-。Write13020x8e,0x00 。 / 写入答应DS1302_SetTimeDS1302_YEAR,year 。Write13020x8e,0x80 。 / 禁止写入break。case 3: /月if month0 month- 。Write13020x8e,0x00 。 / 写入答应DS1302_SetTi

29、meDS1302_MONTH,monthWrite13020x8e,0x80 。 / 禁止写入break。case 4: /日if day0 day- 。Write13020x8e,0x00 。 / 写入答应DS1302_SetTimeDS1302_DAY ,day。Write13020x8e,0x80 。 / 禁止写入break。case 5: /时if hour0 hour- 。Write13020x8e,0x00 。 / 写入答应DS1302_SetTimeDS1302_HOUR,hour 。Write13020x8e,0x80 。 / 禁止写入break。case 6: /分if mi

30、nute0 minute- 。Write13020x8e,0x00 。 / 写入答应DS1302_SetTimeDS1302_MINUTE,minuteWrite13020x8e,0x80 。 / 禁止写入break。case 7: /秒if second0 second-。Write13020x8e,0x00 。 / 写入答应。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结DS1302_SetTimeDS1302_SECOND,second 。Write13020x8e,0x80 。 / 禁止写入break。break。case 3:/Set键被按下。 FlagSet 0-报警。 1- 关

31、报警。 2-设置年。 3-月。 4-日。 5- 时。 6-分。 7-秒if FlagReview=0 / 只有不查询时才能设定FlagSet +。if FlagSet=1L1602_string2,10,A 。elseL1602_string2,10, 。if FlagSet=8FlagSet = 0。break。case 4:/Review 键被按下if FlagReview = 0FlagReview = 1 。LoadAlert 。L1602_string1,1, 。L1602_string2,1, 。L1602_string1,1,AlertDate 。L1602_string1,9,

32、 Alert 。L1602_string2,1,AlertTime 。L1602_string2,9, 。else可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结default:FlagReview = 0 。break。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结break。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结/* 名称 : Main* 功能 : 主函数*/ void mainU16 i, j, testnum 。EA = 0 。Timer0_Init 。 /定时器 0 初始化Data_Init 。Initial_DS1302 。EA = 1 。L1602_init 。L16

33、02_string1,1, Welcome to My 。L1602_string2,1,Infrared Monitor。/延时for i=0 。i for j=0 。j 。/ 清屏L1602_string1,1,L1602_string2,1,TC 。H% 。while1/查询报警信号/FlagSet=0 为报警状态，/FlagSet=1 为关报警状态，/FlagSet=2,3,4,5,6,7 依次为设置年，月，日，时，分，秒状态if FlagSet=1&In_Alert=0/SaveAlert 。FlagAlert=1 。Beep=0。Led_Alert = 0 。首次触发报警就存入报警

34、时间else/ 报警未打开或者无警可报FlagAlert=0 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Beep=1。Led_Alert = 1 。if FlagStartRH = 1/温湿度转换标志检查TR0 = 0 。testnum = RH 。FlagStartRH = 0 。TR0 = 1 。/读出温湿度，只取整数部分humidity = U8RH_data_H 。temperature = U8T_data_H。/ 读出日期时间值DS1302_GetTime&CurrentTime 。year = CurrentTime.Year。month = CurrentTime.Month 。day = CurrentTime.Day 。hour = CurrentTime.Hour 。minute = CurrentTime.Minute 。second = CurrentTime.Second。DateToStr&CurrentTime 。TimeToStr&CurrentTime 。/假如不处于查询状态就显示当前日期时间温度湿度if FlagReview=0/ 清屏L1602_string1,1,TC 。L1602_string2,1,。L1602_string2,12,H% 。/显示温湿度if temperature