2022年红外报警监控系统设计分析方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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,人们越来越注 重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 能有效地防止坏人的侵入；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、D

2、S1302 时钟电 路、 EEPROM 储备电路、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 时间；EEPROM 储备器,当按查询按钮时显示上次报警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 , 具 体 方 法 是 连 续 按 设 置 键 直 至“ 年” 、“ 月” 、“ 日” 、

3、“ 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；1 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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

4、；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

5、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

6、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 2 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电红外感应器感应到的只是背景温度,没有信号变化,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

7、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 ；放大滤波热释电红外菲涅耳透镜物体电路传感器电压比较器驱动电路报警器基准电压图 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

8、菲涅耳透镜固定在传感器正前方1 5 厘 M 的地方；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；3 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 31 页精选学习资

9、料 - - - - - - - - - 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,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 压比较器；详细电路如图 2 所示：A3 和 A4 组成的双限电图 2 热释电传感

10、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3032,探测距离稍变短,温度补偿可作肯定的性能补偿

11、；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-M

12、E003 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 工作电压范畴 静态电流 电平输出 触发方式DYP-ME003人体感应模块 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；DS1032 时钟电路DYP-

13、ME003 红外人体传感器DHT11 温湿度传感器温度、湿度数据LCD 显示STC89C52单片机温湿度上限外部 EEPROM温湿度值声光报警按键输入图 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；系统仍可以即时显示当前环境温湿度值；单片机每 传感器中读入温度和湿度,在液晶屏上即时显示；6 / 31 2 秒钟从 DHT11 温湿度名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共

14、31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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 52 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

15、 所示；7 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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； P0.0P0.7 为LCD数据线, P2.5P2.

16、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8 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 传感器使用 DYP-ME003红外人体传感器,图中 号为高电平常有人入侵,为低电平常表示无人入侵；止管脚误报；3、温湿度传感器器及检测电路ALERT引脚输出信号,该信 R17电阻为下拉电阻,防图 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

17、电后,要等待 1s 以越过不稳固状态在此期间不要发送任何指令；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 据实际情形使用合适的上拉电阻；20时用 5K上拉电阻 , 大于 20M时根图 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 #

18、include 2402.h #include DS1302.h 2 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 v

19、olatile bit FlagAlert = 0 ； / 报警状态标志 volatile 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；U8 extern U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp ；exter

20、n U8 U8comdata；extern U8 count, count_r ；/温湿度传感器用变量 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16 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共

21、31 页精选学习资料 - - - - - - - - - /char * pSave；/字符串显示用变量 uchar str16 = 000000 ；uchar AlertDate9=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 KeyProcess

22、uint num ；4 各子程序 /整型转字符串的函数,转换范畴 0-65536 void int2strint x, char* str int i=1 ； int tmp=10 ； whilex/tmp.=0 i+ ； tmp*=10 ； tmp=x； stri=0 ； whilei1 str-i=0+tmp%10 ； tmp/=10 ； str0=tmp+0 ； void Delay1msunsigned int count unsigned int i,j ；fori=0 ；i forj=0 ；j ； 17 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 31 页精

23、选学习资料 - - - - - - - - - /数据初始化 void Data_Init RHCounter = 0 ； Led_Alert = 1 ； keyvalue = 0； keyUp = 1 ； keyDown = 1 ； keySet = 1； keyReview = 1 ； FlagSet = 0； hide = 0； AlertDate8=0 ； AlertTime8=0 ； /定时器 0 初始化 void Timer0_Init ET0 = 1； /答应定时器 0 中断 TMOD = 1 ； /定时器工作方式挑选 TL0 = 0x06 ；TH0 = 0xf8 ； /定时器给

24、予初值 TR0 = 1 ； /启动定时器 /定时器 0 中断 void Timer0_ISR void interrupt 1 using 0 TL0 = 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 = 450 FlagStartRH = 1； RHCounter = 0 ； /设定闪耀标志 if hide = 1 hide = 0 ； else hide = 1； 18 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - -

25、/存入报警日期时间 void SaveAlert wrteeprom0, 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 LoadAlert uchar value； value = rdeeprom0； AlertDate0=value/10+48 ； Aler

26、tDate1=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； AlertTime3=value/10+48 ； AlertTime4=value%10+48 ； val

27、ue = rdeeprom5； AlertTime6=value/10+48 ； AlertTime7=value%10+48 ； 19 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - void KeyProcessuint num switch num case 1: /Up 键被按下 switch FlagSet case 0: case 1: break；case 2: /年 if year year+； Write13020x8e,0x00 ； /写入答应 DS1302_SetTimeDS1302_YEAR,

28、year ； Write13020x8e,0x80 ； /禁止写入 break；case 3: /月 if month month+ ； Write13020x8e,0x00 ； /写入答应 DS1302_SetTimeDS1302_MONTH,month ； Write13020x8e,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 h

29、our+ ； Write13020x8e,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,minute ； Write13020x8e,0x80 ； /禁止写入 break；case 7: /秒 if second second+； Write13020x8e,0x00 ； /写入答应20 / 31 名师归纳总结 -

30、 - - - - - -第 20 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - DS1302_SetTimeDS1302_SECOND,second ； Write13020x8e,0x80 ； /禁止写入 break； break； case 2: /Down 键被按下 switch FlagSet case 0: case 1: break；case 2: /年 if year0 year-； Write13020x8e,0x00 ； /写入答应 DS1302_SetTimeDS1302_YEAR,year ； Write13020x8e,0x80 ； /禁止写入 br

31、eak；case 3: /月 if month0 month- ； Write13020x8e,0x00 ； /写入答应 DS1302_SetTimeDS1302_MONTH,month ； Write13020x8e,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

32、 DS1302_SetTimeDS1302_HOUR,hour ； Write13020x8e,0x80 ； /禁止写入 break；case 6: /分 if minute0 minute- ； Write13020x8e,0x00 ； /写入答应 DS1302_SetTimeDS1302_MINUTE,minute ； Write13020x8e,0x80 ； /禁止写入 break；case 7: /秒 if second0 second-； Write13020x8e,0x00 ； /写入答应21 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 31 页精选学习资料

33、 - - - - - - - - - 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=1 L1602_string2,10,A ； else L1602_string2,10, ； if FlagSet=8 FlagSet = 0； break； case 4: /Review 键被按下 if FlagReview = 0 FlagReview = 1； LoadAlert ；L1602_string1,1, ；L1602_string2,1, ； L160