2022年红外线报警器方案电路课设.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用燕山高校课程设计说明书题目 红外线报警器的设计学院 系）理学院 年级专业： 09 级电子科学与技术 2 班 学号：同学姓名：指导老师：名师归纳总结 老师职称：讲师第 1 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用燕山高校课程设计 论文）任务书院 系）：理学院基层教案单位： 09 电子信息科学与技术学号090108040035 学 生 姓赵志鹏专业 也是一种光线,由于它的波长比红色光 仍长,超出了人眼可以识别的 ；通常把波长为 0.751000

2、m的光都称为红外线,并可以根据波长连续细分为三部分,即近红外线,波长为 0.751.50 m之间；中红外线,波长为1.50 6.0 m之间；远红外线,波长为6.0l000 m 之间；红外对射的特点是不影响周边环境、不干扰其它设备,红外线是一种光线,但又不同于一般可见光,它不会被察觉有了它不仅大大 提高了劳动生产率,降低了成本,而且减轻了人们的劳动强度,改善了劳动 条件；可以使用一对红外线发射与接收的装置,构成红外线的对射系统,称 为主动式红外线应用系统；当红外线收、发装置之间的隐形光路被阻挡时,接收装置可以立刻察觉到,发出警示信号；利用这种对射系统,可以很便利 地构建各种隐藏的防盗戒备布控,仍

3、可以用于各种设备的安全防护或者自动 掌握方面,过探测特定空间中,肯定波长范畴内红外光线的位置移动,识别 空间范畴内是否有移动人体存在,达到安全戒备或者自动掌握的目的；使用 红外线做信号载波的优点很多：成本低、传播范畴和方向可以掌握 不会穿 过墙壁,对隔壁家的电视造成影响）、不产生电磁辐射干扰,也不受干扰等 等；因此被广泛地应用在各个技术领域中；红外防盗报警器有以下的优势：1、无形的防卫方式：打破传统的防盗方式,使入侵者在不知不觉中触；警 2、良好的抗干扰特性：当昆虫或小动物等通过防盗网时,由于不能完全遮 断防卫射束,所以不会产生误报警；AT89C51 是一种带 4K 字节闪耀可编程可擦除只读储

4、备器 FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压,高性能 CMOS8 位微处理器,俗称单片机 3；AT89C 单片机的进展为很多嵌入式控 制系统供应了一种敏捷性高且价廉的方案；3.2 设计方案思路：本次设计的思路是安装4 个红外接收头, 4 位共阳数码管,一个蜂鸣器；任意一个红外线切断,数码管显示相应的位数,蜂鸣器接着报警,然后 按下复位键,回到初始状态；3.3 总体设计名师归纳总结 红外线报警器采纳AT89C51作为主要的芯片来制作, AT89C51芯片的功第 5 页,共 13 页- - - - - - -精选学习

5、资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用能比较全；红外对射由发射管和接收管两部分组成,当发射管和接收管在某 一角度的范畴之内,接收头接收到发射管发出的红外信号时,相应的指示灯 点亮；当有障碍物阻挡了红外对射管之间的信号传输,那么相应的指示灯熄 灭,同时报警器鸣叫,提示报警；图 1 本方案的红外基本原理四、硬件设计 ：4.1 硬件介绍红外对射管 ：红外对射管由红外发射管和红外接收管两部分组成；红 外发射管在外加电压的情形下可以产生出红外线；红外线是一种光线,具有 一般光的性质,但又不同于一般可见光,它不会被察觉；红外线具有可以光 速直线传播、强度可调、可以通过光学透镜

6、聚焦、可以被不透亮物体遮挡等 等诸多优点；红外接收管是与发射管配对的特制二极管,它可以接收到红外 发射管发射出的红外线,并产生微小的光电流,可以使用一对红外线发射与 接收的装置,构成红外线的对射系统,称为主动式红外线应用系统；使用 中,常常配对显现,当红外线收、发装置之间的隐形光路被阻挡时,接收装 置可以立刻察觉到,发出警示信号；利用这种对射系统,可以很便利地构建 各种隐藏的防盗戒备布控,仍可以用于各种设备的安全防护或者自动掌握方名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用面；红外线发射与接收的方式

7、有两种,其一是直射式,其二是反射式；直射 式指的是发光管和接收管彼此相对安放在发射与受控物的两端,中间相距一 定距离；反射式指发光管与接受管并列一起,平常接收管始终无光照,只有 在发光管发出的红外光线遇到反射物时,接收管收到反射回来的红外光线才 工作；本次设计的是运用直射方式的红外对射管；AT89C51: AT89C51 是一个低电压,高性能CMOS 8 位单片机,片内含4k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序储备器和 128bytes 的随机存取数据储备器 RAM ）,器件采纳 ATMEL 公司的高密度、非易失性储备技术生产,兼容标准 MCS-51 指令系统,片内置通用 8 位

8、中心处理器和 Flash 储备单元,功能强大的 AT89C51 单片机可以供应很多较复杂系统掌握应用场合； AT89C51 具有以下标准功能：4k 字节 Flash,128 字节 RAM ,32 位I/O 口线, 2 个数据指针, 2 个 16 位定时器 /计数器, 1 个全双工串行口,片内晶振准时钟电路；4.2 硬件电路：4.2.1 红外对射电路：图 2 红外对射电路原理图红外对射电路一共有四幅同样的红外对射电路构成；图 2 为其中的一幅红外对射电路；当红外发射管 D5 加上电压导通之后,红外接收管 D6 将产生一个微小的光电流, NPN 三极管 Q15 的基极将产生一个微小的电流,基极微小

9、的电流存在使得 Q15 的 b-e 之间导通, NPN 三极管 Q15 工作在饱和状态, c-e 之间的电阻很小,近似短路,集电极相当于直接接地,电压为0V；Q15 的导通使得 Q10 的集电极电位近似于0V,就 PNP 三极管 Q10 饱和名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用导通,那么 Q10 的发射极和集电极近似为短路,相当于 5V 的电压加载到发 光二极管 D7 和电阻 R43 上,发光二极管点亮,表示红外对射管已经形成通路；当红外对射管的通路被阻挡,D6 产生不了光电流,三极管 Q1

10、5、Q10截止, Q10 的集电极上的电压相当于 示红外对射管不导通；4.2.2 显示电路：3.7V,发光二极管接地,不点亮,表图 3显示电路原理图Q6、 Q7、显示电路由四位共阳数码管、PNP 三极管、单片机组成；Q8、Q9 分别掌握四位数码管显示；当红外对射管1 号被阻挡,就红外对射电路中的发光二极管的正端,与单片机相连的引脚上测得 3.7V 的高电平,单片机掌握数码管显示“ 1”,提示用户 1 号门有人闯入；同样,当其他的红外对射管被阻挡后,同样会显示2、3、4,提示用户有人闯入；单片机的P1 口与数码管的八个显示段相连,三极管的集电极串联一个电阻后与数码管的片选端相连；当单片机的 P3

11、 口输出为高电平的时候,三极管截止,如此时 P1 口输出为高电平,就数码管将显示数字“ 8”；通过转变 P1 口输出高电、低电平的不同,数码管将会显示 09 之间的数字；转变 P3 口的高低电平就可以挑选数码管的位显示；名师归纳总结 4.2.3 报警电路：第 8 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 4个人资料整理仅限学习使用报警电路原理图报警电路由蜂鸣器驱动电路和按键电路两部分组成；当 P2.42.8 口检测到高电平,即表示有人闯入,就单片机的P2.2 口将输出低电平,使得PNP 三极管 Q3 饱和导通,蜂鸣器发出报警声；按键电路是让

12、用户手动解除 报警 11；当按键按下后,单片机 P2.0 口检测到低电平,使得 P2.2 输出为高 电平,解除报警；五、单片机程序设计：5.1 总体方案：软件设计是通过不断检测单片机上与红外对射电路相连的管脚的高、低电平,如测得单片机引脚上为高电平常,表示有人闯入,提示报警,数码管 显示闯入的详细位置；名师归纳总结 5.2 程序流程图：第 9 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 5 程序流程图5.3 模块说明：程序初始化模块 ：#include unsigned char code table4=0x06,0

13、x5b,0x4f,0x66 sbit P2_7=P27 ；sbit P2_6=P26 ；sbit P2_5=P25 ；sbit P2_4=P24 ；sbit P2_2=P22 ；sbit P3_0=P30 ；sbit P3_1=P31 ；sbit P3_2=P32 ；sbit P3_3=P33 ；unsigned int i；延时模块：void delay30msint j 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - whilej- 个人资料整理仅限学习使用fori=0；i； 检测端口电平及显示模块：void main v

14、oid P2_2=1 ；定义 P2-1为高电平； P1=0x00 ；定义 P0口为低电平； P3_0=1 ；定义 P3-0为高电平； P3_1=1 ；定义 P3-1为高电平； P3_2=1 ；定义 P3-2为高电平； P3_3=1 ；定义 P3-3为高电平while1 端口电平检测； ifP2_7=1 假如 P2-7为高电平； delay30ms； d 调用延时子程序,延时 30ms； ifP2_7=0 假如 P2-7为低电平； P3_0=0； P3-0 为低电平； P2_2=0； P2-2 为低电平； P1=table0； 调用数码管显示程序；六、制作与调试6.1 硬件电路的布线与焊接：对于

15、电子产品来说,电路板设计是从电路原理图变成一个详细产品的必经之路,电路板设计的合理性与产品的生产及产品的质量亲密相关,要设计出一个有用的产品,仍必需遵守以下设计原就和抗干扰设计；6.1.1 电路板的选用选用环氧树脂板 , 环氧树脂与铜箔有极好的粘合力, 同箔的附着强度与工作温度高 , 可以在 260度的焊锡熔中不起泡；也可使用覆铜聚四氟乙烯玻璃布 层压板；不同的材料有不同的特点,由于调试中可能多次更换元件,所以要 考虑到铜箔的粘合力；6.1.2 走线应留意的问题 线路板的好坏直接影响着放大器的性能,不好的线路板,会使信号产生 歧变,产生本底噪音生尖峰脉冲干扰等,为了尽防止上述影响,线路板在线

16、出尽量做到：接照信号的传输路径由小到大的次序在电路板上各路的布置各 元器的位置,尽量缩短各元器件之间的距离,以削减外部干扰的引入和不必名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用要的干扰；在供电线路中,大电流通过的路径应尽量设计得实一些,以降低 电源内阻,使电流能顺当通过；在供电线路中,应尽量防止大电流的印刷电路式导线交布置在小电流通路的中间式邻近,以免造成对小电流的干扰；走 线时,应尽量走大于 90度直角的线以防止产生尖峰脉冲造成干扰；在焊接的 时候都是通过手工完成,在打孔时也是通过手工操作电钻

17、完成,而我们并不 是这方面的技工,这将在打孔的时候无法防止一些技术失误；假如焊盘的直 径过小,在打孔时,孔略微大了一点,焊盘便没有了；所以在设计旱盘大小 是都设置为大于 2毫M；线的宽度问题很重要,由于在学校的条件是手工腐蚀 铜板,考虑到热转印中,炭粉的吸附与脱落问题,防止显现断线的情形,布 线宽为 1.5-2.5 毫M；地线就尽可能的加宽,设置为围绕在板的边缘；大功率 元件与小功率元件尽量分开布线；在焊接的过程中要先将体形小的元器件比如电阻、瓷片电容先焊接好,然后再焊接芯片的插脚和其他体积较大的元器件；焊接好后用数字万用表检 测电路是否有短路和断路以及虚焊现象；6.2 调试在调试的过程中,我

18、先调试红外对射部分的电路,接通电源后,发觉发光二极管不亮,我对比原理图和PCB板用数字万用表检测每个元器件引脚的电压值,发觉原先在画图的时候三极管的三个引脚接反了,我将三极管重新焊 接后,发光二极管点亮；然后我将写好的程序烧录进单片机调试整个电路的 工作情形；由于我事先在仿真器上已经将程序的调试胜利,所以当单片机放 入电路后用手阻挡了其中一个红外对射的通路,蜂鸣器发出警报并且数码管 显示“1” ；当我按下解除警报的按钮后,蜂鸣器不发出声响；整个电路完 成；七、心得体会：通过本次设计,不但增强了我的动手才能,将以前在书本上学到的理论 的学问用于实践中；高校三年的学习使我积存了较多电子方面的理论学

19、问,为本次设计奠定肯定的基础；在设计阶段,查阅了大量相关的资料,并对这 些资料进行挑选、归纳、分析、总结,最终确定了自己的设计方案；在设计 过程中,老师给了我大量的帮忙,不断的指点我,订正我的错误,使我在完 成设计途中防止了很多的弯路,设计最终获得胜利；在此期间真地学到了很 多东西；这次设计我们完成了对于设计的基本要求与一些附加功能,但由于对一 些元器件的明白甚少,一些地方的连接方式是参照典型连接方式的,或许不 是本设计最为抱负的连接方式！为此,我熟识到基础学问非常重要,往后的名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个

20、人资料整理 仅限学习使用应进一步努力巩固和懂得基础学问和基本原理；八参考文献 ：1 徐玮,徐富军,沈建良C51 单片机高效入门M 北京：机械工业出版社,2007,177-1872 裴彦纯,陈志超基于单片机系统的红外遥控器应用 483 朱纯益,路建华单片机用作通用红外遥控接收器的设计 术讨论所, 1997J 现代仪器, 20043,46-M 北京：华录信息技4 楼然苗,李光飞51 系列单片机设计实例其次版 M 北京：北京航空航天高校出版社, ,2001名师归纳总结 5 杨恢先,王子菡,杨穗,陶霞一种基于单片机的红外遥控软件解码方法2001J自动第 13 页,共 13 页化与仪器外表,2004 2 ,16-326 姚福安电子电路设计与实践M 济南：山东科学技术出版社,- - - - - - -