沈阳理工大学信息学院综合课程设计说明书1摘要随着人们生活水平的大幅度提高，人们的保护意识不断增强，防盗报警系统便充分体现了其应用价值。防盗报警系统的设计便是为满足现代住宅防盗的需要所设计的家庭式电子防盗系统。防盗报警系统采用了热释电红外传感器，这种防盗器安装隐蔽，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。防盗报警系统设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分设计主要包括红外探头电路接收信号，LED 控制电路控制发光及驱动执行报警电路执行报警等。软件部分设计主要包括使用 Protues 仿真软件能够实现声光报警的作用。关键词：单片机；红外传感器；信号接收；报警电路沈阳理工大学信息学院综合课程设计说明书2目 录摘要 1第 1 章 绪论 21.1 设计目的与意义21.2 国内外研究现状21.3 设计思路3第 2 章 原理分析与设计 42.1 相关理论42.1.1 红外线 42.1.2 红外探测 42.2 相关器件分析52.2.1 AT89C205152.2.2 蜂鸣器 6沈阳理工大学信息学院综合课程设计说明书32.2.3 三极管 72.2.4 LM39392.2.5 电阻112.3 总体分析 112.4 各模块分析 122.4.1 探测模块122.4.2 信号处理模块132.4.3 报警模块142.5 流程图设计 152.6 程序设计 152.7 仿真调试 17第 3 章 实物制作183.1 PCB 板图设计面板183.2 焊接电路板 193.3 调试 203.4 数据测试 203.5 结论 20第 4 章 总结展望21参考文献 22沈阳理工大学信息学院综合课程设计说明书4沈阳理工大学信息学院综合课程设计说明书5第 1 章 绪论1.1 设计目的与意义随着当今社会经济的快速发展，人们的生活质量有了很大提高，居民家里的贵重物品也越来越多。这也给一些不法分子钻空子的机会，所以居民的财产问题也备受瞩目。安防产业也渐渐发展，人们对于安防的灵敏性、便捷性及有效性的要求越来越高。能够随时随地、安全又方便的使用贵重物品是人们一直向往安心、舒适的生活方式。防盗报警器带领着人们一步步向这样的生活迈进。红外探测报警器使用了单片机做信号处理器，它的工作性能好，不易出现不报和误报的现象，安全可靠。目前我国市场上报警器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。本系统采用被动式热释电红外探测器，其价格低廉、制作简单、安装比较方便、防盗性能比较稳定、灵敏度高、安全可靠等特点，得到了广泛的应用。而且防盗器安装隐蔽，不容易被盗贼发现。1.2 国内外研究现状沈阳理工大学信息学院综合课程设计说明书6自二十世纪九十年代起红外技术正在经历第三次革命，以微测辐射热计和热释电探测器为代表的非致冷红外成像技术获得了重要突破并达到实用化。它不仅解决了红外摄像技术中最为突出的要求低温（大约 77K）冷却工作的要求，而且还可像光子半导体红外焦平面阵列技术一样实现同读出电路的大规模或超大规模集成，实现了高密度、小型化、便携和易于操作的红外热像仪，同时这种技术也适合采用目前硅大规模集成电路制作技术批量生产，使红外热摄像仪成本低廉化，去除了红外热摄像系统长期以来价格居高不下的问题，搬去了阻碍红外热摄像仪技术广泛推广应用，特别是进入广阔民用市场的障碍，成为当今红外成像技术最引人瞩目的突破之一。我国从上世纪 80 年代后期陆续开始了红外焦平面探测器的研制。尽管国内的第二代、第三代红外焦平面技术在材料、器件工艺、读出电路、杜瓦和致冷等方面取得一些进展，完成了少数器件的研制，但还有许多关键技术还没有完全突破，可靠性、工程化、通用化与标准化水平有待进一步提高；第四代产品还刚开始进行技术突破，到目前为止，只有为数很少的工程化产品提供军方使用。目前实现批量生产的焦平面探测器组件相当于西方国家较早一段时期的水平。红外探测器技术总体水平与西方发达国家相比仍有较大差距。1.3 设计思路本次设计主要介绍了红外报警系统的设计。利用 Proteus 进行电路仿真。利用 Keil进行软件仿真。同时了解红外探测的工作原理，编写数据处理程序加载到单片机里。最后根据电路图焊接电路板，用烧录器把程序烧录到单片机里，最后进行实物仿真调试。在此过程中熟悉 Keil 和 Proteus 的使用，学会焊接电路板。沈阳理工大学信息学院综合课程设计说明书7第 2 章 原理分析与设计沈阳理工大学信息学院综合课程设计说明书82.1 相关理论2.1.1 红外线红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由德国科学家赫歇尔于 1800 年发现，又称为红外热辐射，他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。也可以当作传输之媒介。 太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为 0.751000m 。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为(0.75-1)(2.5-3)m之间；中红外线，波长为(2.5-3)(25-40)m 之间；远红外线，波长为 (25-40)l000m 之间。2.1.2 红外探测被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源，本身不向外界发射任何能量，而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射。由光学系统、热传感器（也称红外传感器）及报警控制器等组成。也称被动红外报警器。红外感光管是由光敏二极管组成的，其管芯是一个具有红外光敏特征的 PN 节，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无红外光照时，又很小的饱和反向漏电流，此时光敏二极管截止。当受到红外光照射时，饱和反向漏电流大大增加，形成光电流，它随入射光强度的变化而变化。被动式红外器的核心部件是红外探测器件（红外传感器） ，通过光学系统的配合作用，它可以探测到位某一个立体防范空间内的热辐射的变化。当防范区域内没有移动的人体等目标时，由于所有背景物体（如墙、家具等）在室温下红外辐射的能量比较小，而且基本上是稳定的，所有不能触发报警。当有人体在探测区域内走动时，就会造成红外热辐射能量的变化。红外传感器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转换为相应的电信号，经适当的处理后，送往报警控制器，发出报警信号。红外传感器的探测波长范围是 814m，由于人体的红外辐射波长正好在此探测波长范围之内，因此能较好地探测到活动的人体。红外传感器前的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量经反射镜反射或特殊的透镜透射后全都集中在红外传感器上。沈阳理工大学信息学院综合课程设计说明书9这样，一方面可以提高红外传感器的热电转换效力，另一方面还起到了加长探测距离、扩大警戒视场的作用。2.2 相关器件分析2.2.1 AT89C2051AT89C2051 的引脚图如图 2.1 所示。图 2.1 AT89C2051 引脚图AT89C2051 是一带有 2K 字节闪速可编程可擦除只读存储器（ EEPROM）的低电压，高性能 8 位 CMOS 微型计算机。它采用 Atmel 的高密非易失存储技术制造并和工业标准 MCS51 指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的 CPLI 和闪速存储器，Atmel AT89C2051 是一强劲的微型计算机，它对许多嵌入式控制应用提供一定高度灵活和成本低的解决办法。 AT89C2051 的管脚介绍： VCC：电源电压。 GND：地。(1)P1 口的介绍：P1 口是一个 8 位双向 I/O 口。口引脚 P1.2P1.7 提供内部上拉电阻，P1.0 和 P1.1 要求外部上拉电阻。 P1.0 和 P1.1 还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(ANI0)和反相输入 (AIN1)。P1 口输出缓冲器可吸收 20mA 电流并能直接驱动LED 显示。当 P1 口引脚写入“1” 时，其可用作输入端，当引脚 P1.2P1.7 用作输入并被沈阳理工大学信息学院综合课程设计说明书10外部拉低时，它们将因内部的写入“1” 时，其可用作输入端。当引脚 P1.2P1.7 用作输入并被外部拉低时，它们将因内部的上拉电阻而流出电流。(2)P3 口的介绍：P3 口的 P3.0P3.5、P3.7 是带有内部上拉电阻 的七个双向 I/O口引脚。P3.6 用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用 I/O 引脚而不可访问。P3 口缓冲器可吸收 20mA 电流。当 P3 口写入 “1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。用作输入时，被外部拉低的 P3 口脚将用上拉电阻而流出电流。(3)RST 介绍：复位输入。RST 一旦变成高电平所有的 I/O 引脚就复位到“1” 。当振荡器正在运行时，持续给出 RST 引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。每一个机器周期需 12 个振荡器或时钟周期。1) XTAL1：作为振荡器反相器的输入和内部时钟发生器的输入。2)XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出。2.2.2 蜂鸣器蜂鸣器的图片如图 2.2 所示。图 2.2 蜂鸣器蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”表示。沈阳理工大学信息学院综合课程设计说明书11 结构原理压电式蜂鸣器 ：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。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。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,