基于单片机的热释红外报警仪设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的热释红外报警仪设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

收到有红外传感器模块输出的中断信号，在单片机内部通过程序的识别，查询，判断继而执行相应的中断程序，所执行的中断程序也即报警电路的控制程序，通过此中断程序就可以控制报警电路的开与关 ，进而达到报警 的效果， 这一过程，起到信息的采集和处理的是 红外传感器模块。 不难看出 ， 整个 红外 报警系统的 核心 是单片机控制电路。 铜陵学院毕业论文 5 第 1 章 系统总体设计 总体框图 设计 根据系统设计要求，可以把整个系统划分为多个子模块从硬件上来说可划分为硬件电路部分和软件设计部分，其中硬件电路部分又包含四个子模块： 人体红外 传感器模块电路，报警及指示灯电路，单片机控制电路，接口电路。 软件设计包括：初始化程序， 延时 程序，报警 及 指示程序。 具体设计 框 图如下 图 11系统总体设计框图 电源模块 传感器模块 单片机控制电路 接口电路 报警及指示电路 数据转换 报警信号 供电 供电 供电 报警电路供电 报警驱动信号 鲍家明：基于单片机的热释红外报警仪的设计 6 各电路模块实现的功能 电源模块电路：电源电路主要负责为整个报警系统供电，包括向单片机供电，蜂鸣器和指示灯供电以及 MAX232EWE 接口电路供电。 红外 传感器模块 电路 ：传感器模块电路是通过一个三脚排针与单片机相连， 主要负责采集检测区域的红外传感器数据 ， 当有人闯入监测区域时 ，红外传感器可 通过其内部数据处理与转换 输出高电平，这个高电平 可 通过一个三极管控制 输出到 单片机中断信号的电平高低 ， 进而实现 单片机的 中断控制。 报警及指示电路 ：该模块主要实现的是报警功能，当系统检 测到有人员闯入时报警电路的蜂鸣器和指示灯就会相应的工作起来。 单片机控制电路：当单片机检测到中断信号 时也即 传感器模块输入的信号 到达单片机端时单片机就会执行相应的中断程序，控制报警及指示电路的输入和输出。 接口电路：单片机的工作需要程序的支撑，根据电路的实际设计进行相应的程序编写，该电路的主要功能是把编写好的程序下载到单片机里从而使单片机能够正常工作。 铜陵学院毕业论文 7 第 2 章 硬件电路 设计 总体电路设计 系统概述 该系统所采用的是人体红外传感器作为数据采集和 处理的单元模块，它可以在非接触的情况下感应出周围红外线的变化情况，进而将这种微弱的红外线变化加以放大和转换并供给单片机使用。 这种红外报警系统具有成本低廉，制作工艺简单，安装和携带起来比较方便，有一定的抗干扰能力，感应灵敏度也较高， 安装也较为隐蔽，相比较而言，更 适用于家庭或者小企业的安防设备。 硬件电路的 详细 设计 电源模块 电路 设计 报警系统所需要的是 5V 直流电源供电，要产生 5V 直流的电压，可以用一个三脚排针与 220V 交流电相连，经过变压器变压输送到一个 7805 三端稳压器的输入端，此三端稳压器输出 5V 直流电，为了保证输入和输出的直流电压的稳定，在三端稳压器的输入和输出端加上一个滤波电路可以保证输入电压和输出电压的稳定，这样就可以避免输入和输出电源电压受到外界的干扰造成供电 电压 异常。 另外，可以通过电源指示灯是否点亮来判断电源供电是否正常。 电源 电路原理图如下： Bridge1470uFC15470uFC12C13C14DS11KR12Vin VoutGNDU1L7805ACVT1Trans CuplVCCS5123P3Header 3H 图 21电源模块电路 传感器电路设计 热释电红外传感器 工作原理 传感器电路 主要包括 两个部分 ：红外信号采集和红外信号处理部分。 其中红外信号采集部分也即红外传感器采集红外信号 传感器内部结构如图所示： 鲍家明：基于单片机的热释红外报警仪的设计 8 图 22传感器内部结构 要想检测到人体辐射出来的红外线，必须是能够识别人体红外线波长的传感器，并且自身还能滤除其它干扰性波。 本文所用到的传感器识别红外线的灵敏度约在 ，而人体辐射出的红外线波长约在 910um 刚好可以用于人体红外线检测。 由于人体是不断移动的，选用双元件型红外传感器作为探测元件相对来说更为合适。 这种选择从传感器内部结构就可以更容易的理解，在这种传感器内部相互反接了两个灵敏感应元件，这两个灵敏元件可以通过人体移动或静止而产生不同 的极化程度，这种不对称的极化程度再通过一系列变化就变成了电压信号。 当人体静止的时候，红外传感器内部的两个灵敏元件的极化程度相同，互相抵消，没有输出（输出为 0）；当人体移动的时候，透过红外传感器的窗口（ 1）的 外线就会产生能量上的变化，由滤光片（ 2）滤除环境干扰的光源，就可以是传感器接收到的光源波长范围的精度能够达到人体辐射的红外线波长的要求，穿过滤光片的光照射到灵敏元件（ 3）上就会产生极化现象，这种极化程度的不同，使得红外传感器就会产生电压信号继而输出。 由于传感器输出的电压信号不能直接用于单片机，所以，在红 外传感器采集到红外信号后还要进行相应的红外信号处理动作，这个处理的动作可由集成在红外传感器模块上的传感信号处理芯片 BISS0001 完成， BISS0001 是一款高性能的传感信号处理芯片，因其具有较小的静态电流，用热释电红外传感器配上较小的外围电路就可以实现被动式红外传感器。 BISS0001 是由运算放大器，电压比较器，状态控制器等组成的模数混合集成电路。 其工作过程为：红外传感器输出的传感信号经由运放 OP1 加以放大，然后，耦合输出给运放OP2，进行第二次放大，与此同时，直流电位 Vm 升高，输出信号 V2 将被送到双向鉴 幅器 COP1和 COP2进而检测有效触发信号 Vs。 COP3是一个用于延时周期的比较器，当 VcV时， COP3 输出高电平。 输出信号 Vo 通过晶体管放大后 可作为单片机的驱动。 其内部电路如下图所示： （ 1）窗 （ 2）滤光片 （ 3）灵敏元件 （ 4）引脚 红外线 铜陵学院毕业论文 9 图 23 BISS0001 内部结构 红外传感器 参数 市场上，在 人体 红外传感器 模块 技术这一方面做的是比较成 熟的，这种传感器是在红外线基础上发展而来的高科技自动化的产品。 热释电红外传感器 以其较高的探测灵敏度 、稳定可靠地工作状态，低功耗，低电压工作等一系列优势，在众多自动控制和自动感应领域 得到广泛应用。 它具有如下功能特点： 当无人闯入监测区域时，报警系统就会默认输出，即输出低电平；当有非法人员闯入监测区域时，报警系统输出高电平 ； 该款传感器因其在高温环境下可以进行自身的温度补偿，而能较好的适应高温条件下工作；能够将传感器在一定时间范围内锁存（在此时间内传感器不接受外界任何信息的变化） ；工作电压范围宽：默认工作电压 ； 功耗较低。 在使用或安装该红外传感器模块时，有以下几点需要要注意： ，约有一分钟的初始化时间，此时红外传感器 模块会 有03 次 的输出 ， 待机状态可在一分钟后进入。 ，防止引起错误的动作产生错误的报警信号，传感器使用的环境也会对其造成一定的影响，使用中要注意避开或降低不良的环境影响。 模块 顶端安装了一个圆形透镜 ， 使得传感器模块探测的视角也更为广阔，尽管如此，左右两个侧面的感应范围大于上下两个侧面的范围，灵敏度也比上下两个方向强，所以， 安装时 尽量满足上述要求。 鲍家明：基于单片机的热释红外报警仪的设计 10 传感器模块具体参数可参考下表 ： 表 21传感器参数表 产品型号 DSUN 人体感应模块 工作电压范围 直流电压 静态 电流 50uA 电平输出 高 触发方式 L 不可重复触发 /H 重复触发（默认重复触发） 延时时间 （可调）可制作范围零点几秒 几十分钟 封锁时间 (默认 )可以调节时间范围零点几秒 几十秒 电路板外形尺寸 32mm*24mm 感应角度 100 度锥角 工作温度 (15)到（ +70） 感应透镜尺寸 直径 23mm（默认 ) 传感器 模块电路 原理 图 由于 红外传感器所采集的信号不能直接被单片机使用 ，所以在传感器采集到信号后还需要加以数据处理模块，考 虑到电路的复杂度和成本以及市场上 在红外数据处理模块方面技术的成熟，所以直接选用这种人体红外传感器模块更加方便，提高工作效率和进度同时也能很好的避免复杂电路的设计 ，在一定程度上减少了设计成本 红外 本。 该红外传感器主体包括两大部分：热释电红外传感器通过对红外信号变化的采集并将采集的信号输送到BISS0001 进行数据处理，在该处理芯片内部对数据进行放大处理，鉴幅处理等一系列处理，从而将处理后的信号输送到单片机中断引脚，进而触发单片机中断。 传感器模块内部电路原理图如下： A1VO2RR13RC14RC25RR26VSS7VRF8VC9IB10VDD112OUT122IN131IN+141IN151OUT16U4BISS0001123PIRVCCGNDVCCVCC1MR13GNDGND10MR141MR1810MR1510KR201KR17光敏电阻2MR19100pFC16100pFC17C18C20GND1KR1610uFC1947KR21100pFC21GND47KR2247uFC22 图 24传感器 模块内部 电路原理图 该红外 传感器模块在电路图上是以一个三脚排针的形式出现的，也即，红外传感器模块与单片机的接口有三个引脚，引脚 1 为红外模块电路的外部电源输入端，引脚 2 为红外铜陵学院毕业论文 11 模块电路的报警信号（在单片机端亦称为中断信号）的输出端， 可 通过一个三极管的集电极 (亦即 c)直接与单片机的中断引脚 相连 ，引脚 3 为模块电路的接地端。 传感器 模块 连接 电路原理图如下： 4KR81KR91KR10S3123P2VCCQ2GND。