红外声光报警系统

2021-02-28 来源：好走旅游网

宁德师范学院单片机课程设计报告

设计题目：红外声光报警系统

系别：物理与电气工程系专业：电气工程及其自动化学号： B2011052113 姓名：张小评

指导老师：吴必瑞日期： 2013/6/15

一、设计要求........................................................ 1 二、设计方案........................................................ 1 三、具体电路设计.................................................... 1

（一）系统总体框图 .............................................. 1 （二）AT89C51芯片介绍........................................... 1 （三）各个模块电路设计 .......................................... 3 （四）整体电路图 ................................................ 3 四、软件设计........................................................ 4

（一）总程序功能设计 ............................................ 4 （二）总程序流程图 .............................................. 4 （三）红外报警器的测试与分析 .................................... 5 五、设计总结........................................................ 6 参考文献：.......................................................... 6 附录（程序）........................................................ 7

一、设计要求

1.本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。

2.系统可实现功能：当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至AT89C51单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。

3.红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。此类装置设计的要点：其一是能有效判断是否有人员进入；其二是尽可能大地增加防护范围。当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。至于报警可采用声光信号。

二、设计方案

选用单片机作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。单片机具有资源丰富、速度快、编程容易等优点。利用单片机内部的随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）及其引脚资源，外接LED灯，扬声器，键盘等实现数据的处理传输和显示功能，具有较好的灵活性，能很好地实现设计指标。

处理器采用51系列单片机AT89C51。整个系统是在系统软件控制下工作的。当红外检测装置检测到有人时，信号经放大电路和非门将相应的电平送至单片机的P1.3端口，在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号，控制声光报警设备完成相应动作。当报警被触发后，如果触发信号一直维持，则可人工手动解除报警信号；若是触发后返回原来状态，则在报警一段时间后自动解除。同时，当警情触发或消除后可用复位电路使系统复位。另外，在一直维持报警时，若发现为意外触发，可以按下按键使P3.2产生控制信号，触发中断来消除报警，恢复正常工作状态。该红外报警系统可以适用于家庭及一般机构，起到防盗报警的效果。

三、具体电路设计

（一）系统总体框图

系统框图如下图1所示，各模块设计如下：

1.单片机的P1.3口接检测电路，用于实现报警触发信号的检测。

2.单片机的P1.0口以及P3.0口接LED灯，用于显示系统当前工作状态。 3.单片机的P3.1口接蜂鸣器报警电路，可以发出声响，起到报警作用。 4.单片机的P3.2口接按键，用于触发中断，起到控制报警电路的作用。（二）AT89C51芯片介绍

1.AT89C51的管脚图如图2所示 2.管脚说明

VCC:这个管脚是用来给单片机供电的，接的是+5V电源。 GND:这个管脚是单片机的接地端口。

RST：这个管脚是复位端口，当这个管脚两个周期以上的高电平时，就可以

使单片机复位，也可以当备用电源。

AT89C51 振荡电路复位电路按键中断电路 LED状态显示电路 LED状态显示电路检测电路单片机蜂鸣器报警电路图1 系统总体框图

/EA：这个端口是控制单片机取指的。当它的电平为低时，它只从片外程序存储器取指；当它是高电平的时候，它从片内取指，不过当超过片内时，它就从片外取指。如果单片机无片内存储器的话，那么这个端口就应该始终接低电平。

/PSEN：当这个端口的电平为低时，就可以用单片机外部的存储器上进行读的操作。

ALE：可以当外部时钟脉冲使用，也可以用来扩展系统。

P0:这个端口比较特殊，它作为I/O口使用时，要外接上拉电阻，不然的话无法拉高输出电平。当它作为地址/数据总线使用时，它是一个双向口，我们不必外接上拉电阻。

P1:它只能作为I/O口使用，是一个标准的双向口。

P2:这个端口和P0和P1这两个端口相似，但又不一样。它可以作为I/O口使用，也可以作为高8位的地址线A8到A15输出口使用。

XTAL1，XTAL2：这两个端口是用来设定单片机的时钟信号的。作为外部时钟时，用于外接时钟信号；当作为内部时钟时，常见的接法是接两个电容和一个晶振。

图2 AT89C51芯片管脚说明图

（三）各个模块电路设计

1.时钟电路

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。

因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us。

2.复位电路

复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后,在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。本设计采用的是外部手动按键复位电路。

3.信号检测电路

采用光敏电阻TORCH代替红外检测装置，在光强度增加时，经过放大电路，P1.3为低电平，P1.3口红灯亮并伴随着警报声响。

4.LED灯电路

LED灯采用灌电流方式连接。系统正常工作时，P1.0口的绿灯（D1）亮；产生报警时，P3.0口的红灯（D2）亮。

5.声音报警电路

用一个BUZZER和三极管、电阻接到单片机的TXD引脚上，构成声音报警电路。

6.按键电路

按键电路接了上拉电阻。在按键按下时，P3.2为高电平，使中断触发，报警消除，电路恢复正常工作状态。（四）整体电路图

C133PFU1X1CRYSTAL18XTAL219XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617C2C433PF91NFRSTR81k293031PSENALEEAR9470R11003D1U2:BLED-GREEN41D2LED-REDU2:A274LS04R31kQ12N171174LS0412345678R5220P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51R71kBUZ1R2R45k1kBUZZERR6100Q2PN2369LDR1TORCH_LDR 图3 红外报警器电路图

四、软件设计

（一）总程序功能设计

当单片机检测到外部传感器送来的脉冲信号后，表示有人闯入监控区，从而经过单片机内部程序处理后，驱动声光报警电路开始报警，蜂鸣器持续发声。检测是否还有触发信号在保持，若保持，则继续鸣叫；否则停止鸣叫，恢复正常工作。若有按键按下，则产生中断信号，消除报警，蜂鸣器停止鸣叫，恢复正常工作。

（二）总程序流程图

开始系统初始化检测外部有无信号输入 N Y 启动声光报警电路开始报警是否有按键按下，触发中 Y 声光报警结束 N Y 是否还有检测信号等待下次报警 N 结束

图4 主程序工作流程图

中断源发出中断申请关中断、保护现场 INTO端有输入信号关闭报警恢复现场、开中断中断返回图5 中断服务程序流程图

本主程序实现的功能是：当单片机检测到外部热释电传感器送来的脉冲信号后，表示有人闯入监控区，从而经过单片机内部程序处理后，驱动声光报警电路开始报警，按键按下后停止报警,然后程序开始循环工作，检测是否还有下次触发信号，等待报警从而使报警器进入连续工作状态。同时，利用中断方式可以用手工按键停止的声光报警的作用。手工按键停止报警中断服务程序工作流程图，如下图5所示。

（三）红外报警器的测试与分析

1.红外报警器的测试

上电后初始化，系统正常工作，绿灯亮，蜂鸣器不叫。如图6所示。

系统检测到有人闯入，即P1.3为低电平，开始报警，红灯亮，蜂鸣器鸣叫。如图7所示。

按下按键，恢复正常工作状态，绿灯亮，红灯灭，蜂鸣器不叫，同图6。同样，按下复位键，可以是系统恢复正常工作状态，同图6。

2.红外报警器的分析

以上为红外报警系统的测试内容，运用protues进行硬件仿真和软件测试，结果均为正确，能够实现报警功能，即P1.3由高电平变为低电平时（有人闯入），触发报警系统，红色LED灯亮，蜂鸣器鸣叫，按下中断按键，停止鸣叫，恢复。

五、设计总结

本次设计的红外报警器以AT89C51为核心，用LED灯及蜂鸣器来表现实验效果，通过按键来实现对报警系统的控制。通过对硬件的仿真及软件测试，实现了设计功能的要求。

到目前为止我的课程设计也即将告一段落了，在这次的课程设计中，自己也学习到了很多以前没有经历过的知识，让我更加清楚了理论知识和实践能力的差别，了解到自己的短处，培养了我的独立思考能力，进一步提高了自己在实际设计过程中研究问题、发现问题、解决问题的能力，同时，也发现了自己的不足之处，和一些问题的存在，并有待进一步学习和发展，让自己在学习之中更快的适应和提高自己。

参考文献：

[1] 薛均义, 张彦斌. MCS-51系列单片微型计算机及其应用[M]. 西安: 西安交

通大学出版社, 2005.

[2] 李全利. 单片机原理及接口技术[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2004.

附录（程序）

ORG 0000H

LJMP MAIN ORG 0003H

MAIN:

LP: LA:

ALARM:

L1: L2:

PINT0:

LJMP PINT0 ORG 0200H MOV IE,#81H ;CPU开放中断，INT0允许中断 SETB IT0 ;外部中断为边沿触发方式 MOV SP,#30H ;指针入口地址 SETB P3.0 CLR P3.1 CLR P1.0 JNB P1.3,LA ;监测输入信号，是否有输入信号 ACALL DELAY ;延时消抖 JNB P1.3,ALARM ;再次监测输入信号，若有输入信号转入报警子程序 AJMP LP SETB P1.0 ;开始报警使运行正常绿指示灯熄灭，红灯和声报警启动 CLR P3.0 SETB P3.1 MOV R0,#0FFH ;循环次数 MOV R3,#0FFH MOV R4,#30

MOV TMOD,#01H ;定时器T0定时方式1 MOV TL0,#0FFH ;置定时初值 MOV TH0,#0FBH SETB TR0 ;启动T0 MOV TL0 ,#0FFH MOV TH0 ,#0FBH CPL P3.1

JBC TF0,L1 ;查询记数溢出

DJNZ R0,L2 ;循环次数继续循环 DJNZ R3,L2 DJNZ R4,L2 CLR EX0 ;外部中断0服务程序开始，屏蔽外部中断

PUSH PSW PUSH ACC JNB P3.2,LN ;监测是否有中断输入

LN: LCALL DELAY ;延时消抖 JNB P3.2,LN1 AJMP LN2 ;无中断输入,中断返回

LN1: CLR TR0

LN2:

DELAY: DELAY1:

SETB P3.0 CLR P3.1 CLR P1.0 POP ACC POP PSW SETB EX0 SJMP $ RETI MOV R1,#10 MOV R2,#255 DJNZ R2,$ DJNZ R1,DELAY1 RET END

;使报警结束，绿指示灯亮 ;开放外部中断0 8

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