热释电红外报警器报告

目 录

1课程设计目的 ............................................................... 1 2 设计介绍................................................................... 1

2.1 技术要求 ............................................................. 1 2.2 主要任务 ............................................................. 1 3 基础知识简介 ............................................................... 1

3.1 热释电红外传感器简单介绍 ............................................. 1 3.2 AT89S51单片机简单概述 ............................................... 2 4 方案设计................................................................... 3

4.1 总体设计思路 ......................................................... 3 4.2 具体电路模块设计 ..................................................... 4

4.2.1 热释电红外传感器原理 ........................................... 4 4.2.2 调整电路的设计 ................................................. 4 4.2.3 时钟电路的设计 ................................................. 5 4.2.4 复位电路的设计 ................................................. 5 4.2.5 数码管显示报警电路的设计 ....................................... 6 4.2.6 声音报警电路的设计 ............................................. 6 4.3 系统硬件电路的选择及说明 ............................................. 7 5 软件编程及仿真 ............................................................. 7

5.1 软件简介 ............................................................. 7

5.1.1 Proteus软件简介及使用 ......................................... 7 5.1.2 Keil软件简介 .................................................. 9 5.2 软件程序的实现 ...................................................... 10 6 课程设计心得体会 .......................................... 错误！未定义书签。 7 参考文献.................................................. 错误！未定义书签。 附图1：单片机控制的红外防盗报警器原理图 .................... 错误！未定义书签。 附图2：仿真原理图 .......................................... 错误！未定义书签。 附图3：实物图 .............................................. 错误！未定义书签。

热释电红外报警系统

1课程设计目的

随着时间的推移，计算机革命的完成，信息高速公路的发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。本次设计所用的这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。

经过本次课程设计会使我们进一步对单片机有个感观认识，增强动手能力。使理论与实际相结合。 2 设计介绍 2.1 技术要求

基于单片机控制的热释电红外报警，将检测到人体红外信号转换成电压信号，经调理电路整形处理为TTL电平送入单片机，单片机对送入信号进行判别，是哪一路报警信号，发出音响报警并通过数码管显示报警位置。 2.2 主要任务

1.系统分析与设计：对系统进行调研，详细分析系统，设计出基于单片机控制的热释电红外报警系统方案；

2．实现系统的关键技术：热释电传感器调理电路；报警音响电路；报警显示电路；软件控制；

3．系统电路的设计与实现：器件选择；地址分配和硬件连接；

4．系统软件的设计与实现:单片机代码的实现，计算机控制代码的实现； 5．系统调试； 6．系统联调； 7．写课设报告。 3 基础知识简介

3.1 热释电红外传感器简单介绍

热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。如图1示为热释电红外传感器 的内部电路框图。

1

热释电红外报警系统

图1 热释电红外传感器的内部电路框图

3.2 AT89S51单片机简单概述

AT89S51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大。

外时钟源 外部事件计数

外部中断 控制 并行口 串行通信

内中断 64 KB总线 扩展控制器 可编程 I/O 可编程全 双工串行口 AT89S51 CPU 振荡器和时序 OSC 程序存储器 4 KB ROM 数据存储器 256 B RAM/SFR 定时器/计数器 2 ×16 2

热释电红外报警系统

图2 AT89S51 功能方块图

图2为AT89S51片机的基本组成功能方块图。由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。 4 方案设计 4.1 总体设计思路

本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警等子模块。电路结构可划分为：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。

就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。

从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感探头电路、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成；它们之间的构成框图如图3总体设计框图所示：

AT89

驱动 LED发光显示

驱动 发光二极管

复位电路 S51 传感器 调整电路 驱动 报警执行电路

图3 总体设计框图

处理器采用51系列单片机AT89S51整个系统是在系统软件控制下工作的。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，经放大电路送出TTL 电平至AT89S51单片机。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。驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。当报警延迟10s一段时间后自动解除，当警情消除后复位电路使系统复位。

3

热释电红外报警系统

4.2 具体电路模块设计 4.2.1 热释电红外传感器原理

本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。其工作电路原理及设计电路如图4所示, 在VCC电源端利用C1和R2来稳定工作电压，同样输出端也多加了稳压元件稳定信号。当检测到人体移动信号时，电荷信号经过FET放大后，经过C2，R1的稳压后使输出变为高电位，再经过NPN的转化，输出OUT为低电平。

R2Vcc3vVCC12v Q1C1 R4 OUT Y2RSFET R3C2 Q2NPN Y1

R1图4 热释电红外传感器原理图

4.2.2 调整电路的设计

如图5所示为最基本的调整电路，图中1为输出，接单片机的P0.7,P0.6输入输出口。

图5 调整电路电路图

4

热释电红外报警系统

4.2.3 时钟电路的设计

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。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。

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。如图6所示为时钟电路。

图6 时钟电路图

4.2.4 复位电路的设计

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。该复位电路连接单片机的RESET引脚，如图7示为复位电路。

图7 复位电路图

5

热释电红外报警系统

4.2.5 数码管显示报警电路的设计

由2个数码管接上电阻后连上单片的P0,P2输入输出口的引脚，外接VCC，当单片机的相应引脚被置低电平后，数码管显示相应的数字，起到报警作用。注：当P0口输出0F9H时，数码管DS1显示数字1，当P2口输出025H时，数码管DS2显示数字2。图8所示为数码管报警电路。

图8 发光二极管报警电路图

4.2.6 声音报警电路的设计

如下图所示，用一个Speaker和三极管、电阻接到单片机的P2.0引脚上，构成声音报警电路，低电平触发，如图9示为声音报警电路。

图9 声音报警电路图

6

热释电红外报警系统

4.3 系统硬件电路的选择及说明

硬件电路的设计见附图1示，从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件： AT89C51、热释电红外传感器、LED、发光二极管、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路。 5 软件编程及仿真 5.1 软件简介

5.1.1 Proteus软件简介及使用

Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

该软件具有4大功能模块 一．智能原理图设计（ISIS）

丰富的器件库：超过27000种元器件，可方便地创建新元件； 智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件；

智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间； 支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；

可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP图纸，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。 二．完善的电路仿真功能（Prospice）

1 ProSPICE混合仿真：基于工业标准SPICE3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真； 2 超过27000个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿 真器件，Labcenter也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件。 3 多样的激励源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用wav文件）、指数信号、单频FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入。

4 丰富的虚拟仪器：13种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等；

7

热释电红外报警系统

5 生动的仿真显示：用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压大小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动； 6 高级图形仿真功能（ASF）：基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性分析。

三．独特的单片机协同仿真功能（VSM）

1 支持主流的CPU类型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU类型随着版本升级还在继续增加，如即将支持CORTEX、DSP处理器；

2 支持通用外设模型：如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信；

3 实时仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；

4 编译及调试：支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带8051、AVR、PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、Keil和Hitech）结合，进行高级语言的源码级仿真和调试； 软件仿真：

支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。 1）提供软件调试功能

2）提供丰富的外围接口器件及其仿真

RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。这

样很接近实际。在训练学生时，可以选择不同的方案，这样更利于培养学生。 3） 提供丰富的虚拟仪器

利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性，培养学生实际硬件的调试能力。

电路功能仿真：

在PROTUES绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTUES的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。

通过以上介绍让我深入了解了该软件的使用，本次课设的仿真原理图参见附录。

8

热释电红外报警系统

5.1.2 Keil软件简介 一. 系统概述

Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。

Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用。

二. Keil C51单片机软件开发系统的整体结构

C51工具包的整体结构，其中uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。 使用独立的Keil仿真器时，注意事项 ：

* 仿真器标配11.0592MHz的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。

* 仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。

* 仿真芯片的31脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM（其CPU的/EA引脚接至低电平）的目标系统中使用。 三．应用Keil进行软件仿真开发的主要步骤

编写源程序并保存—建立工程并添加源文件—设置工程—编译/汇编、连接，产生目标文件—程序调试。Keil使用“工程”（Project）的概念，对工程（而不能对单一的源程序）进行编译/汇编、连接等操作。工程的建立、设置、编译/汇编及连接产生目标文件的方法非常易于掌握。首先选择菜单File-New?，在源程序编辑器中输入汇编语言或C语言源程序（或选择File-Open?，直接打开已用其它编辑器编辑好的源程序文档）并保存，注意保存时必须在文件名后加上扩展名.asm（.a51）或.c；然后选择菜单Project-New Project?，建立新工程并保存（保存时无需加扩展名，也可加上扩展名.uv2）；工程保存后会立即弹出一个设备选择对话框，选择CPU后点确定返回主界面。这时工程管理窗口

9

热释电红外报警系统

的文件页（Files）会出现“Target1”，将其前面+号展开，接着选择Source Group1，右击鼠标弹出快捷菜单，选择“Add File to Group ‘Source Group1’”，出现一个对话框，要求寻找并加入源文件（在加入一个源文件后，该对话框不会消失，而是等待继续加入其它文件）。加入文件后点close返回主界面，展开“Source Group1”前面+号，就会看到所加入的文件，双击文件名，即可打开该源程序文件。紧接着对工程进行设置，选择工程管理窗口的Target1，再选择Project-Option for Target‘Target1’（或点右键弹出快捷菜单再选择该选项），打开工程属性设置对话框，共有8个选项卡，主要设置工作包括在Target选项卡中设置晶振频率、在Debug选项卡中设置实验仿真板等，如要写片，还必须在Output选项卡中选中“Creat Hex Fi”；其它选项卡内容一般可取默认值。工程设置后按F7键（或点击编译工具栏上相应图标）进行编译/汇编、连接以及产生目标文件。

成功编译/汇编、连接后，选择菜单Debug-Start/Stop Debug Session（或按Ctrl+F5键）进入程序调试状态。 5.2 软件程序的实现

按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图10所示；

四 课程设计总结……………………………………………17

一、课题概述

目前，随着科技的不断进步，电子技术的快速发展，人们的生活水平得到了很大的改善，电话、手机、空调等高科技产品的使用越来越成为家庭生活的主旋律。但是，除了环境因素外，科学技术的发展也给人们的生活、财产带来不安定因素，利用社会进步创造出来的技术产品达到个人犯罪目的的事情时有发生。这就为监控设备在居家安全、政府文件保密等领域的研究提供了必要的前提，当然，纯粹用于自然环境所带来的一些必要的监控处理方面的设计也是很广泛的。如何进行安全监控成了一个热点。

本学期我们学习了单片机原理及应用这门课程。在此基础之上我们又开展了关于单片机的课程设计，我们小组设计的是基于单片机控制的红外热释电报警系统。基于对课题的理解，本次设计要求我们完成一个基于单片机控制的红外热释电报警的完整系统，即当有人闯入时，热释电便会采集到红外信号，并对信号进行放大，然后通过调理电路，有LED亮对信号输入进行提示并将其转化为适合单片机处理的低电平；通过单片机的处理，判断当某一路有

10

热释电红外报警系统

信号输入时，相应的LED数码管会显示房间号同时启动报警器，以实现报警的效果。

二、设计目的

理论学习固然重要，但仅仅止于纸上谈兵是没有意义的，只有实践才是检验真理的唯一标准。因此为了进一步深入地学习单片机技术，将实践动手能力与课堂上学习的理论知识有机的结合起来，从而开展了此次单片机的课程设计。

我们小组设计的课题为基于单片机控制的红外热释电报警系统。这从硬件和软件两个方面锻炼了我们的实际动手能力和编程能力，目的是为了考查：

1．能够读懂并分析技术资料

2．巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决实际应用的能力

3．了解红外热释电传感器的组成及其工作原理 4．如何将采集到的信号送入单片机处理

5．定时程序、延时程序、显示程序、功放、循环、串口程序的编写

6．学会设计热释电红外报警系统的电路

7．学会课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤。

三、热释电红外报警系统的设计 3．1 系统分析

本系统是由红外热释电传感器模块、电平转换模块、显示模块、串口模块、报警模块五部分组成。热释电红外探测器探测人体的红外辐射信号，经过调理电路，将人体的移动信号转为电信号输入到单片机中，电平转换模块则是对电平信号进行处理，使其能够适合单片机读取信号。通过单片机查询后驱动报警电路并且在数码管和上位机上显示从而达到报警的目的。系统框图如图1： 被 测 目 标 热释电红外传感器 电平 转换 单片机 数码管显示 上位机显示 11 功 放 报 警 热释电红外报警系统

图1 系统框图

3．2 设计方案

本系统根据上面框图共设计了三套方案，第一套方案如图2，在刚接到设计题目和要求的时候，通过查找相关的资料，设计出第一套方案。第二套方案如图3，第二套方案是在拿到单片机试验板以后设计出来的简单的实现电路。第三套方案（如图4）是在第二套方案的基础上进行了进一步的改进，使其更加合理化。

三种方案的比较：第一种方案是这样设计的，传感器在检测到人体移动信号以后，产生相应的电压脉冲信号，通过后边对电压信号的两次放大，窗口比较以后，使电压脉冲信号转换成TTL电平，然后通过单片机的查询来实现相应的现实报警操作。第二种方案是在拿到实验板和热释电传感器模块后设计的，因为热释电模块中含有了脉冲到TTL电平转换的电路，所以可以精简了这部分。第三种方案，除了第二种方案的功能以外，需要根据报警的方向和位置使数码管循环显示，而且需要灵活增加相应的模块和上位机显示一样，所以选取两个数码管，并且采用暂停按键模式。使系统更加的人性化，合理化。所以最后选择了第三种方案。

12

图2

热释电红外报警系统

13

图 3

热释电红外报警系统

14

图 4

热释电红外报警系统

15

热释电红外报警系统

具体方案设计：

系统总体设计图如图5所示，整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的红外探头将辐射的红外光谱变换成脉冲电信号，经过调理电路，送出TTL电平至电平转换电路，转换后的信号送AT89C52单片机。在单片机内，经软件查询及识别判决等环节实时发出人侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动功放报警设备完成相应动作。若是检测到有人走动的情况，就会产生报警信号，持续5秒，要是偶尔有人路过，持续五秒后自动停止，要是一直有人在走动，则报警器会一直持续响，直到监控人员通过按键手动解除，并通数码管显示报警位置而且在上位机中显示。鉴于本次试验仅仅是实验，所以并没有做的更复杂，及多增加传感器模块和电平转换模块，本实验只用了两个传感器模块和电平转换模块已实现更多的功能，如果需要可以继续增加，灵活性较高。

如图5所示，是本次设计的系统框图，亦即红外热释电报警系统的这个工作流程图 电传监 单 平感测 转器点 片 换 模1 块 机 . . 系 . 统 监电传 测平感 点转器 n 换 模 块

图 5

16

数码管显示 上位机显示 功放报警 热释电红外报警系统

3．3 硬件模块设计 3．3．1．热释电传感器

热释电红外传感器的内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用因而需要用电阻将其转换为电压形式该电阻阻抗高达１０４ＭΩ，故引入的Ｎ沟道结型场效应管应接成共漏形式，源极跟随器来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。 图3是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图。使用时漏极接电源正极，源极为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。 制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为０．２～２０μｍ。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外。

它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷ΔQ会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，ΔT=0，传感器无输出。当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动传感器主要有外壳、滤光片、热释电元件PZT、场效应管FET等组成。

17

热释电红外报警系统

图 6 热释红外传感器

人体都有恒定的体温，一般在37度左右，所以会发出波长约10WM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10WM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10WM左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。系统采用LN - 206P 热释电型红外温度传感器。硅窗是探测器的窗口。可使小于6μm 左右的辐射不能进入窗口,避免太阳光或白炽灯及其反射光的干扰。

3．3．2．电平转换

此电平转换电路是这样设计的，因为从传感器模块过来的信号为0V或3V，所以为了使单片机能够识别到人体移动带来的高电平，采取是电平做相反转换。当有高电平通过基极的时候，高电平信号与三极管集电极的高电平抵消，从而产生需要的低电平，同理，当有低电平通过基极的时候，三极管的集电极输出为所需要的高电平。

图7 电平转换

18

热释电红外报警系统

3．3．3．数码管显示电路

图8 数码管显示电路

数码管LED1（A-G）与CPU的P0.0-P0.6口一一对应 数码管LED2（A-G）与CPU的P2.7-P2.1口一一对应

因为本次用的数码管比较少，所以直接用三极管驱动，并且接口直接接到I/O上，利用多余的口来实现数码管的显示。

3．3．4.功放电路

3脚输入端接10K电阻用来调节音量。1，8脚之间接10uf的电解电容可以使放大倍数为200，电源端加一个滤波电容。此电路为驱动喇叭发出想要的声音的驱动电路。

19

热释电红外报警系统

图9 功放电路

3．3．5．串口电路

串口电路是一个重要的部分，我们利用串口和PC机或其他微处理器进行通信。 RS-232规定的电平与一般微处理器的逻辑电平不一致，必须进行逻辑电平转换，所以用MAX232来完成这个工作，来满足与PC机的通信。这里有两个发送和接受，我们只用了其中一个。注意接收与发送和PC机的接法。具体接法如图10所示.

20

热释电红外报警系统

图10 3．4软件设计 3．4．1程序设计思想

首先将子程序进行调试，将功放，串口，数码管显示，数据采集这几部分进行分别调试，将这几部分调试成功以后，再将这几部分进行整合，以得到最后的结果。

程序框图： 检查信号 检查是否有电平变化？ 数码管显示位置 扬声器报警 上位机显示 是 否 按键是否按下？ 否 暂停报警 产生500hz和1khz交替变化的一个音频信号 是

总框图1 扬声器报警模块框图2

21

热释电红外报警系统

检查到第1路 是否还有其 他路有电平变化？ 是 . . . . . . 否 检查是否发送完毕？ 否 检查是哪一路电平变化 定时器和串口初始化 启动定时器和串口 检查到第n路 将要发送的数据送到发送缓冲器 . . . . . . 是 仅显示第一路的位置 发送中断清零，循环发送两次 继续发送 循环显示各路的 位置

数码管显示框图3 串口发送框图4

3．4．2重要程序设计 1.初始化程序

uchar code table[]={0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0xC0};//显示位置 uchar code table1[]={0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x03}; sbit L0=P1^0; sbit L1=P1^1; sbit L2=P1^2; sbit L3=P1^3; sbit buz=P1^4; sbit key=P3^0; 2.延时程序

void delay500(uint p)//延时500us

22

热释电红外报警系统

{unsigned char i; for(;p>0;p--) {

for(i=250;i>0;i--) {_nop_; } } }

3.扬声器程序 void buz0(void) //响铃 {uint k; if(key==0) { while(1) {buz=0; } } else{

for(k=0;k<200;k--) {

for(count=200;count>0;count--) {buz=~buz; delay500(1); }

for(count=200;count>0;count--) {buz=~buz; delay500(1); delay500(1); } }

23

热释电红外报警系统

} }

4.串口程序

void chuankou(uchar temp)//与上位机通信，波特率为1200bit/s { uchar table1[]={1,2,3,4}; uchar m; //uchar temp=0; PCON=0x00; SCON=0x50; TMOD=0x20; TH1=0xE6; TL1=0xE6; TR1=1;

for(m=0;m<2;m++) {SBUF=table1[temp]； while(TI==0); TI=0; } }

5.主程序的重要部分程序 void main(void) {while(1) { P0=table[4]; if(L0!=1) {

if((L0|L1)!=1) {P2=table1[0]; chuankou(0); buz0();

24

热释电红外报警系统

P2=table1[1]; chuankou(1); buz0(); }

else if((L0|L2)!=1) {P2=table1[0]; chuankou(0); buz0(); P2=table1[2]; chuankou(2)； buz0(); }

else if((L0|L3)!=1) {P2=table1[0]; chuankou(0); buz0(); P2=table1[3]; chuankou(3); buz0(); }

else{P2=table1[0]; chuankou(0); buz0();} }

else P2=table1[4]; } . . . . . . }

25

热释电红外报警系统

四、课程设计总结

在这次课程设计的整个过程中，我们做了一次全面、较规范的设计练习，全面地温习了以前所学过的知识，用理论联系实际并结合单片机原理课程和解决实际问题，巩固、加深和扩展了有关单片机设计方面的知识。利用此次课程设计还让自己学会了DXP的使用方法，使自己不会只局限在99SE中。而且此次课程设计，第一次自己烧片子，自己调 试，对开发板的原理也有了一定深度的了解。由于任务的分配，让我们的几个队友分别 学习到不同的设计过程，增强了团队的合作精神。

通过对通用89C52单片机机处理器、常用元器件的设计还有传感器的应用，除了掌握了单片机的设计方法和设计思路外，也使我们对分立元件的应用有了进一步的认识，以前学习的时候觉得自己会应用了，可是到了实践中才发现知识的匮乏。本次试验软件我们用C语言编写，让我们除了对汇编有了认识同时也学习了C语言对单片机的编写过程。增强了自身的动手能力也是一方面，把以前书本上讲的或是没有讲的，通过一次课程设计具体的实施，使自己真正得到锻炼，对于以后我们的发展与学习来说，都可以看做是一个巨大的进步，前面还有很多需要我们去尝试和探索。

参考文献：

[1] 吴炳胜等编著.80C51单片机原理与应用技术.冶金工业出版社，2003.9

[2] 王为清 程国刚编著.单片机Keil Cx51应用开发技术，2007.2

[3] 陈永甫.《红外探测与控制电路》.人民邮电出版社.2004年

26

热释电红外报警系统

课程设计 评 语 课程设计 成 绩 指导教师 （签字） 年 月 日 27

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/c6i7.html