红外线防盗报警系统

红外线防盗报警系统 摘  要：红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，它在各领域都得到广泛的应用。由于它是不可见光，因此用它作防盗监控报警器，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜均能使用，而且抗干扰能力强。这种监控报警装置广泛应用于博物馆、单位要害部门和家庭的防护。 本文正是基于此，设计了主动式、被动式红外防盗报警系统。 关键词：红外光；热释电；声光报警；监控系统 Abstract：Infrared technique already becomes the advanced science and technology important component , it gets broad application in every field. It is dark light.so. Its work available guards against theft monitoring alarm , have fine conceal, may be used for daytime and dark night, and anti-interference ability is strong. This monitors an alarm device broad apply to museum , unit key department and the family protection. The main body of a book has been untied continuing two kinds are infrared warning system guarding against theft. Key word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 s: Infrared brightness  Supervisory control system 一、 红外防盗报警系统组成及工作原理概述 随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在很多地方都安装了智能报警系统，因而大大提高了安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。 本系统共分成四大块：热释红外感应模块、主动式红外发射接收块、声光报警和串口通信块。系统以微处理器进行智能控制，随时检查是否有红外物体在所属区域活动，一但发现，立即进行声光报警，并将这一结果 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 主监控系统，同时我们的红外感模块还能判别白天或黑夜进行工作。本系统框图如图1。 图1系统组成图 二、 红外防盗报警系统的电路设计 下面我们就结合系统，进行各单元电路的设计： 1、 微处理器及其任务 该系统我们选MS-51系列单机，AT89C2051作为主CPU进行 各项工作的处理。AT89C2051有2K FLASH；128字节RAM；15条I/O引线；2个16位定时器/计数器；一个5向量2级中断结构；一个全双工串行口；一个精密模拟比较器以及片内震荡器和时钟电路。此外，AT89C2051是用可降到0频率的静态逻辑操作设计的，并支持两种可选的软件节能工作方式。空闲方式停止CPU工作，但允许RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统继续工作。掉点方式保持RAM内容，但振荡器停止工作，并禁止所有其他部件的工作直到下一个硬件复位。 主要性能 l 和MCS—51产品兼容。 l 2KB可重编程Flash存储器。 l 耐久性：1000次写/擦除。 l 2.7~6V的操作范围。 l 全静态操作：0Hz~24MHz. l 2极加密程序存储器。 l 128×8位内部RAM。 l 15条可编程I/O引线。 l 2个16位定时器/计数器。 l 6个中断源。 l 可编程串行UART通道。 l 直接LED驱动输出。 l 片内模拟比较器。 l 低功耗空载和掉电方式。 本设计红外的检测，CPU采用中断的方式进工作。当检测到所属区域发生变化时，中断口有信号变化，从面达到监测目的。用单片机的P3.2、P3.3两个端口。声光报警用P1.0口。串口通信用P3.0、P3.1和总控系统通信。系统硬件如图2。 图2微处理器硬件图 2、 被动式热释电红外电路的设计 此电路由热释电传感器(带菲涅尔透镜)，带通放大器，比 较电路，光控电路和输出电路组成，组成框图如图3。 图3被动式电路框图 菲涅尔透镜的作用是将人体辐射的红外线聚焦、集中，以提高探测灵敏度。 热释电传感器的功能是将人体辐射出为的特定波长的红外线检测到，并产生微的电信号。如果没有透镜，探测距离只有1~3米，使用菲涅尔透镜后一般能达到10米以上，因此菲涅尔透镜的作用相当重要。 带通放大器，由于热释电传感器输出的电脉冲信号幅度很小，其频率约在0.3~10Hz左右，是属于超低频信号，因而，需要高增益低噪声、低频带通放大，进行高增益放大处理，才能送到下一级电路。放大增益约为70~75dB。 比较器，为了有效抑制噪声干扰，是提高模块的工作可靠性，降低误动作的概率，感应模块内设置了电压比较器。电压比较器一般采用双限窗口比较器，它有一个门限电，此值越大，抗干扰能力强，但灵敏度降度随之下降，此值小，易受干扰而产生误动作。当放大器的输出信号到比较器，其幅值达到比较器的门限值时，比较器输出脉冲信号。 光控电路，该电路主要是利用光敏电阻对光敏感的特性，对输入到比较器的信号进控制，可灵活的让其工作在白天或者晚上，这样就很好的起到了光控的目的。 输出电路，经过上述电路的处理后，在输了端就会满足，当有红外生物经过所属区域时，输出端就是表现为高电平；反之，就输出低电平，利用这一点，就可以很好的和微处理器接口。 下图4为本设计的电路图: 图4热释电感应原理图 如图所示，左端D为热释电红外传感器，3 脚为电源连接端，2脚为接地端，1脚为输出端。经1脚输出后，首先需要一匹配电阻，约为47KΩ。再通过C147UF的电容耦合到放大器U1反相输入端，U1、U2组成带通滤波器和增益放大器，带通滤波器的下限截止频率由R4、C1决定，上限截止频率由R3、C5决定，放大的U1的增益由R5，R4决定（R5/R4），U2的增益由R9、R8决定（R9/R8），放大器的电压增益可以用放大倍数取对数得到（20LgAv），两级放大电路的总增益为70dB。电阻R3、R4、R6、R7组成偏置电路，将两能运放偏置电压设在1/2VCC上。R10、R11、R12、R13、W、D1、D2、U3、U4组成双限比较电路，比较的基准电压由R10、R11、R12、R13决定。U3的反相输入端设置为大于1/2VCC，耍U4的同相输入端设置小于1/2VCC，U2静态时输出为1/2VCC。此时，当红外传感器没有感到红外线时，放大器U2输出为1/2VCC，可推断，U3同相端小于反相端，输出低电平，同理可得U4输出也为低电平；当有红外线时，U2将会输出一个相对于1/2VCC的脉冲信号。当U2为正脉冲时，可 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，U3将会输出高电平，U4将会输出低电平；当U2输出为负脉冲时，U3将会输出低电平，而U4将会输出高电平，也就是说只有感应到红外线输出端都会有正脉冲输出，图中，D1、D2主要起隔立作用，防止当一个出现高电平时，被另一个短路掉。图C7、C8为电源退耦电容。电阻R23为光敏电阻，阻值是随着光的增强而减小的，此电路中，当晚上光线比较暗，阻值较大，U3、U4的门限值较高，检测到的红外线不容易得到输出，白天，光线较强，门限值减小，按正常设定报警，进而达到光控的目的。最后输出和单片机相接，实现智能控制。 3、 主动式红外电路的设计 主动式红外电路包含两个部分：一部分为红外发射电路；另一部分为红外接收电路。电路由红外发射部发出一束红外光，由红外接收电路检测出发出的红外光，正常情况对发对收不会发出报警，当有移动物体遮挡住红外光线时，接收电路不能接收到红外光，电路发出声光报警。从而达到防盗目的。 发射电路，我们采用采普通红外发射管，试应用场合的不同，还可以采用大功率的红外发射管，以提高检测距离，由单片机2051来进行编码，硬件电路如图5。图中由P1.0口输出外电路接一三极管配合红外发射管，进行红外线的发射。同时发射电 图5主动式红外发射电路 红外发射也采用编码方式发射，以脉宽调制的串码作为红外信号传输。通常以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms，周期为1.125ms的组合表示二进“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms，周期为2.25ms的组合表示二进制“1”，其“0”、“1”的波形图如图6。我们发射不 图6红外编码格式 就这样发单独发射，采用调制的方式。将上图的编码格式调制在高频载波上面，这样不仅仅节省频带资源，同时利于远距离传送，提高抗干扰能力。我们的接收采用HS0038，它要求我们把发射码调制在38KHz的载波上面发射，所以我们在软件编程时要作一个38KHz的方波信号，同时要设计0.565ms、0.56ms、1.68ms的时间控制电路。 接收电路用HS0038作接收。因为此电路内部已集成了滤波、AGC、解调电路，其输出就能判别逻辑 “0” 、 “1”。内部结构图如图7。1脚为信号输出端，2脚为接地端，3脚为电源连接端。 图7HS0038内部结构图 在本设计中，硬件采用图8所示：  图8红外接收部分硬件图 如图所示，红外接收头，接收到红外光，然后在内部滤波解调还原出编码信号，在本设计中，我们要求发射电路始终发射一逻辑“1”，那么经解调后，在1脚输出端输出脉宽为“1”的信号，一旦当检测不到“1”，说明电路中可能有物体或者其它什么挡住了，我们发射的红外光，此时，立即通知主CPU要求发出报警信号，并通过串口向总控系统发出报警信号。 4、 报警电路的设计 当红外探测设备检测到有异常情况发生时，立即发出一段报警信息能单片机P1.0输出，让扬声器发出报警声，同时发光管发光，如图9所示： 图9报警电路 如图所示，单片机的P1.0口输出后加到三极管Q2的基极，Q2集电极接一继电器，发射极接地。当基极为高电平时，经倒相后集电极输出为低电平，继电器K线圈中有电流流过产生磁场，使开关K吸合，电源一方面通过R20加到蜂鸣器或扬声器相端，使之发声；另一方面通过R22加到发光二极管两端，使之发光。当单片机端口输出高电平时，三极管Q2截止，集电极输出高电平，继电器不被吸合，因此，蜂鸣器，发光管自然也不会发声，发光。电路中，二极管D2主要起一个隔立作用，使电流不要倒流。 在程序中，我们只要让P1.0口输出不同频率的信号，在蜂鸣器中就会发不同的声音，发光管也不停的闪烁，进而达到声光报警的目的。 5、 数据通信的设计 数据通信主要是利用单片机已有的串口进行，本设计中主要是向主监控传信号，如果要在被监控场所形成一小型局域网，那么可以采用RS-232转RS-485这样既简单，又经济的网络，达到整个系统智能化。 我们用2051单片机内部提的串行通信模块进行数据传输。该串口可以工作于同步和异步通信方式，当工作于异步时，它具有全双工的操作功能，也就是说，它可以同时进行数据的发送与接收，串行口内的接收器采用的是双缓冲结构，能够在接收到的第一个字节从接收寄存读走之前就开始接收第二个字节，串口的发送和接收操作都是通过特殊功能寄存器中的数据缓冲寄存器SBUF进行的，但在SBUF的内部，接收寄存器和发送寄存器在物理结构上是完全独立的。如果将数据写入SBUF，数据会被送入发送寄存器准备发送。如果执行SBUF指令，测读出的数据一定来自接收缓冲器，因此，CPU对SBUF的读写，实际上是分别访问2个不同是寄存器。它有四种不同的工作方式，我们在应用时，针对不同的需求，选择不同的方式。 RS-232原是基于公用电话网的一种串行通信 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，推的最大电缆长度为15米，即传输距离一般不超过15M，也就是上面我们提到的RS-485这个概念，比如说，我们要在一个小区内建立多个防盗监控设备，要求各个端口都要入网，那么我们就不用简单的用RS-323这个标准了，因为距离太近了，用RS-485则可解决。它的逻辑电平以公地为对称，其逻辑“0”电平 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 在+3~+25V之间，逻辑“1”电平则在-3~-25V之间，因而它不仅要使用下负极性的双电源，而且传统的TTL等数字电路的逻辑电平不兼容，两者之间必须使用电平转换。这个电平转换可采用MAXIM公司的Max232、Max220、Max232A等芯片来完成，它的结构如图10所示。 图10Max232结构图 本设计的串行通信硬件电路如图11 图11串行通信硬件电路 如图所示，单片机的串口P3.0、P3.1分别为RXD、TXD，串行数据接收端，串行数据发送端。这两个端口不能直接和其它微处接口，必需通过中间的电平变换电路才行，也就是上述所示的Max23作为接口芯片，再通过9针的连接口传输，达到双向通信的目的。 三、 部分程序代码 整个系统的程序也分成四个部分，被动式红外感应电路的识别 程序、红外编码程序、红接收程序、报警程序、串行通信程序等几个部分，如下为程序框图12和程序代码。 图12 a主程序框图 b热释电红外报警程序框图 C红外光发码程序 d红外线解码程序框图 如下为解码程序： 说明：如下为红外线解码程序，解码主要是判断“0”“1”，我们在发码电路中，让其始终发“1”，这样在解码电路采用中断方式，用INT1下降沿中断，只要发生了中断，说明0.56ms的低电平已来到， 我们在调1ms的延时，再检测是否为高电平，如果是说明已收到对方发射的红外光，如果不是，说明没收到红外光，可能发生险情，立即作出相应的处理(在程序处里时，我们连续检测三次，以确宝可靠性)。 IN1  EQU  P3.1 TMP  EQU 30H COUNT EQU 31H FLAG  EQU 32H IN： CLR  EA PUSH  ACC LCALL  DEL //调1ms的延时 MOV  A，P3 MOV  R0，#02 ANL  A，R0 CLR  C SUBB  A，#02 MOV  A，C ADD  A，FLAG MOV  FLAG，A ADD  A，#1 MOV  COUNT，A  //判三次，都相同说明无异常情况 MOV  A，#03 SUBB  A，COUNT JNB    C，YY    YY：  JZ  FLAG， XX  //接收码如果为1，说明收到红外光则退出。 LCALL  BAOJIN  //否则，收的编不为1，说明有情况发生， XX： POP  ACC RET DEL:  MOV  R7,#20  //产生1ms的延时 DEL1:  MOV  R6#,50 DEL2:  DJNZ  R6,DEL2 DJNZ  R7,DEL RET 下面串口通信程序： 晶体为12M，波特率为1200位/S，工作于方式1，当出现异常情况，向上级上01H。计数初值为：E8。 START： MOV  TMD，#20 //设置定时器T1工作在方式2 MOV  PCON，#00  //使SMOD=0 MOV  SCON，#40  //串行工作方式1 MOV  TH1，#0E8  //设定时器初值，使波特率为1200 MOV  TL1，#0E8  // CLR  ET1        //关闭T1中断 CLR  ES        //关串口中断 CLR  EA        //关全局中断 SETB  TR1        //打开定时器T1 MOV  A，#01    //写要发送的数据 MOV  SBUF，A  //将发送的数据写入缓冲器发送 JNB  T1，$      //发关过程，当数据发送完，T1中断标志为 //1，判T1，如果为1，就表示已完成，如 //果为0，表示还在发送中，直到T1为1才//能进行下面的工作。 CLR  TI        //数据发送完，清中断标志位。 END            //发送数据结束。 四、 结束语 本电路红外监控距离为8m-15m左右。通常在防盗系统中希望增大红外监控范围和无线报警距离，因此，增大红外监控距离可使用大功率红外发光二极管并增大驱动电流；加聚光透镜。增大无线报警的距离可采用大功率远距离无线发射/接收模块。另外可加红色有机玻璃或红色胶片，装在接收窗口上，可以滤掉日光灯等可见光的干扰。 本电路没有进行无线数据传输，在具体场合使用是，不可以改换成无线数据传。 本电路实用、工作可靠、电路经济，可进一步开发应用于各种红外监控场所。 五、 至谢 本毕业设计，在设计过程中，从理论到实践，从画框图，到 具体电路，从学习认识元器件，到最后完成一个系统，从中学习了许新的专业知识，同是也学会了许多社会人文知识。在此，对我毕业设计提拱指导帮助的所有老师，表示是忠心的感谢！ 六、 参考文献 <<串行技术大全>>  谢瑞和  清华大不出版社 <> 余永权  北航出版社 <<单片机应用技术>> 周航慈    北航出版社