基于单片机的红外感应器设计毕业论文.docx

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基于单片机的红外感应器设计毕业论文

基于单片机的红外感应器设计[毕业论文]

支持正版，从我做起，

一切是在为了方便大

家～知识就是力量～

绝密文件，核心资料，拒绝盗版，

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浙江万里学院

（2013届）

论文题目基于单片机的红外感应器设计

（英文）InfraredSensorsCircuitDesignbasedon

Single-chipMicrocomputer

所在学院电子信息学院专业班级通信工程093学生姓名学号09017437指导教师职称

完成日期2013年4月27日

摘要

传感器是一种能将检测到的信息按一定规律转换成为电信号或其他所需形式的信息输出的检测装置，而红外感应器是现在市面上应用比较广泛的一种感应器，它是一种用红外线作为介质的测量系统，不仅在现代科技，国防和工农业等领域得到了广泛的应用，连在我们日常生活中也常常存在它的身影，比如商场里的感应水龙头，自动干手器，报警器等都用到了红外感应器。

本文就提出了了一个基于单片机的红外感应器，本设计介绍了由51单片机来构成整个设计的主控芯片的红外感应器，该设计除了具备最基本的语音提示外，还可以根据周围的光线的强弱来控制过道的灯，除此之外，还能分辨出客人是进入还是离开。

它可以在一定程度上为人们的生活和工作带来便来。

关键词:

传感器;51单片机;红外感应;语音提示;光线强弱

Abstract

Sensorisaanabilitytobeconvertedintoanelectricalsignalaccordingtocertainrulesorotherrequiredinformationintheformoutputdetectiondevice,theinfraredsensorisnowavailableinamuchwiderapplicationasasensor,Itisameasurementsystemusinginfraredasamedium,notonlyinthefieldofmodernscienceandtechnology,defense,andindustrialandagriculturalhasbeenwidelyused,oftenitspresenceeveninourdailylife,Suchasshoppingmallsinthefaucet,automatichanddryer,alarmareallusedintheinfraredsensor.

Thispaperproposedamicrocontroller-basedinfraredsensors,thedesignconstitutestheentiredesignofthecontrollerchipsby51microcontrollerinfraredsensors,thedesignwiththemostbasicvoiceprompts,youcanalsoaccordingtothesurroundinglightthestrengthtocontroltheaislelights,inaddition,butalsotellthegueststoenterorleave.Toacertainextent,itcanbeforpeopletoliveandworkwillbring.

KeyWords:

Sensor;51Single-chipMicrocontroller;InfraredSensor;VoicePrompts;

TheIntensityofLight

摘要............................................................................................................................4ABSTRACT...................................................................................................................51引言..........................................................................................................................11.1课题的研究背景.................................................................................................11.2课题的内容和要求.............................................................................................21.3本课题的研究意义.............................................................................................21.4设计主要的应用场所.........................................................................................22系统模块分析..........................................................................................................32.1主控芯片51单片机简介...................................................................................32.1.151单片机简介...............................................................................................32.1.2本设计中单片机的分析...............................................................................32.2语音模块分析.....................................................................................................42.2.1语音芯片简介...............................................................................................42.2.2语音芯片分类...............................................................................................42.2.3语音芯片应用范围.......................................................................................52.2.4本设计中语音模块的分析...........................................................................52.3红外模块分析.....................................................................................................52.3.1红外对管的特征和原理...............................................................................52.3.2红外对管的分类...........................................................................................62.3.3本设计中的红外对管分析...........................................................................63系统硬件设计..........................................................................................................73.1单片机最小系统.................................................................................................73.1.1复位电路.......................................................................................................73.1.2晶振电路.......................................................................................................83.2光敏感应电路.....................................................................................................83.3语音芯片模块电路.............................................................................................83.4继电器电路.........................................................................................................93.5红外感应模块电路.............................................................................................93.6滤波电路...........................................................................................................104系统软件设计........................................................................................................114.1程序生成环境....................................................................................................114.1.1KeiluVision2简介......................................................................................114.1.2程序生成步骤..............................................................................................114.2系统流程图.......................................................................................................134.2.1进门流程图.................................................................................................134.2.1出门流程图.................................................................................................134.3系统程序分析...................................................................................................14

4.3.1模块初始化程序分析.................................................................................14

4.3.2消抖程序分析.............................................................................................14

4.3.3语音模块程序分析.....................................................................................155结论........................................................................................................................18致谢..........................................................................................................................19

参考文献......................................................................................................................20

附录1系统实物图...................................................................................................21附录2系统整体电路图...........................................................................................22附录3毕业设计作品说明书...................................................................................23

浙江万里学院本科毕业论文-1-

1引言

1.1课题的研究背景

人类光凭自己的感觉器官能够获取的信息是有限的，很多信息需要借助外在的一些工具来获取，而传感器就是一种能够将感受到的被测量的信息按一定的规律转变成电信号或者其他信号并且输出的一种检测装置，它可以满足信息的存储、处理、显示、输出、记录和控制等要求，是实现自动检测和自动控制的首要环节。

也是人类获取外在信息的一种工具，而红外感应器又是近年来发展比较迅速的一种无线传感器，不论是在工业，农业，还是军事发展中都起到了巨大的作用，就连我们的日常生活中，也随处可见它的身影。

红外感应器被应用于感应水龙头、自动干手器、医用洗手器、自动给皂器、感应小便斗冲水器、感应便器、就连一

[1]些商场的迎宾器中也用到了红外感应器。

目前有的红外感应器分为光子探测器和热探测器。

1、光子探测器

红外光子探测器是利用外光电效应或内光电效应制成的辐射探测器，也称光电型探测器。

探测器中的电子直接吸收光子的能量，使运动状态发生变化而产生。

原理:

红外变像管是一种红外-可见图像转换器,它由光电阴极、阳极和一个简单的电子光学系统组成。

光电子在受到阳极加速的同时又受到电子光学系统的聚焦，当它们撞击在与阳极相连的磷光屏上时，便发出绿色的光像信号。

2、热探测器

常见的红外热探测器有热电探测器、辐射热测定器、热释电探测器、超导探测器等。

原理:

它通过吸收红外辐射的能量，从而使探测器的温度发生变化，引起探测器电阻率或电极性的改变，热探测器电阻率或电极性的改变量同样取决与辐射源的辐射强度和探测器的灵敏度。

[2]随着科技的发展，红外感应器运用的范围会越来越广，而本课题就是一个基于单片基的红外感应器设计。

浙江万里学院本科毕业论文-2-1.2课题的内容和要求

[3]本课题是基于51单片机，由红外感应电路，光敏感应电路、语音模块组成的一套红外感应器的设计，在keil的开发环境下利用C语言编程实现各个模块的功能，并将各个模块之间联系起来。

这套红外感应器可以在客人进门时，发出“欢迎光临”的语音提示，客人离开时，发出“谢谢惠顾”的语音提示;在光线比较暗的黑夜，可以点亮过道的灯，可以分辨出客人是进入还是离开。

1.3本课题的研究意义

[4]本设计是一套基于单片机的红外感应器设计，适用于一些小型商店的迎宾作用，而且在原有的语音迎宾的作用上，加入了路灯控制的作用，在光线暗的夜晚，给经过过道的客人提供照明，给客人提供更好的服务。

该设计还可以分辨出客人是进入还是离开，给商店里的工作人员提供了更准确的信息，有利于工作人员更好的工作，提高商店的工作效率。

1.4设计主要的应用场所

由于此设计在语音提示的基础上，加入了控制过道路灯的作用，可以在周围光线比较暗的时候为通过的客人提供照明，还能分辨出客人是进入还是离开，能为店员提供一定的提醒作用，所以可以用在一些小型的店铺或者宾馆等场所，在一定程度上为商家节约人力，还能给顾客带来一定的便利。

浙江万里学院本科毕业论文-3-

2系统模块分析

2.1主控芯片51单片机简介

2.1.151单片机简介

51单片机是对所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统一称谓。

这种系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flashrom技术的发展，8031单片机取得了长久的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，最具代表性的型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。

很多公司都有51系列的兼容机型推出，之后很长的一段时间内都将占有大量的市场。

51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。

当前常用的51系列单片机主要产品有:

ATMEL的:

89C51、89C52、89C2051等;

Intel的:

80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等;

Philips、华邦、Dallas、Siemens（Infineon）等公司的许多产品。

国产宏晶STC单片机以其低功耗、廉价、稳定性能，占据着国内51单片机较大市场。

而本次设计中采用的主控芯片就是国产宏晶STC89C51单片机，不仅价格低廉，而且擦写次数多，功耗小，无法解密。

2.1.2本设计中单片机的分析

[5]51单片机作为本设计的主控芯片，它的P1.1和P1.2口连接红外模块，P0.0口连接语音模块，P3.2口连接继电器，P0.2口连接到光敏感应电路，红外感应模块通过感应到的变化将信息传递给主控芯片，单片机检测到这个变化将相应的信息传递给语音模块，语音模块根据这个变化通过扬声器作出相应的语音提示，同时光敏感应电路将检测到的光照强弱的信息传递给单片机，单片机将这个变化通过信息传递给继电器，来控制关闭还是开启过道的电灯，51单片机作为本设计的

[6]主控芯片，在整个系统中发挥着主控作用。

本设计中的51单片机的引脚图如图2-1所示:

浙江万里学院本科毕业论文-4-

图2-1本设计中的单片机引脚图

2.2语音模块分析

2.2.1语音芯片简介

语音芯片根据集成电路类型来分,凡是与声音有关系的集成电路被统称为语音芯片（又称语音IC,这里应该叫成VoiceIC）,但是在语音芯片的大类型中,又被分为语音IC（这里应该叫成SpeechIC）,音乐IC（这里应该叫成MusicIC）两种。

2.2.2语音芯片分类

（a）现在市场上常见语音芯片分类:

短时间芯片有10秒，20秒，40秒，80秒,170秒的芯片，

常用的模块有:

6分钟，8分钟，16分钟，1小时的等。

通用的芯片有:

3秒到340秒

（b）现在市场上常见音乐芯片分类:

单音片:

是一种最基本的音乐IC,是音乐单通道的,同一时间音符输出的多少,决定了单音片的效果,有70多,100多音符等等.

音乐通道:

2通道、3通道、4通道、8通道、12通道等更多。

。

。

控制方式:

按键控制，一线串口控制，二线串口控制，三线串口控制，并口控制，单片机控制，等等。

浙江万里学院本科毕业论文-5-

（c）现行的语音芯片主要是在广州和深圳两地研发并且生产，主要的语音芯片大概分20秒、40秒、80秒、170秒等等，与传统的芯片相比，这些ic多数采用的是8脚封装，使操作变得更加简单了。

2.2.3语音芯片应用范围

家电行业:

电磁炉、电饭煲、冰箱、洗衣机、空调、风扇等等

安防报警:

倒车雷达、叉车报警器、家庭防盗等

医疗器械:

弱视治疗仪、血压计、臭氧治疗仪等等

广告媒体:

语音广告牌、镜子广告机、迎宾器等等

玩具系列:

语音识别、小汽车，布娃娃等等

智能交通:

一卡通设备、红绿灯提醒等等

交通工具:

语音电动车，语音公交站

2.2.4本设计中语音模块的分析

本设计中的语音模块采用的是WTW-16P语音芯片，事先将“欢迎光临”和“谢谢惠顾”这两句话存储到语音模块中，再通过P0.0将语音模块连接到主控芯片中,再根据具体单片机输出的信息，作出相应的变化，将信息传递给扬声器。

2.3红外模块分析

2.3.1红外对管的特征和原理

发射的红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。

红外发对管工