多路红外防盗系统讲解.docx

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多路红外防盗系统讲解

毕业设计论文

系：

电气及自动化系

专业:

电气自动化技术

姓名:

XXX

班级：

XXX

学号：

XX

指导教师:

XXX

设计时间：

XXX

引言

科技发展到今天，人们的生活中涌现出各种各样的科技产品，各种各样的电子产品更是花样百出、遍及人们生活中的每一部分。

现在人们更是感觉到了科技给人们带来的巨大发展，科学技术作为第一生产力，在人类社会的发展中起了很大的推动作用，人类从原始向先进的发展都伴随着科学的发展，从原始的手工到现在的智能控制都是科技发展的结果，先进的科技能减轻人体劳动量、能更合理地利用时间完成任务，可以说科技的微小发展都会给人类带来很大的好处。

有一个安定、和谐的家庭氛围和社会气息是人们的基本要求，在无人看守的家庭、银行、仓库、商店、重要财经部门等一些重要的部门实施自动监测报警的要求就变得更必要、更重要了，它会使家庭、银行等重要部门的财产免受损失。

针对这一要求人们研制了一系列自动报警系统由于红外线是不见光，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，被动式热释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。

本系统是基于AT89S52单片机控制的红外线防盗报警器，它的制作简单、成本低、安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。

主要由红外线发射部分、红外线接收部分、单片机以及声光报警部分组成。

可通过发射电路发射的红外线被遮挡时控制报警系统报警,通过单片机控制报警电路的运行，并能同时进行声光报警，用红外线收发管进行检测，安装隐蔽，不易被发现；探测信号采用脉冲信号，节能且抗干扰。

系统可以探测到一定范围内的人的闯入,可以应用在安防范围比较确定的情况下。

采用这种方法设计的防盗报警器具有成本廉价和探测效果好的优点，有着广阔的市场前景。

关键词：

单片机；红外线防盗报警器；声光报警

第一章系统设计依据和原则…………………………………………4

第二章使用说明………………………………………………………7一、安装要求

三、技术参数

二、注意事项

第三章红外线

3.1红外线简介……………………………………………………8

3.1.1红外线………………………………………………………8

3.1.2红外辐射……………………………………………………8

3.1.3红外发光二极管…………………………………………………27

3.1.4光敏二极管………………………………………………………28

第四章主要元器件介绍………………………………………17

4.1单片机AT89S52………………………………………17

4.2.1555定时器………………………………………………………20

4.2.2　555定时器简介………………………………………………21

4.2.3555时基电路的电路结构和逻辑功能………………………23

4.3.1CK9561四声模拟声响芯片……………………………………24

第五章防盗报警器误报的分析及解决方法

5.1防盗报警器故障引起的误报警………………………………………31

5.2报警器设计引起的误报警……………………………………………31

5.3报警器安装引起的误报警……………………………………………32

5.4环境引起的警……………………………………………………32

5.5用户使用不当引起的误报警…………………………………………32

参考文献···························································33

附录一单片机控制的红外防盗报警器原理图···························35

附录二单片机控制的红外防盗报警器PCB图···························36

附录三Proteus仿真原理图·········································37

附录四设计编程程序···············································34

第一章系统设计依据和原则

防盗报警系统通常由:

探测器（又称报警器）、传输通道和报警控制器三部分构成。

报警探测器是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，是由电子和机械部件组成的装置。

1.报警探测器按工作原理主要可分为红外报警探测器、微波报警探测器、被动式红外/微波报警探测器、玻璃破碎报警探测器、振动报警探测器、超声波报警探测器、激光报警探测器、磁控开关报警探测器、开关报警探测器、视频运动检测报警器、声音探测器等许多种类。

2.报警探测器按工作方式可分为主动式报警探测器和被动式报警探测器。

3.报警探测器按探测范围的不同又可分为点控报警探测器、线控报警探测器、面控报警探测器和空间防范报警探测器。

第二章 使用说明

一、安装要求

1、安装时应避免红外对射报警器靠近冷热源，如冷热出风口、空调出风口、电暖器、冷气机等，避免直对门窗；

2、红外对射报警器对所防护的范围应可直视，不能有障碍物；

3、红外对射报警器应与墙面成90度的夹角，此时探测距离最远。

二、注意事项

在开机时开机时指示灯暗、报警声响变小和红外防盗报警器误报率较高时，一般是电压不足，此时应该更换电池。

三、技术参数

1、电源：

发射部分5V，接收部分5V

2、待机电流：

接收部分≤100uA

3、报警电流：

接收部分≤100mA

4、报警声响度：

1米范围内不小于80DB

5、探测距离：

0.5米左右

第三章红外线

3.1红外线简介

3.1.1红外线

红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由德国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射,他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。

结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。

红外线具有：

1.有热效应2.穿透云雾的能力强因此得到结论：

太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。

也可以当作传输之媒界。

太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。

红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm之间；远红外线，波长为6.0～l000μm之间。

3.1.2红外辐射

红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波（电磁辐射）。

1666年，英国物理学家I.牛顿发现，太阳光经过三棱镜后分裂成彩色光带──红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。

1800年，英国天文学家F.W.赫歇耳在用水银温度计研究太阳光谱的热效应时，发现热效应最显著的部位不在彩色光带内，而在红光之外。

因此，他认为在红光之外存在一种不可见光。

后来的实验证明，这种不可见光与可见光具有相同的物理性质,遵守相同的规律,所不同的只是一个物理参数──波长。

这种不可见光称为红外辐射，又称红外光、红外线。

3.1.3红外发光二极管

红外发光二极管是一种把电能百接转换成红外光能的发光器件（红外光是一种不可见光），而且能把红外光辐射到空中。

因此也称红外发射二极管。

它的主要用途是与其他电路配合，共同构成红外线遥控系统中的发射电路。

如彩色电视机的遥控、音响的遥控、空调的遥控等部是采用红外发光二极管构成的遥控电路。

红外发光二极管与普通发光二极管的主要区别是所选用的材料是砷化镓或砷铝化镓，而普通发光二极管所用的材料是磷砷化镓和磷镓等。

红外发光二极管所发的光是视觉看不到的红外光，而普通发光二极管发出的是可见光。

红外发光二极管的封装通常采用的是环氧树脂，能看到管内的结构，同时也能提高发光效率。

管径有φ3mm、φ5mm，两种，常用的是φ5mm的。

常用的红外发光二极管（如SE303.PH303），其外形和发光二极管LED相似，发出红外光。

管压降约1.4v，工作电流一般小于20mA。

为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。

发射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。

为了增加红外线的控制距离，红外发光二极管工作于脉冲状态，因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比，只需尽量提高峰值Ip，就能增加红外光的发射距离。

提高Ip的方法，是减小脉冲占空比，即压缩脉冲的宽度T，一些彩电红外遥控器，其红外发光管的工作脉冲占空比约为1/3-1/4；一些电器产品红外遥控器，其占空比是1/10。

减小脉冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加。

常见的红外发光二极管，其功率分为小功率（1mW-10mW）、中功率（20mW-50mW）和大功率（50mW-100mW以上）三大类。

要使红外发光二极管产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。

用红外发光二极管发射红外线去控制受控装置时，受控装置中均有相应的红外光一电转换元件，如红外接收二极管，光电三极管等。

实用中已有红外发射和接收配对的二级管。

红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。

直射式指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端，中间相距一定距离；反射式指发光管与接收管并列一起，平时接收管始终无光照，只在发光管发出的红外光线遇到反射物时，接收管收到反射回来的红外光线才工作。

双管红外发射电路，可提高发射功率，增加红外发射的作用距离。

3.1.4光敏二极管

　　光敏二极管也叫光电二极管。

光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。

无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。

当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。

当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。

这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。

因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。

常见的有2CU、2DU等系列。

第四章

主要元器件介绍

4.1.1主控芯片的主要结构及引脚功能

主体单片机芯片AT89S52的引脚结构如图4-1所示：

图4-1系统方框图

各主要管脚介绍如下：

VCC:

电源

GND:

地

四个I\O口分别是P0、P1、P2、和P3，P3口是双功能口。

RST:

复位输入。

晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。

看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。

特殊寄存器AUXR（地址8EH）上。

EA/VPP:

访问外部程序存储器控制信号。

为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。

为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。

在flash编程期间，EA也接收12伏电压。

XTAL1:

振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端[14]。

XTAL2:

振荡器反相放大器的输出端。

4.1.2单片机控制部分电路

如图所示为单片机组成的控制电路，其中晶振与其相连构成时钟电路，而复位开关与其相连构成单片机小系统。

如图5-2所示。

图4-2单片机控制电路电路图

4.1.3555定时器简介

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

555定时器有二个比较器A1和A2，有一个RS触发器，R和S高电平有效。

三极管VT1对清零起跟随作用，起缓冲作用。

三极管VT2是放电管，将对外电路的元件提供放电通路。

比较器的输入端有一个由三个5kW电阻组成的分压器，由此可以获得0和1两个分压值，一般称为阈值。

555定时器的1脚是接地端GND，2脚是低触发端TL，3脚是输出端OUT，4脚是清除端Rd，5脚是电压控制端CV，6脚是高触发端TH，7脚是放电端DIS，8脚是电源端VCC。

555定时器的输出端电流可以达到200mA，因此可以直接驱动与这个电流数值相当的负载，如继电器、扬声器、发光二极管等。

555定时器内部框图　　　图5.3　

4.1.4555定时器的应用：

（１）555组成的定时电路图

555组成的定时电路图4-4

（２）构成多谐振荡器

如图4-4，由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。

电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端

放电，使电路产生振荡。

电容C在

和

之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形如图4-6所示。

构成多谐振荡器 　　　图4-5　　　　　　　多谐振荡器的波形图　　　图4-6

输出信号的时间参数是：

   T=

=0.7（R1+R2）C

=0.7R2C

其中，

为VC由

上升到

所需的时间，

为电容C放电所需的时间。

555电路要求R1与R2均应不小于1KΩ，但两者之和应不大于3.3MΩ。

外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。

因此，这种形式的多谐振荡器应用很广。

4.2.1CK9561四声模拟声响芯片

图4.9四声模拟声卡

传感器组成

第五章 防盗报警器误报的分析及解决方法

5.1防盗报警器故障引起的误报警

产品在规定的条件下、规定的时间内，不能完成规定的功能，称为故障。

故障的类型有损坏性故障和漂移性故障。

损坏性故障包括性能全部失效和突然失效。

这类故障通常是由元器件的损坏或生产工艺不良（如虚焊等）造成。

漂移性故障是指元器件的参数和电源电压的漂移所造成的故障。

例如：

温度过高会导致电阻阻值的变化，此时设备表现为时好时坏。

事实上，环境温度、元件制造工艺、设备制造工艺、使用时间、储存时间及电源负载等因素都可能导致元器件参数的变化，产生漂移性故障。

无论是损坏性故障还是漂移性故障都将使系统误报警，要减少由此产生的误报警必须提高产品的设计水平和工艺水平，在作系统设计的同时，还需作可行性设计，如冗余设计、三防设计（防潮、防盐雾、防霉菌）等。

在此基础上，提高产品制造过程的可行性，如对元器件质量的严格筛选；

5.2报警器设计引起的误报警

要减少由于器材选择不当引起的误报警，系统设计人员要十分熟悉各种报警器材的原理、特点、适用范围和局限性。

同时还必须掌握现场环境情况、气候情况、电磁场强度以及照度变化等，以便因地制宜选择报警器材。

除设备器材选择之外，系统设计不当还表现在设备器材安装位置、安装角度、防护措施以及系统布线等方面。

例如：

将被动红外入侵探测器对着空调、换气扇安装时，将会引起系统的误报警；室外用主动红外探测器如果不作适当的遮阳防护（有遮阳罩的最好也作防护），势必会引起系统的误报警；报警线路与动力线、照明线等强电线路间距小于1.5m时，而未加防电磁干扰措施，系统亦将产生误报警……。

5.3报警器安装引起的误报警

这部分问题主要表现在以下方面：

（1）没有严格按设计要求施工。

（2）设备安装不牢固或倾角不合适。

（3）焊点有虚焊、毛刺现象，或是屏蔽措施不得当。

（4）设备的灵敏度调整不佳。

（5）施工用检测设备不符合计量要求。

解决上述问题的办法是加强施工过程的监督与管理，尽快实行安防工程监理制，这很有利于提高工程质量，减少由于施工环节造成的误报警。

报警器安装位置、安装角度、防护措施以及系统布线等方面。

例如：

将被动红外入侵探测器对着空调、换气扇安装时，将会引起系统的误报警；室外用主动红外探测器如果不作适当的遮阳防护（有遮阳罩的最好也作防护），势必会引起系统的误报警；报警线路与动力线、照明线等强电线路间距小于1.5m时，而未加防电磁干扰措施，系统亦将产生误报警。

5.4用户使用不当引起的误报警

由于用户使用不当常常会引起报警系统的误报警。

例如：

未插好装有门磁开关的窗户，夜间被风吹开；工作人员误入警戒区；不小心触发了紧急报警装置；系统值机人员误操作；未注意工作程序的改变等都是导致系统误报警的原因。

对用户使用不当进行分析，弄清错误所在，提高使用者的水平，可以大大降低报警系统的误报警次数。

5.5环境引起的误报警

由于环境噪扰引起的误报警是指报警系统在正常工作状态下产生的，从原理上讲是不可避免的，而事实又是不需要的，属于误报警。

例如：

热气流引起被动红外入侵探测器的误报警；高频声响引起单技术玻璃破碎探测器的误报警；超声源引起超声波探测器的误报警等。

减少此类误报警较为有效的措施就是采用双鉴探测器（两种不同原理的探测器同时探测到"目标"，报警器才发出报警信号）。

现行的产品有：

微波－被动红外双鉴器、声控－振动玻璃破碎双鉴器、超声波－被动红外双鉴器等。

但是有些环境噪扰双鉴探测器却无能为力，例如：

老鼠在防范区出没；宠物在居室内走动等。

为此，科技人员又将微处理技术引进报警系统，使其具备一定的鉴别和思考能力，能在一定程度上判断是入侵者还是环境噪扰引起的报警。

随着传感技术、计算机技术的发展，大规模集成电路的推广应用，报警系统智能化程度将不　断提高，环境噪扰引起的误报警现象必将随之降低。

第六章电路分析和工作原理

该作品是使用的555定时器和外围电路作为红外线发射管的发射电路，可以通过改变电阻和电容的大小来控制红外线发射管的发射频率。

红外线接收电路是由红外线接收管和三级管组成的，红外线接收管工作于返向截止状态。

当红外线接收管接收不到信号时，两个三极管都不导通，从而向单片机输入一个高电频信号。

然后通过单片机程序控制，让声光和显示电路同时工作，并显示出哪一路出现报警。

本作品具有恢复初始状态功能和自解锁功能，只要按住S2按钮时，红外线检测电路失效，当按下S3时单片机处于原始状态。

当红外线接收管接收到信号时，两个三极管导通，并且给单片机一个低点频信号，这时灯光无响应，显示为零。

参考文献

[1]唐文彦，《传感器》，哈尔滨工业大学，2007.12

[2]伊念东，《单片机基础实用教程》，中国地质大学出版社，2005.1

[3]潘永湘，《过程控制欲自动化仪表》，机械工业出版社，2008.5

[4]赵茂泰，《智能仪器原理及应用》，电子工业出版社，1999.3

[5]刘仁宇,《模拟电子技术》,机械工业出版社,2005.8

[6]魏群等编著：

《怎样选用无线电电子元器件》，人民邮电出版社，2002年

附录1

多路红外防盗系统原理图

附录2

多路红外防盗系统PCB图

附录3

红外防盗系统仿真图

程序部分

#include

#include

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

sbita1=P1^0;

sbita2=P1^1;

sbita3=P1^2;

sbita4=P1^3;

sbita5=P1^4;

sbita6=P1^5;

sbita7=P1^6;

sbita8=P1^7;

sbita9=P3^0;

sbita10=P3^1;

sbita11=P3^2;

sbita12=P3^3;

sbita13=P3^4;

sbita14=P3^5;

sbita15=P3^6;

ucharnum,temp;

ucharcodetable[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x83,0xF8,0x80,0x98};

ucharcodetable1[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};

voiddelay（uintms）

{

uinti,j;

for（i=ms;i>0;i--）

for（j=110;j>0;j--）;

}

voidshengguang（）

{

for（temp=0;temp<8;temp++）

{

P0=table1[temp];

delay（20）;

}

}

voidshumaguan（）

{

if（a9==1）

{

if（a1==1）

{P2=table[1];

shengguang（）;

a11=0;

a10=1;

}

}

if（a2==1）

{P2=table[2];

a12=0;

shengguang（）;

a10=1;

}

if（a3==1）

{P2=table[3];

a13=0;

shengguang（）;

a10=1;

}

if（a4==1）

{P2=table[4];

a14=0;

shengguang（）;

a10=1;

}

if（（a1==0）&&（a2==0）&&（a3==0）&&（a4==0））

{P2=table[0];

a10=0;

P0=0xFF;

}

}

voidmain（）

{

while

（1）

{

if（a15==0）

{

a11=a12=a13=a14=1;

a10=0;

}

shumaguan（）;

}

}

致谢

该课题是在我指导老师的悉心关怀和精心指导下完成的。

他们严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深的感染和激励着我。

从设计的开始到最终完成，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了许多做人的道理。

在我的课题开展过程中倾注着导师辛勤的汗水和心血。

老师的为人师表、渊博的知识、宽广的胸怀让我备受教益，在此谨向导师们致以诚挚的谢意和崇高的敬意！

通过本次毕业设计，我增强了理论与实践结合的能力，设计过程中遇到各种问题在指导老师的帮助下得以解决，锻炼了我的意志，更使我增强了信心。

再次衷心感谢在百忙之中指导我完成论文和参加毕业答辩的各位老师。