工地用簡易防盜報警裝置設(shè)計【優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計含任務(wù)書+開題報告】,工地,簡易,防盜,報警裝置,設(shè)計,優(yōu)秀,優(yōu)良,畢業(yè),課程設(shè)計,任務(wù)書,開題,報告,講演,呈文 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） (2014 屆 ) 工地用簡易防盜報警裝置設(shè)計 院 系 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 姓 名 馬興芳 指導(dǎo)教師 王俊杰 助教 2014 年 5 月 學(xué)號： 1108441049 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） I 摘 要 傳感器技術(shù)和單片機技術(shù)不斷發(fā)展與成熟使得智能化、自動化的體系幫助人們完成復(fù)雜、繁重的工作，極大地節(jié)省了勞動力。本系統(tǒng)主要應(yīng)用于工地設(shè)備的防盜和報警。 本報警 系統(tǒng)主要利用紅外傳感器作為檢測器件，將感測到的人體紅外輻射信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，再經(jīng)過濾波、放大 等信號 的處理 以及數(shù)據(jù)采集后，將 最終 信號傳遞給單片機處理 ,實現(xiàn)智能 化的 報警 。傳感器采用的是熱釋電紅外傳感器， 熱釋電紅外傳感器 有 成本低 、制作簡單、安裝方便 的優(yōu)點 ， 有效實現(xiàn) 了用戶的遠程維護和統(tǒng)一管理。 本系統(tǒng)的硬件功能主要是用 片機控制各個電路實現(xiàn)的，主要電路有熱釋電紅外探測電路，聲光報警電路，數(shù)碼管顯示電路。軟件部分主要由 軟件繪制原理圖以及 的封裝，利用 真實現(xiàn)聲光報警 。 關(guān)鍵詞 ： 熱釋電紅外 ； 單片機控制；防盜報警 ； 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） of to is in of as to a as to of of by to in of of is of by CB to 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 錄 摘 要 ..................................................... I ................................................. 錄 ................................................... 緒論 ..................................................... 1 盜報警研究背景 .......................................... 1 盜報警國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .................................... 1 究目的與意義 ............................................ 2 章小結(jié) .................................................. 2 2 系統(tǒng)總體設(shè)計 ............................................. 3 計內(nèi)容及要求 ............................................ 3 計方案 .................................................. 3 件設(shè)計 ............................................. 3 件設(shè)計 ............................................. 5 章小結(jié) .................................................. 5 3 熱釋電防盜報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 ................................ 6 小系統(tǒng)電路 ..................................... 6 鐘電路設(shè)計 ......................................... 6 位電路設(shè)計 ......................................... 7 釋電 紅外檢測 電路 ........................................ 8 釋電傳感器原理 ..................................... 8 路設(shè)計 ............................................. 9 碼管顯示電路 ....................................... 10 光報警電路 ............................................. 11 章小結(jié) ................................................. 12 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 軟件設(shè)計 ................................................. 12 程序 流程圖 ............................................. 12 急報警流程圖 ........................................... 14 章小結(jié) ................................................. 15 5 聯(lián)調(diào)與測試 ............................................... 15 件仿真 ................................................. 15 件設(shè)計實現(xiàn) ............................................. 17 足與優(yōu)化 ............................................... 19 結(jié)論與展望 ................................................ 20 致謝 ...................................................... 20 參考文獻 .................................................. 22 附錄 A：系統(tǒng)原理圖 ......................................... 23 附錄 B：系統(tǒng) ......................................... 24 附錄 C：系統(tǒng)源程序 ......................................... 25 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 1 緒論 盜報警 研究背景 科術(shù)的迅猛發(fā)展給人們經(jīng)濟和生活水平帶來提高的同時，也給社會帶來了一些不良后果，其中不可避免的就有被拉大的城鄉(xiāng)、區(qū)域收入差距，迅速增加的流動人口。短時間內(nèi)難以消除的貧富差距使得盜竊、搶劫的違法事件出現(xiàn)了快速增長的趨勢，人們希望自己的財產(chǎn)安全得到保障，渴望生活在一個安全的空間。但犯罪分子作案的手法越發(fā)的先進，出現(xiàn)了一些高科技的作案工具，使得安裝防盜門窗、靠人防等的防盜方式很難達到效果。 電子通訊技術(shù)快速的發(fā)展，讓單片機這一體積小、價格低廉、集成度高、性價比高的芯片被廣受關(guān)注，現(xiàn)在在各個領(lǐng)域都有很廣泛的應(yīng)用，例如數(shù)控機床、智能儀表、工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集和各種家用電器等等。此外，有關(guān)家庭、辦公室、倉庫、工地等處的安全防范和防盜報警系統(tǒng)和裝置的也開始不斷地被科研單位和廠家開發(fā)和重視。這種低成本、高可靠性的智能化防盜報警系統(tǒng)刮起了一場旋風(fēng)。目前市面上常見的報警器仍然存在一些缺陷，可靠性相對較差、功能比較單一或成本高而難于得到普及。 眾所周知，紅外線具有隱蔽性和保密性的突出優(yōu)點，因而在防盜、安保系統(tǒng)中得到了比較廣泛的應(yīng)用。其中常見的有被動式（熱釋電型）紅外報警器，也是本篇論 文涉及的對象，除此之外還有紅外線無線報警器、紅外線聲光報警器、 觸摸式防盜報警器、超聲波防盜報警器、高靈敏紅外報警器等等。熱釋電紅外傳感器是一種被動式調(diào)制型溫度敏感器件，它的工作原理是熱釋電效應(yīng)原理，它通過探測對象與環(huán)境的溫差來探測目標(biāo)，具有制作簡單，成本低廉，性能比較穩(wěn)定，靈敏度高，安全可靠等優(yōu)點。在實際應(yīng)用中，它也存在著防盜性能減弱，抗干擾的能力減弱等常見問題。根據(jù)這種情況，本文設(shè)計加入了如單片機最小系統(tǒng)，使紅外傳感器檢測的信號進一步由單片機加工處理，并與計算機通信，從而保證防盜報警系統(tǒng)的實時性、可靠性 、準(zhǔn)確性，便于多用戶統(tǒng)一管理。 盜報警 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 20 世紀初，報警系統(tǒng)就開始在北美出現(xiàn)。在北美接頭，報警呼救箱隨處可見，當(dāng)系統(tǒng)呼救時就發(fā)出聲音報警，附近警察便可以知道報警信息。同時，呼救箱也可以直接連接到附近的警察局，使得報警信息可以傳達更遠的距離。后來隨著通信技術(shù)的發(fā)展，電報公司也加入這個行業(yè)，他們提供遠程通信服務(wù)，因而使報警信息能傳到更加遠的地方。但電報方式很難普及，取而代之的電話則成了主要的報警通訊手段。 報警行業(yè)的發(fā)展是以工業(yè)技術(shù)以及電子通信技術(shù)發(fā)展為基礎(chǔ)的，隨著通信技術(shù)和微電合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 子 技術(shù)的快速發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了智能化算法與先進的微處理技術(shù)結(jié)合進行實時信號處理判別的探測器，國外很多國家都很注重這方面的開發(fā)研究，其中智能監(jiān)控防盜技術(shù)發(fā)展領(lǐng)先的要數(shù)北美。熱釋電紅外報警器尤其受到關(guān)注，因為它特有的隱蔽性，它基于熱釋電效應(yīng)原理，以非接觸形式檢測出人體輻射，它不僅適用于防盜報警場所，同時在對人體傷害極為嚴重的γ、 X 射線等場所的自動報警也有應(yīng)用。 20 世紀 30 年代。曾有人 提出利用熱釋電效應(yīng)原理探測紅外輻射的想法，到 20 世紀60 年代，隨著紅外、激光技術(shù)的進步，熱釋電效應(yīng)的研究和對熱釋電晶體的應(yīng)用才得到了發(fā)展。歐美曾經(jīng)是熱釋電紅外傳感器的主要生產(chǎn)者和主要銷售市場。到 2006 年，韓國釜山國立大學(xué)研發(fā)出了基于熱釋電紅外傳感器陣列的室內(nèi)位置檢測系統(tǒng)。日本的很多企業(yè)也在致力研究和開發(fā)各種熱釋電紅外傳感器。近年來，美國 司在原來透鏡、電路、信號處理方面做了改進，申請了兩項專利，推出一款高性能探測器。這些日異月新的國外產(chǎn)品技術(shù)和產(chǎn)品對國內(nèi)防盜探測領(lǐng)域無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)。 在國內(nèi)，我們使用的防盜報警裝置大都是以超聲波、主動式紅外發(fā)射 /接收或者微波等技術(shù)為基礎(chǔ)的，但這些裝置有很多缺陷，比如他們成本相對較高且隱蔽 性差，準(zhǔn)確性也不高。在一般家庭、辦公室以及小型場所無法普及 。 20 世紀 80 年代，國內(nèi)的 被動式報警系統(tǒng) 才開始發(fā)展起來了。 被動式報警系統(tǒng)即是我們所知道的 熱釋電紅外傳感器，它以非接觸形式探測到人體輻射，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，再將電壓信號通過單片機等進行處理來驅(qū)動各種控制電路，達到想要實現(xiàn)的效果。 究目的與意義 在當(dāng)今社會人們普遍關(guān)心的話題無疑是安全、生產(chǎn)、健康等，其中如何保證建筑工地的人身安全、財產(chǎn)安全問題是施工單位和領(lǐng)導(dǎo)關(guān)心的重中之重，高性能的防盜報警系統(tǒng)在維護國家、機構(gòu)、工廠倉庫以及工地設(shè)備的財產(chǎn)安全 上發(fā)揮著越來越重要的作用。加之目前市場上報警器存在一些缺陷。本設(shè)計中采用的防盜報警裝置是利用熱釋電效應(yīng)的熱釋電紅外傳感器，它可以通過非接觸的形式探測到人體輻射的紅外線波長，再將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。熱釋電紅外傳感器具有安裝簡單，實時性強，隱蔽性好，靈敏度高等優(yōu)點，且價格低廉，容易普及。 章 小結(jié) 本章主要說明了隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使得人們經(jīng)濟水平很大的提高，經(jīng)濟增長帶來的貧富差距短時間內(nèi)難以消除的現(xiàn)狀，使得盜竊、搶劫等違法事件不斷增多，家庭，企合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 業(yè)，超市等都出現(xiàn)了盜竊事件。本論文研究的系統(tǒng)是關(guān)于保障 建筑工地材料、大型設(shè)備等的安全的。在眾多防盜報警裝置中，熱釋電紅外傳感器以其低成本，高性能，隱蔽性強，實時性好等優(yōu)點脫穎而出，稱為當(dāng)下炙手可熱的防盜系統(tǒng)。 2 系統(tǒng)總體設(shè)計 計 內(nèi)容及 要求 (1)本系統(tǒng)設(shè)計包括軟件電路設(shè)計和硬件功能實現(xiàn)兩個部分。利用軟件做出原理圖，進行仿真，再根據(jù)可實現(xiàn)度完成實物的焊接。 (2)本系統(tǒng)電路組成主要有熱釋電紅外探測電路、單片機最小系統(tǒng)電路、聲光報警電路、數(shù)碼管顯示電路。相應(yīng)完成信號采集、處理、報警、顯示等功能。 (3)系統(tǒng)要求實現(xiàn)的功能：當(dāng)有人進入布防區(qū)域內(nèi)時，人體發(fā) 射的紅外輻射信號被熱式電元接收，紅外探頭將人體輻射的紅外信號轉(zhuǎn)換為電信號，紅外探頭輸出的是低電平信號，低電平被送至 片機，經(jīng)由單片機處理運算后驅(qū)動電路執(zhí)行聲光報警功能。 (4)熱釋電紅外報警系統(tǒng)抗干擾能力強、隱蔽性好、靈敏度高、安裝方便、傳輸距離遠、實用性。設(shè)計要點：一是能準(zhǔn)確判斷是否有人進入；二是盡量加大防盜報警范圍；三是報警系統(tǒng)設(shè)置布防狀態(tài)外。 計方案 本系統(tǒng)是 由系統(tǒng)軟件控制 硬件電路實現(xiàn)工作的的。 在布防狀態(tài)下，數(shù)碼管顯示“ b”，布防時間是 30 秒，這段時間可以用來讓我們控制人員 離開布防區(qū)域。具體時間可根據(jù)具體情況設(shè)計，當(dāng)然也可以通過外接線使控制區(qū)域和探測區(qū)域分開。讓探測更精確。 紅外 傳感器把檢測到的人體 紅外輻射 信號轉(zhuǎn)換成電信號 輸出， 送至 片機。單片機經(jīng)軟件查詢、 處理等過程，發(fā)出執(zhí)行信號，驅(qū)動電路 接收到信號是，執(zhí)行相應(yīng)動作，完成聲光報警 。報警信號 也可通過撤防鍵停止， 撤防鍵按下，數(shù)碼管顯示字母“ c”。 也可以通過單片機復(fù)位按鈕終止報警。同時，系統(tǒng)還有緊急報警按鈕（測試鍵），當(dāng)在布防狀態(tài)下，此時傳感器沒有檢測到外來信號，可以手動進行報警。 件設(shè)計 本系統(tǒng)硬件電 路部分主要有單片機最小系統(tǒng)控制電路、探測電路、聲光報警電路、顯示電路。本系統(tǒng)選用的單片機為 感器選擇的是熱釋電紅外傳感器，顯示電路采用的是 碼管顯示，聲光報警電路采用的是二極管以及蜂鳴器進行聲光報警。 硬件框圖如下： 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 S T C 8 9 C 5 2最 小 系 統(tǒng)檢 測 電 路驅(qū) 動 數(shù) 碼 管 顯 示發(fā) 光 報 警驅(qū) 動驅(qū) 動聲 音 報 警圖 2件設(shè)計框圖 （ 1） 單片機簡介 司生產(chǎn)的一種高性能、低功耗、 位微控制器，它具有 8K 系統(tǒng)在線可重復(fù)編程、快速擦除快速 儲器，能使數(shù)據(jù)保存十年之久。 用經(jīng)典的 核，與 列單片機在引腳和指令系統(tǒng)上完全的兼容，完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng) 51 單片機，同時在原來基礎(chǔ)上做了很多的改進，功能更多、更優(yōu)越。 片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。 是三態(tài)雙 向口 ,通稱數(shù)據(jù)總線口 ,因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀 /寫操作。引腳圖如下： X T A L 119X T A L 218P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P S E . 0/ R X . 1/ T X . 2/ 012P 3. 3/ 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ V V . 7/ R . 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1023P 2. 3/ A 1124P 2. 4/ A 1225P 2. 5/ A 1326P 2. 6/ A 1427P 2. 7/ A 1528P 0. 0/ A D 039P 0. 1/ A D 138P 0. 2/ A D 237P 0. 3/ A D 336P 0. 4/ A D 435P 0. 5/ A D 534P 0. 6/ A D 633P 0. 7/ A D 732G N C 89 C 5 2圖 2腳圖 具有如下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) 512 字節(jié) 32 位 I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置 4位電路， 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器， 4 個外部中斷，一個 7 向量 4 級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 可降至 0態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， 止工作，允許 時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， 容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率 35T/12T 可選。 （ 2）熱釋電紅外傳感器簡介 熱釋電紅外線傳感器相對于之前的紅外傳感器來說是一種被動式的自動調(diào)整器件，自身不需要發(fā)射紅外輻射，而是通過檢測外界的紅外熱量變化來進行探測的。它具有價格低，性能穩(wěn)定，靠靠性高的優(yōu)點，是一種新型高靈敏度探測器件，備受廣大用戶的喜愛和追捧。常用的熱釋電紅外傳感器型號主要有 。如圖 2示為熱釋電傳感器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。 V C T 212I N 2 1 +14I N 1 T 116B I S 0001S W 170R 10R 11R 12 13104 25476 717+f+ 釋電傳感器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu) 件設(shè)計 軟件設(shè)計主要現(xiàn)由 真軟件觀察電路設(shè)計是否能實現(xiàn)，在經(jīng)過 行軟件編程來控制電路實現(xiàn)相應(yīng)的功能，經(jīng)過多次調(diào)試和改編，最終完成了仿真過程。 系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)功能：當(dāng)有人進入布防區(qū)域時，熱釋電傳感器立馬探測到輻射信號，經(jīng)過加工處理輸出電信號給單片機控制系統(tǒng)，昌盛驅(qū)動信號聲光報警電路執(zhí)行報警功能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)報警后可以按下撤防鍵解除報警，同時可按下布防，檢測下一次報警。系統(tǒng)也 可以進行手動報警，當(dāng)傳感器出現(xiàn)故障或者特殊情況時，可以手動按下測試鍵進行緊急報警嗎，但是這種報警必須在系統(tǒng)處于布防狀態(tài)才有效。 章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容和實現(xiàn)的功能，簡要概述了系統(tǒng)的硬件組成部分，介紹了所選取的單片機 結(jié)構(gòu)、功能以及優(yōu)點，熱釋電紅外出傳感器工作的原理合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 和所具有的優(yōu)點等等。本報警系統(tǒng)是利用單片機軟件程序控制硬件電路來執(zhí)行功能的。 3 熱釋電防盜報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 本設(shè)計的控制主體是單片機 他實現(xiàn)的功能電路都是利用單片機進行設(shè)計的。單片機最小系統(tǒng) 電路是與單片機 及 腳相接；紅外檢測電路與單片機 腳相接；聲光報警電路是通過與單片機的 腳實現(xiàn)的；按鍵控制電路是通過與單片機 連接實現(xiàn)的，顯示電路是通過與單片機的 相連接實現(xiàn)的。 小系統(tǒng)電路 片機是系統(tǒng)的“大腦”，用來處理信號，安排任務(wù)，實現(xiàn)任務(wù)的。單片機的完整性離不開最小系統(tǒng)，單片機的最小系統(tǒng)由復(fù)位電路、時鐘電路組成的。 鐘電路設(shè)計 單片機的時鐘電路可以說是單片機的源泉，因 為它時鐘振蕩產(chǎn)生的序列脈沖驅(qū)動單片機的 單元進行工作。晶體 振蕩器 、晶振控制芯片和電容組成了時鐘電路。 反向放大器的輸入， 輸出。本系統(tǒng)的采用的是片內(nèi)振蕩器，因此石晶振蕩和陶瓷振蕩都需要接采用。如果采用的是外部時鐘源驅(qū)動，則不接 個機器周期含有 6個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為 2 個振蕩 周期，所以一個機器周期共有 12 個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為 12個振蕩周為 1/12此一個機器周期為 1 下圖 3示為時鐘電路圖。 X T A L 119X T A L 218P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P S E 9P 3. 0/ R X . 1/ T X . 2/ 012P 3. 3/ 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ V V . 7/ R . 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1023P 2. 3/ A 1124P 2. 4/ A 1225P 2. 5/ A 1326P 2. 6/ A 1427P 2. 7/ A 1528P 0. 0/ A D 039P 0. 1/ A D 138P 0. 2/ A D 237P 0. 3/ A D 336P 0. 4/ A D 435P 0. 5/ A D 534P 0. 6/ A D 633P 0. 7/ A D 732G N C 89 u 0u M H 015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 圖 3鐘電路 位電路設(shè)計 時鐘電路開始工作以后 , 單片機的 只要連續(xù)給出 2 個機器周期的高電平就可以完成單片機的復(fù)位操作。復(fù)位方法一般有上復(fù)位和外部手動復(fù)位兩種方式。 上電復(fù)位原理：在單片機剛通上電，這一瞬間電容的充電電流最大，電容相當(dāng)于短路，此時 為高電平，單片機即可自動復(fù)位；電容兩端的電壓等于電 源電壓時，充電電流為零，這時候電容相當(dāng)于開路， 為低電平，程序正常運行。因此上電復(fù)位所需的最短時間是在振蕩器振蕩建立時間再加 2 個機器周期。 u 電復(fù)位 手動復(fù)位原理：單片機首先會有一個上電復(fù)位，當(dāng)按下按鍵時， 直接與 連變成高電平，完成復(fù)位，同時電解電容被路，進行放電；當(dāng)按鍵松開時，電容開始充電，然為高電平，還是復(fù)位，充電完成后，電容相當(dāng)于開路， 低電平，程序正常工作。 u C 89 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 圖 3動復(fù)位 本篇設(shè)計采用的是手動復(fù)位。當(dāng)外部需要復(fù)位時，按下復(fù)位按鈕 可實現(xiàn)復(fù) 位目的。如下圖 3系統(tǒng)最小系統(tǒng)電路。 X T A L 119X T A L 218P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P S E 9P 3. 0/ R X . 1/ T X . 2/ 012P 3. 3/ 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ V V . 7/ R . 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1023P 2. 3/ A 1124P 2. 4/ A 1225P 2. 5/ A 1326P 2. 6/ A 1427P 2. 7/ A 1528P 0. 0/ A D 039P 0. 1/ A D 138P 0. 2/ A D 237P 0. 3/ A D 336P 0. 4/ A D 435P 0. 5/ A D 534P 0. 6/ A D 633P 0. 7/ A D 732G N C 89 u 0u M H C+u 系統(tǒng)最小系統(tǒng)電路 釋電 紅外檢測 電路 釋電傳感器原理 熱釋電紅外傳感器探測的是人體輻射的紅外線，探測到的紅外熱輻射通過菲涅爾透鏡增強后被傳到熱釋電元件，利用熱釋電元件在接收到人體的紅外輻射后會電荷失衡向外釋放電荷實物原理，讓接下來的比較放大電路以及后續(xù)電路可以檢測到電荷變化后，對信號進行加工處理，輸出一個電壓信號。熱釋電元件是紅外感應(yīng)的探頭。熱釋電元件對波長為1Oμ m 左右的紅外熱輻射很敏感，而人體的體恒定溫度一般為 37 度，可以 發(fā)射出波長為1Oμ m 左右的紅外熱輻射，所以熱釋電對于人體的探測很敏感。 熱釋電紅外傳感器主要由傳感探測元、場效應(yīng)管、光學(xué)濾鏡、偏置電阻和 容等器件組成。它利用熱釋電材料極化會隨溫度變化的特性來探測紅外輻射，采用雙靈敏元互補方法來抑制干擾，以提高傳感器的工作溫度。 D 端（ 電源正極， G 端（ 電源負極， S 端（ 信號輸出。熱釋電紅外傳感器的三個引腳如圖 3示。 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 123 2 0 0 接引腳 路設(shè)計 由于紅外傳感電路不是本設(shè)計重點部分，所以本設(shè)計傳感器部分采用的 是熱釋電集成模塊，引出三個引腳與單片機相應(yīng)的引腳相連，完成功能。如下圖所示為熱釋電紅外檢測電路。 X T A L 119X T A L 218P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P S E 9P 3. 0/ R X . 1/ T X . 2/ I N T 012P 3. 3/ I N T 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ V V . 7/ R . 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1023P 2. 3/ A 1124P 2. 4/ A 1225P 2. 5/ A 1326P 2. 6/ A 1427P 2. 7/ A 1528P 0. 0/ A D 039P 0. 1/ A D 138P 0. 2/ A D 237P 0. 3/ A D 336P 0. 4/ A D 435P 0. 5/ A D 534P 0. 6/ A D 633P 0. 7/ A D 732G N C 89 2 1 3123 釋電紅外檢測電路 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 鍵控制電路 按鍵電路由“測試按鈕”、“布防按鈕”、“撤防按鈕”組成，測試按鈕是在布防狀態(tài)下需要緊急報警時，按下測試鍵即可報警，增加了系統(tǒng)的安全可靠性；布防按鈕是整個系統(tǒng)的樞紐，當(dāng)布防按鈕按下時，數(shù)碼管顯示字母“ b”，布防時間是 30S，可以重復(fù)按布防按鈕，不累計。系統(tǒng)進入檢測狀態(tài)，對于檢測到的報警信號才進行處理。撤防按鈕按下后，數(shù)碼管顯示字母“ c”，聲光報警結(jié)束，當(dāng)需 要報警時需再次按下布防按鈕。 X T A L 119X T A L 218P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P S E . 0/ R X . 1/ T X . 2/ 012P 3. 3/ 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ V V . 7/ R . 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1023P 2. 3/ A 1124P 2. 4/ A 1225P 2. 5/ A 1326P 2. 6/ A 1427P 2. 7/ A 1528P 0. 0/ A D 039P 0. 1/ A D 138P 0. 2/ A D 237P 0. 3/ A D 336P 0. 4/ A D 435P 0. 5/ A D 534P 0. 6/ A D 633P 0. 7/ A D 732G N C 89 C 5 2 鍵控制電路 碼管 顯示電 路 數(shù)碼管按段數(shù)可以分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管與七段數(shù)碼管區(qū)別在于 ，前者多一個發(fā)光二極管顯示小數(shù)點；按照一個八段或者七段數(shù)碼管算一位的話。數(shù)碼管可分為 1 位、 2 位、 4 位等；按發(fā)光二極管單元連接方式來分類，有共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管兩種。前者的所有發(fā)光二極管的陽極接在一起形成公共端 (后者的所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共極端 (在應(yīng)用時，若要顯示某一字段，共陽數(shù)碼管的公共端（ 高電平（ +5V），就使相應(yīng)字段發(fā)光二極管的陰極接低電平，高電平不顯示；而共陰數(shù)碼管的公共極 地線（ 使相應(yīng)字段發(fā)光二極管的陰極接高電平即可，低電平不顯示。 本設(shè)計用的是八段共陽數(shù)碼管接單片機 腳實現(xiàn)功能，不使用小數(shù)點，將小數(shù)點地。 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 X T A L 119X T A L 218P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P S E 9P 3. 0/ R X . 1/ T X . 2/ 012P 3. 3/ 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ V V . 7/ R . 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1023P 2. 3/ A 1124P 2. 4/ A 1225P 2. 5/ A 1326P 2. 6/ A 1427P 2. 7/ A 1528P 0. 0/ A D 039P 0. 1/ A D 138P 0. 2/ A D 237P 0. 3/ A D 336P 0. 4/ A D 435P 0. 5/ A D 534P 0. 6/ A D 633P 0. 7/ A D 732G N C 89 V C 1D P Y _ 7 G _D 碼管顯示電路 光報警 電 路 設(shè)計 本設(shè)計的聲光報警電路是有發(fā)光二極管和蜂鳴器加驅(qū)動組合電路組成。 發(fā)光報警利用 發(fā)光二極管接 上一個 電阻 ，然后再與 單片 機 的 腳 相連 ，外接 腳被 置為 低電平后， 圖中 發(fā)光二極管被 點亮， 蜂鳴器報警 。 發(fā)光二極管 的原理是化合物中帶負電的 電子與 與帶正電的 空穴復(fù)合時 可以 輻射出可見光 ， 簡寫為 光二極管與普通二極管一樣是由一個 組成，也具有單向?qū)щ娦?。 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器， 利用 直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、定時器等電子產(chǎn)品中。 蜂鳴器的分類 有有源蜂鳴器和無源蜂鳴器之分。 這里的“源”指的是震蕩源，有源蜂鳴器內(nèi)部帶有震蕩源，只要一通電就會發(fā)聲；無源內(nèi)部則不帶震蕩源，直流信號不能使他發(fā)聲，必須使用 2方波去驅(qū)動。有 源蜂鳴器的程序控制比較方便，所以 本設(shè)計采用的則是 有源 蜂鳴器 。 如下圖 3示，用一個 蜂鳴器、 三極管 和 電阻接到單片機的 腳上，外接 音報警電路 。 當(dāng) 腳被置高電平后，蜂鳴器 立刻 發(fā)聲報警。如下圖所示為聲 光報警電路 。 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 X T A L 119X T A L 218P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P S E . 0 / R X . 1 / T X . 2 / 012P 3 . 3 / 113P 3 . 4 / T 014P 3 . 5 / T 115P 3 . 6 / V V . 7 / R . 0 / A 821P 2 . 1 / A 922P 2 . 2 / A 1 023P 2 . 3 / A 1 124P 2 . 4 / A 1 225P 2 . 5 / A 1 326P 2 . 6 / A 1 427P 2 . 7 / A 1 528P 0 . 0 / A D 039P 0 . 1 / A D 138P 0 . 2 / A D 237P 0 . 3 / A D 336P 0 . 4 / A D 435P 0 . 5 / A D 534P 0 . 6 / A D 633P 0 . 7 / A D 732G N C 8 9 C 5 22 2 Z Z E 1 2圖 3鳴器報警電路 章小結(jié) 本章 主要介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分，包括系統(tǒng)的外圍電路的設(shè)計以及功能的實現(xiàn)。分別介紹了各電路中的元件以及使用原理，每個電路是如何與單片機連接來實現(xiàn)功能的。硬件設(shè)計是一個系統(tǒng)最基本、首要的環(huán)節(jié)。同時硬件電路的設(shè)計也是和軟件密不可分 的。下面介紹系統(tǒng)軟件設(shè)計部分。 4 軟件設(shè)計 程序 流程圖 程序?qū)崿F(xiàn)功能：傳感器 檢測 是否有信號，當(dāng)在布防狀態(tài)下是 ， 傳感器將檢測到的紅外信號轉(zhuǎn)化成電信號輸入到單片機， 經(jīng)過單片機內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動聲光報警電路開始報警， 當(dāng)發(fā)現(xiàn)報警后，可以通過手動撤防按鍵來解除報警 ,之后控制人員可根據(jù)報警情況來處理之后的事情。此外本系統(tǒng)也可以進行緊急報警，在布防狀態(tài)下，按下測試鍵，系統(tǒng)也會相應(yīng)產(chǎn)生聲光報警。這也提高了本系統(tǒng)設(shè)計的可靠性和人性化的特點。 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 開 始檢 測 有 無 信 號系 統(tǒng) 初 始 化是 否 有 布 防 信 號是 否 有 撤 防 信 號布 防 程 序啟 動 聲 光 報 警是 否 按 下 撤 防 鍵結(jié) 束結(jié) 束 報 警序流程圖 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 急報警流程圖 當(dāng) 在布防狀態(tài)下時，若系統(tǒng)沒有檢測到有報警信號，但急需報警時，可手動按下“測試按鈕 ”進行緊急報警。當(dāng)需要停止報警時，按下撤防按鈕即可。緊急報警 流程圖如下： 開 始進 入 布 防 狀 態(tài)檢 測 是 否 有 信 號按 下 測 試 按 鈕啟 動 聲 光 報 警結(jié) 束是 否 按 下 撤 防 鍵停 止 報 警急報警流程圖 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 章小結(jié) 本章 主要介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計流程，可以簡而易懂的了解系統(tǒng)的工作原理，更好地幫助編程，讓讀者更容易理解設(shè)計的原理和 過程。 5 聯(lián)調(diào)與測試 件仿真 本次硬件設(shè)計過程是經(jīng)過 制作 原理圖、導(dǎo)入 制電路板以及燒寫程序等一一完成的。 設(shè)計原理是：開機等待布防鍵按下，數(shù)碼管不顯示；按下布防鍵后數(shù)碼管顯示字母 “ b” ，大約 30 秒，之后數(shù)碼管顯示熄滅，進入布防狀態(tài)（從按下按鍵到 30 秒計時到，可以重復(fù)按下布防鍵延長計時時間，不累計，指示重新計時 30 秒。也可按下撤防鍵取消布防）；數(shù)碼管“ b”熄滅，進入布防狀態(tài)；感應(yīng)模塊感應(yīng)到信號時，數(shù)碼管顯示數(shù)字 “ -” 蜂鳴器和小燈聲光報警；按下撤防鍵，數(shù)碼管顯示字母 “ c” ，蜂鳴器停止 鳴響，系統(tǒng)進入等待布防狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)處于布防狀態(tài)時，可以按下測試鍵（緊急報警）開啟報警，此時蜂鳴器和小燈聲光報警，數(shù)碼管顯示數(shù)字 “ -” 。由于在 仿真電路中， 沒有傳感器件，但根據(jù)其原理，傳感器傳送給單片機的信號是低電平，所以采用按鈕來代替也是可以的。如下圖 5示是未工作狀態(tài)下的仿真圖。 圖 5盜報警仿真圖 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 16 當(dāng)按下布防按鈕后，數(shù)碼管顯示字母‘ b’，進入布防狀態(tài)。 從按下按鍵到 30 秒計時到，可以重復(fù)按下布防鍵延長計時時間（不累計），指示重新計時 30 秒。也可按下撤銷鍵取消布防。如下圖 5示是系統(tǒng)布防狀態(tài)下的仿真圖。 圖 5防狀態(tài)仿真圖 當(dāng)測試鍵按下后，單片機 腳接收到低電平信號，進行加工處理，從而控制蜂鳴器和發(fā)光二極管進行聲光報警，此時數(shù)碼管一直顯示‘ -’符號，知道報警被停止。此時可以通過撤防按鈕解除報警，也可以通過復(fù)位按鈕，將系統(tǒng)狀態(tài)初始化。如下圖 5示，聲光報警圖。 如圖 5警狀態(tài)仿真圖 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 17 當(dāng)按下撤防按鈕后，如圖 5碼管顯示字母“ c”。 如圖 5防狀態(tài)仿真圖 件設(shè)計實現(xiàn) 本系統(tǒng)在進行仿真后可以實現(xiàn)，為了設(shè)計的完整性，則進行了實物 的焊接。通過 行重新排列，布線，修改完成 封裝，接著根據(jù) 行事物的擺放和焊接。焊接的過程中注意有的元件有正負極，例如蜂鳴器、發(fā)光二極管、極性電容。在焊接反了?？赡軐?dǎo)致功能無法實現(xiàn)。如下圖所示是我的焊接過程。 圖 5件材料 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 18 下圖是焊接好的實物，將程序燒寫進單片機，不斷地進行調(diào)試與完善，最終達到預(yù)想的想過。基本元件都顯示在外側(cè)，傳感器，聲光報警電路，數(shù)碼管，按鍵電路等。其中按鍵從左到右依次是：測試鍵、布防鍵、撤防鍵、復(fù)位鍵。下圖時按下布防鍵后，數(shù)碼管顯示字 母“ b”。 圖 5物布防狀態(tài)圖 當(dāng)布防時間 30 秒過后，數(shù)碼管不顯示，此時若傳感器探測到外界信號就會開始聲光報警。如下左圖所示，此時數(shù)碼管顯示字符“ -”，當(dāng)需要停止報警時，按下撤防鍵，報警停止，數(shù)碼管顯示字母“ c”，如右下圖所示。 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 19 圖 5物報警與撤防狀態(tài)圖 足與優(yōu)化 本系統(tǒng)剛開始的設(shè)計中只加入了一個發(fā)光二極管報警和聲音報警電路來實現(xiàn)報警功能，沒有 碼管顯示電路，沒有布防、撤防和緊急報警的功能，電路只能實現(xiàn)基本的報警功能。 在后面的改善中，經(jīng)過仿真可以實現(xiàn)后，加入了數(shù)碼管 顯示電路，增加了布防按鍵，讓系統(tǒng)更加的可靠，布防時間 30 秒，設(shè)計人員也可以根據(jù)自己的需要來改變時間，這里的布防增加也可以當(dāng)做一個延時，讓控制人員不影響傳感器的工作，當(dāng)然在實際應(yīng)用中利用導(dǎo)線也可實現(xiàn)。此外系統(tǒng)還增加了緊急報警功能，和紅外傳感器連接在單片機的同一個引腳，當(dāng)傳感器產(chǎn)生故障，或者有緊急狀況發(fā)生時，控制人員可以通過測試按鈕進行緊急報警，提高安全性。這樣的設(shè)計使系統(tǒng)更加的人性化，但系統(tǒng)人仍然存在很多的不足，我會在日后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)改善。 章小結(jié) 本章 主要介紹了系統(tǒng)硬件電路與編程電路各自的調(diào)試和檢測 以及軟硬結(jié)合以后系統(tǒng)能否實現(xiàn)設(shè)計的要求，在做了不斷的改善和增強之后，最終完成報警系統(tǒng)設(shè)計的過程。 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 結(jié)論與展望 本課題研究設(shè)計了一種 工地用的簡易防盜報警系統(tǒng) 。 在經(jīng)濟飛速發(fā)展的時代，貧富差距也在不斷拉大，導(dǎo)致了盜竊事件頻繁發(fā)生，從開始的小偷小摸，到現(xiàn)在盜賊的左岸范圍也在變大。工地上的電器設(shè)備、建筑材料等等出現(xiàn)了盜竊現(xiàn)象，工地的安全性一直是我們關(guān)注的熱點。本 防盜報警 系統(tǒng) 以 片機為 系統(tǒng)控制 核心， 采用的是被動式 紅傳感器 作為檢測器件 ， 即熱釋電紅外傳感器。它是 以非接觸方式探測人體發(fā)出的紅外 熱 輻射，并將其 轉(zhuǎn)換為 電信號輸出，同時 它還抑制 人體輻射波長以外的紅外光線與可見光的干擾 。當(dāng)有人 進入 探測區(qū)范圍內(nèi) 后，傳感器將檢測到人體紅外熱輻射信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，通過比較、放大電路以及反相器將信號傳遞給 單片機 ， 經(jīng) 過 單片機內(nèi)部軟件編程處理后，輸 本系統(tǒng) 操作簡單、 成本低廉、 安裝方便、智能性高、誤報率低 等優(yōu)點，給用戶帶來了很多的便利。 同時它的信號經(jīng)過單片機系統(tǒng)處理后方便和ＰＣ機通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。 本次設(shè)計還存在一些不足，但 隨著及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展， 我相信熱釋電紅外報警系統(tǒng)將會更進一步的發(fā)展，會應(yīng)用到更廣闊的領(lǐng)域 。 致謝 在本次畢業(yè)設(shè)計結(jié)束之際，我要發(fā)表一下自己的感想，說說我心中感謝的話和感謝的人。在剛開始的時候真的不知所措，萬事開頭難，不知道自己究竟可以選什么題目。后來合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 21 我們咨詢了王老師，在他的詳細詢問了我們的自身的能力狀況和資源現(xiàn)狀之后，給我們幾個題目現(xiàn)在的題目。接下來的時間里，王老師總是傳一些相關(guān)的學(xué)習(xí)資料給我們，讓我們可以多學(xué)習(xí)點相關(guān)知識，以便可以對設(shè)計得心應(yīng)手。后來我們成立了學(xué)習(xí)小組，定期的制定目標(biāo)，然后完成目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。在這種集體式的學(xué)習(xí)之下，我們每個人的進度都很快。王老師總是細心的給我們解答我們的疑惑。后面我們需要焊接實物，王老師為我們向?qū)W院申請材料，給我們提供給各種幫助，只要我們可以做的更好，有更好的想法，只要是為了做出更好的設(shè)計，王老師都會竟可能的滿足我們。 我真的非常感謝我的指導(dǎo)老師王老師以及過我的同學(xué)們。王老師 廣博 的知識 、嚴謹 教學(xué) 、豐富 的實踐經(jīng)驗以及靈活的教學(xué)方法讓我很是欽佩， 老師一絲不茍的指導(dǎo)和孜孜不倦的教誨讓我不斷地成長，讓我學(xué)到了很多以前沒有接觸過的東西。同時，同學(xué)的互相幫助也讓我很感動，團隊的力量是巨大的，遇到問題就解決問題，增強了和同學(xué)之 間的友誼。再次感謝所有幫助過我的老師和同學(xué)們，你們讓我受益匪淺，感恩！ 作者： 馬興芳 2015 年 月 日 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 22 參考文獻 [1] 盧鳴，王萍，郭艷．多路熱釋電紅外智能檢測報警裝置 [J]．微處理機， 2006(6)：107 [2] 吳英才，林華清．熱釋電紅外傳感器在防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J]．傳感器技術(shù) ， 2002，21(7)： 47． 48． [3] 閆軍 J]