单片机红外报警器(课程设计)(付原理图,源程序)

1．概述    2

1．1设计背景    2

1.2报警系统的发展概况    2

1.3红外报警器的分类及原理    3

2．总体方案设计    4

2．1技术要求    4

2．2方案论证    4

2．3总体设计思路及模拟图    5

2．4硬件电路设计    6

2.4.1单片机复位    6

2.4.2信号采集电路    6

2.4.3信号驱动电路    7

2.4.4总体电路    8

2．5软件设计    10

2.5.1主程序流程图    10

2.5.2 源程序    10

3．元器件选型    12

3．1 MEGA16单片机简介    12

3．2 555定时器    13

3.3 C4069简介    14

3.4 红外发射接收管    16

参考文献    18

1．概述

 1．1设计背景

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。现在很多小区都安装了智能报警系统, 因而大大提高了小区的安全程度 , 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,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。

1.2报警系统的发展概况

现阶段，大部分工程商安装防盗报警产品时倾向于国外品牌，其中，安装的国外产品主要来自美国、日本和韩国，这三个国家的产品占据我国报警市场的近80%的市场份额。这主要是因为，在产品供给市场上，绝大部分国外品牌来自美国和日韩，防盗报警产品在这些国家的发展已经非常成熟，产品功能稳定、性能完善，再加上进入我国是时间较早，所以在我国市场上占有相当大的份额。

智能化住宅保安系统具有较高的自动化技术水平及完善的功能，安全性、可靠性高。每个住户单元的防盗、防灾报警装置通过网络系统与小区管理中心的监控计算机连接起来，实现不问断监控。安防报警包括：门禁系统、红外门磁报警、火灾报警、煤气泄漏报警、紧急求助、闭路电视监控、周边防越报警、对讲防盗门系统等。

1.3红外报警器的分类及原理

红外报警器分为主动红外报警和被动红外报警，红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。此类装置设计的要点：其一是能有效判断是否有人员进入；其二是尽可能大地增加防护范围。当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。至于报警可采用声光信号。设计的要点在于红外线信号的发射与接收部分，当有红外线信号收到时输出一个高电平信号，如果有人阻断了红外线信号，输出一个低电平信号，后续电路通过这个低电平信号启动报警。从实际看，报警信号必带有锁存功能，即当有人进入设防区域后报警信号就被锁住即使人离开，报警也将继续，直到人为的按动复位键才停止报警。

2．总体方案设计

2．1技术要求

1) 理解红外线对射防盗报警器的基本原理；

2) 列举其元件种类、特性参数等详细的数据，并比较其特性和应用条件；

3) 设计红外线对射防盗报警电路原理图，验证电路并优化电路参数；

4) 制作PCB版并调试电路；

5) 说明书内容要求设计方案正确、表达清楚，设计思路、论证方法科学合理。

2．2方案论证

报警系统一般是由入侵探测器、报警控制器和接警中心（硬件加软件）组成。它的最简单形式是本地（家庭、单位）报警系统，它的组成部分是入侵探测器和本地报警控制器，以及声光报警器。

该系统设计方案有

通过传感器检测家庭安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制报警灯和高音报警器的启动。

2．3总体设计思路及模拟图

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。

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总体设计框图所示：

总体设计框图

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、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至单片机。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。

2．4硬件电路设计

2.4.1单片机复位

单片机系统。MEGA16单片机。C0，R0和复位按钮S0手动电平复位

2.4.2信号采集电路

D1~D3为红外发射管，其负极端接与P1口，P1口设置为输出状态，当P1口为“0”时，VD1~VD6发红外光。D4~D6为红外接收管，当接收到红外光时导通 

2.4.3信号驱动电路

U2为CMOS6反相器CC4069，起驱动作用

2.4.4总体电路

2．5软件设计

2.5.1主程序流程图

2.5.2 源程序

#include

void delay1ms(unsigned int i)

{

 unsigned int j;

 while(i--)

 {

  for(j=0;j<1140;j++)

  {;}

  }

}

void main()

{

 DDRA=0XFF;

 PORTA=0X00;

 DDRB=0X00;

 PORTB=0XFF;

DDRD|=(1<<7);

PORTD|=(1<<7);

 while(1)

 {

  if(PINB==0X00)

  {

  delay1ms(20);

  if(PINB==0X00)

  {

   while(1)

   {

PORTD|=(1<<7);

    delay1ms(1000);

PORTD&=~(1<<7);

    delay1ms(1000);

    }

   }

}

}

}

3．元器件选型

3．1 MEGA16单片机简介　　 

引脚分布

　　ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16 的数据吞吐率高达 1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

　　AVR 内核具有丰富的指令集和 32 个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的 CISC微控制器最高至 10倍的数据吞吐率。

　　ATmega16 有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512 字节 EEPROM，1K字节 SRAM，32 个通用I/O 口线，32 个通用工作寄存器，用于边界扫描的 JTAG 接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益 (TQFP 封装 ) 的 ADC ，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个 SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。 工作于空闲模式时 CPU 停止工作，而 USART、两线接口、 A/D 转换器、 SRAM、 T/C、 SPI 端口以及

　　中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态；ADC噪声抑制模式时终止CPU 和除了异步定时器与ADC以外所有 I/O 模块的工作，以降低 ADC 转换时的开关噪声； 

3．2 555定时器　

555 芯片是定时器,是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 

。

<555引脚图>

555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.

555属于cmos工艺制造. 

555定时器引脚

1. GND  2 触发   3 输出  4 复位   5 控制电压   6 门限(阈值）   7 放电   8 电源 Vcc

3.3 C4069简介

CC4069由六个COS/MOS反相器电路组成。此器件主要用作通用反相器、即用于不需要中功率TTL驱动和逻辑电平转换的电路中。

简要说明：  

CC4069 是由六个 COS/MOS反相器电路组成，此器件主要用作通用反相器，即用于不需要中功率TTL驱动和逻辑电平转换的电路中。 

推荐工作条件： 

电源电压范围…………3V～15V 

输入电压范围…………0V～VDD 

极限值： 

电源电压…...－0.5V～18V 

输入电压……－0.5V~VDD+0.5V  

输入电流…………….±10mA  

储存温度…………－65℃～150℃ 

引出端符号： 

1A～6A    数据输入端 

VCC            正电源 

Vss            地 

1Y～6Y    数据输入端 

引脚俯视图：

3.4 红外发射接收管

红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。 

红外对管原理图

人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光，常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通φ5mm发光二极管相同，只是颜色不同。一般有透明、黑色和深蓝色等三种。

接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。

参考文献

[1] 江月松主编，光电技术与实验，北京理工大学出版社，2000年。

[2] 赵广林，protel99 SE电路设计与制版，电子工业出版社，2005年。

[3] 康华光，模拟电子技术基础，高等教育出版社，2004年。