基于单片机红外人体感应报警器的设计

作者：卢宇 蔡彬彬

来源：《大东方》2017年第06期

        摘要：本文设计的是基于51单片机的红外传感器报警系统。与其他的报警系统相比，我们设计的系统可进行实时监控，灵敏度更加高，性能更加稳定，便于今后的升级维护，同时也为今后的报警系统提供了一种切实的可行方案，并对其他嵌入式应用系统提供了一个很好的参考。

        关键词：红外传感器 单片机 报警系统

        人们生活水平的提高总会伴随着物质财富的充裕，因此防盗意识应该成为人们生活当中的一种基本常识。本设计基于51单片机设计一款红外传感器报警系统，以51单片机作为运算和控制中心，使用灵敏度高的红外传感器进行数据的采集，将采集到的信号转变为电信号并送到单片机进行处理，然后以蜂鸣器和LED灯作为输出报警装置，设置出一个高效节能，简单方便，价格合理，灵敏度高和性能稳定的报警系统。由于本系统使用的热释电红外传感器能够以非接触的方式检测出人体辐射出的红外线，而红外线我们人眼在一般情况下是看不见的，因此本系统有很强的保密性和隐蔽性，故在防盗和警戒等安保系统中将会有非常广泛的应用。

        一、元器件的介绍

        本设计采用STCC52为主控芯片，它是由STC公司所生产的一种具有低功耗以及高性能特点的CMOS 8位的微控制器，同时是8K的系统可编程的Flash 存储单元。它使用了经典的MCS 51指令系统，并做了许多的改进，使它能向下兼容传统的51单片机并且具有许多51单片机所不具有的功能。第二是单片机最小系统 ，它也称为最小应用系统，它是指用最少的元器件组成的可以使单片机正常工作的最小的系统。对于STCC51单片机来说，最小系统一般包括单片机、复位电路、晶振电路这三个基本单元。其次是人体感应模块，它是由热释电红外传感器、菲涅尔透镜组成，检到当周围有人活动时，人体辐射出的一定波长的红外线经过菲涅尔透镜，经过菲尼尔透镜的聚焦和放大作用，它能将一个微弱的人体红外辐射信号放大70分贝，从而方便热释电红外传感器的检测，同时将检测范围和灵敏度提高到一个更高的水平，而热释电红外传感器则将放大后的红外信号转换成电信号输出。

        二、硬件电路设计

        设计的硬件设计的原理框图如图1所示。系统主要包含四个部分，分别是人体感应模块即红外探测部分、按键控制部分、主控部分以及报警模块部分。其中红外探测部分负责信息的采集，主控部分负责信息的处理，按键部分可以实现我们对系统的便捷控制，报警模块部分则指示相应的监测结果。

        三、系统的程序实现与调试

        图2是系统的主程序工作流程图。程序初始化后，通过布防按键的参数设置（按下与否），对红外探测器检测到的信号进行传递和处理，然后输出到报警模块进行报警信息的输出。

        在测试过程中发现，当满足警示条件时，蜂鸣器发出的声音比较小，LED发出的灯光也较暗，分析其原因，发现我们使用的是4.5V压降大小作为电源，电压值相对较小，因此造成指示模块的元器件工作异常，当我们更换更小的压降电阻（压降电阻即与LED串联的电阻以及接在三极管基集的电阻）的时候，情况得到改善，基本能够正常工作，但也有不足之处：

        ①单片机的正常工作电压是5V，本系统中处于设计方便和携带灵活的考虑，只用4.5V的电压进行测试，略微不够，再者后期电池的更换也比较麻烦、电池的压降也会随着使用时间改变。②在进行较远距离的测试的时候，测试灵敏度受到一些影响。③系统的功能尚且不能多样化，智能化程度也相对不足，比如只实现发声发光等比较基础的小功能，不能进行语音、屏幕输出提示等。

        针对这些问题，提出拟解决方案：①换用输出电压更加接近5V的电源，或者电源使用更加稳定的USB接口作为输入，以达到更加稳定的性能。②考虑更换成灵敏度更加高、测试距离更加远的红外传感器。③设计出更多人性化、更方便用户使用、更加深入人心的功能，优化系统和程序，使用喇叭和屏幕等代替蜂鸣器和 LED灯进行输出显示。

        总结，本设计的51单片机人体感应红外报警器具有制作简单、成本低、安装比较方便，而且具有比较稳定的预警功能、抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠和隐蔽性强等诸多优点。它可以实现实时改变报警距离，模块化设计便于今后的升级和维护，为今后的报警器系统提供一种切实的可行方案，并对其他嵌入式应用系统有很好的参考价值。在电子信息化的时代，人们生活水平提高的同时，防盗意识也会得到进一步的提升，红外防盗报警器的应用在将来的社会中也将会得到更加广泛的应用。

        参考文献

        [1] 李建忠.单片机原理及应用.西安： 西安电子科技大学出版社，2002. 106-155

        [2] 张鹏，王雪梅.单片机原理与应用实例教程.北京： 海洋出版社，2008. 221-226

        [3] 李行善.基于串口组件的体系结构[J].电子串口与仪器学报，2010（08）：15-16.

        [4] 姜道连等.用于ATC51设计红外报警器的设计与制作[J].国外电子元器件，2010（12）：31-34.

        作者简介：

        卢宇（1994年--），男，壮，广西大学行健文理学院2013级学生，

        蔡彬彬（1995年—），男，汉族，广西大学行健文理学院2013级学生。

        （作者单位：广西大学行健文理学院）