单片机红外报警器课程设计付原理图源程序文档格式.docx
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3.元器件选型12
3.1MEGA16单片机简介12
3.2555定时器13
3.3C4069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<
iom16v.h>
voiddelay1ms(unsignedinti)
{
unsignedintj;
while(i--)
{
for(j=0;
j<
1140;
j++)
{;
}
}
voidmain()
DDRA=0XFF;
PORTA=0X00;
DDRB=0X00;
PORTB=0XFF;
DDRD|=(1<
<
7);
PORTD|=(1<
while
(1)
if(PINB==0X00)
delay1ms(20);
delay1ms(1000);
PORTD&
=~(1<
3.元器件选型
3.1MEGA16单片机简介
引脚分布
ATmega16是基于增强的AVRRISC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独立的寄存器。
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;
3.2555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.GND2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
3.3C4069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,protel99SE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。
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