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基于单片机的人体红外感应报警系统设计
【摘 要】 本设计采用单片机作为系统控制核心,以被动式红外人体感应的检测方式,把传感器检测到的信号输入单片机作为外部触发信号,通过软件编程方式控制声（蜂鸣器）光（LED 灯闪烁）报警电路的工作状态,该设计适用于室内的防盗,具有操作简便,误报率低的优点.
【关键词】 单片机 热释电红外传感器 声光报警
一、引言
随着人们对财产的安全意识越来越强,防盗产品也越来越受到重视,如何选择一款低廉,性能可靠、稳定性高且适宜居室防盗的报警系统,对有需求的人来说具有重要意义.红外线是不可见光,隐蔽性能良好,在防盗、警戒等安保装置中被广泛应用.因此本设计采取人体红外感应模块作为信号检测,并由此信号通过单片机控制报警电路.
二、电路设计
2.1 人体红外感应模块
人体红外感应模块由热释电红外传感器、BISS0001 信号处理集成芯片以及一些元器件组成.热释电传感器是对温度敏感的传感器,它由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成.热释电效应是由温度的变化而引起晶体表面电荷变化的现象.在温度稳定的环境下,没有红外线辐射时,传感器上的温度没有变化,晶体表面的电荷处于中和状态,传感器没有电压输出；当有红外线辐射时,温度上升ΔT,传感器表面的电荷相应地产生ΔV 的变化,传感器输出电压ΔV.热释电效应所产生的电荷ΔQ 会被空气中的离子结合而消失,电荷重新达到中和状态,传感器恢复无输出状态.温度的下降变化与上升变化相反,传感器表面的电荷变化与上升变化过程也相反,传感器输出信号变为-ΔV.传感器对人体活动的一个动作所输出的信号是一个正脉冲和一个负脉冲的完整波形.
人体红外感应模块的封装有3 个引脚,分别是电源引脚、输出信号引脚、接地线.把热释电传感器检测得的信号输入前置放大器进行放大,然后由电容耦合送到运算放大器进行第二级放大.再经过由电压比较器构成的双向鉴幅器处理后,检出的有效触发信号启动延时时间定时器,在延时时间段内如果有人在其感应范围活动,其输出将一直保持高电平,直到人离开后才将高电平变为低电平,输出的信号经过限流电阻进入单片机,由此进行控制指示灯和报警电路.
2.2 单片机最小系统
单片机最小系统由单片机、复位电路、时钟电路构成.当单片机系统在运行中,受到外界环境干扰出现程序跑飞时,按下复位键,内部的程序自动从头开始执行.单片机的复位包括上电自动复位和外部按键手动复位,,按下外部手动复位按键时,在单片机第9 引脚RESET 端持续给出2 个机器周期的高电平,即完成了复位.
时钟电路控制单片机的工作节奏,决定单片机的执行速度.单片机的19 脚XTAL1 端和18 脚XTAL2 端分别为反向放大器的输入和输出.一个机器周期为6 个状态周期,一个状态周期为2 个振荡周期,则一个机器周期共有12 个振荡周期,本设计的外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ,所以机器周期为1us.
2.3 按键控制电路
为区分系统设计的布防和检测两种不同的状态,电路中设置了布防键、报警键和取消报警键.当按下布防键, 30秒内,人体感应模块未开启工作,30 秒后才进入监控状态,当有人靠近时,热释电红外传感器感应到信号,输入单片机,单片机控制报警电路使蜂鸣器鸣叫报警.布防时间可由软件编程自由设置.当按下取消报警按键时,蜂鸣器停止报警.当遇到特殊紧急情况时,按下紧急报警键,蜂鸣器即可鸣叫报警.考虑到按键数目少,本设计采用独立按键方式,它具有电路连接简单,编写程序简便,稳定性好的优点.
2.4 指示灯和报警电路
布防、报警、人体感应信号这三种状态都设置了相应的LED 指示灯.当报警时,红色指示灯亮,布防时,绿色指示灯闪烁,人体感应模块检测到信号时,指示灯亮.单片机的I/O 口分别与发光二极管的阴极连接,串联一个分压电阻,因二极管的电压只需要3V 左右的电压,而单片机的供电电源为5V, 串联一个电阻就可达到分压作用.蜂鸣器外接一个PNP 三极管以起到开关作用,三极管的基极与单片机的I/O 口连接,发射极连接5V 直流电源,集电极连接蜂鸣器,当单片机的I/O 口输出低电平时,三极管的发射结导通并达到饱和状态,即可驱动蜂鸣器工作 .
三、结语
本设计研究的是基于单片机的热释电红外防盗报警器.它以非接触方式探测人体发出的红外辐射,同时能有效抑制人体辐射波长以外的红外光线与可见光的干扰,将探测得的信号转化为相应的电信号输出,再输入单片机作为外部触发信号,驱动声光报警电路.该报警系统低廉,可靠性高,安装方便,误报率低,成为居室防盗的优先选择.
基于单片机论文范文结:
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