红外线防盗报警器设计报告.doc

0 《电子技术综合设计》设计报告设计题目: 红外线防盗报警器组长姓名: 宋树森学号: 04131405 专业与班级: 信电学院信息 13-4 班姓名: 伍勇学号: 04131409 专业与班级: 信电学院信息 13-4 班时间: 2015 ~ 2016 学年第( 1 )学期指导教师: 袁小平成绩:日期: 2016-1-2 1 红外防盗报警器成员: 伍勇宋树森专业班级:信息 13-4 班一、设计要求(1) 该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、报警等模块子函数。(2) 本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、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。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。(3) 系统可实现功能。当人员外出时,可把报警系统设置在外出布防状态,探测器工作起来, 当有人闯入时, 热释电红外传感器将探测到动作, 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 AT89C51 单片机,经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。二、方案设计 总体设计思路方案一:利用模拟电子电路构成被动红外线报警器。系统主要有红外线传感器,信号放大电路,电压比较器,开机延时,音响报警延时和 12V 电源组成。被动红外线感应报警器的红外感应源采用热释电原件,这种元件在接收到人体红外线辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡,向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能产生报警信号。方案二:利用模拟构成主动红外线入侵报警器。主要由发射机和接收机组成,发射机是由电源,发光源和化学系统组成。接收机是由光学系统,光感传感器,放大器,信号处理器等组成。主动红外线报警器是当有人侵入该警戒时,红外线束被遮挡,接收机收到的红外线信号发生变化,提取这一变化,经放大和适当处理,控制器发出的报警信号。目前此类报警器有二光束,三光束还有多光束的红外栅栏等。一般应用在周界防范居多,最大的优点就是防范距离远。 2 选定方案方案二的主动式红外线报警器的硬件电路相比于方案一较为复杂。由于是毕业设计,在设计过程中要以电路原理为主题,因此在电路元件和模块的选择上尽量采用通用,基础的元件,避免采用大规模的集成电路来设计电路。综上所述,选择方案一。组成框图如下: 图 2-1 人体红外线感应报警器组成框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。硬件主要包括单片机系统,热释电红外传感器探头,放大比较电路,控制显示电路, 鸣叫报警电路等部分。软件部分主要包括热释电红外传感器输出信号的采样及 A/D 转换模块,数据分析算法模块,信息识别模块。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2总体设计框图所示: 图 2-2 总体设计框图 3 处理器采用 51 系列单片机 AT89C51 。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 AT89C51 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。当报警延迟 10s 一段时间后自动解除,也可人工手动解除报警信号,当警情消除后复位电路使系统复位,或者是在声光报警 10s 钟后有定时器实现自动消除报警。三、具体电路模块设计 热释电红外传感器本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。其工作电路原理及设计电路如图1所示, 电源端利用 C1和R2来稳定工作电压,同样输出端也多加了稳压元件稳定信号。当检测到人体移动信号时,电荷信号经过 FET 放大后,经过 C2,R1的稳压后使输出变为高电位,再经过 NPN 的转化,输出 OUT 为低电平。 RS Y2 Y1 R1 R2 C2 C1 R3 R4 Q2 NPN Q1 FET Vcc VCC 3v 12v OUT 图 3-1 热释电红外传感器原理图 4 放大电路的设计如图 2所示为最基本的放大电路,Vi是输入电压信号,Vo是输出放大的电压信号。图 3-2 放大电路图 时钟电路的设计 XTAL1 和XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器