基于單片機控制的紅外防盜報警器的設計

蘇良枝

摘 要：隨著最近幾年信息化時代到來，人們對于智能防盜的要求也變得逐漸提升，傳統(tǒng)防盜措施已經(jīng)無法滿足人們?nèi)粘Ｉ顚嶋H要求，高性能防盜報警器獲得了廣泛受眾群體。本文在研究過程中設計了基于單片機控制的紅外防盜報警器。整個系統(tǒng)由硬件設計與軟件設計兩個部分所組成。其中硬件系統(tǒng)主要包括紅外發(fā)射電路、接收電路、單片機控制電路、聲光報警電路等等。當有人進入到監(jiān)控區(qū)域之后，熱釋電紅外線傳感器就會探測到人體所發(fā)出的紅外輻射并將其轉(zhuǎn)變?yōu)槭治⑷醯碾妷盒盘?，并?jīng)過放大后輸入到單片機中，最終啟動整個報警系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件部分則是使用C語言進行編寫，對控制程序加以調(diào)試，并給出了涉及到的程序流程圖。最終到的紅外防盜報警器錯報率較低，成本較低，值得推廣。

關(guān)鍵詞：單片機;報警電路;紅外線防盜報警器

本次設計得到的防盜報警器系統(tǒng)是將紅外傳感器作為自身監(jiān)測，將蜂蜜器作為報警媒介，進而滿足現(xiàn)代化住宅的實際要求，對之前已有的家庭防盜報警系統(tǒng)加以有效改進。不但能夠滿足單一住宅用戶的防盜報警需求，同時還能夠保證防盜系統(tǒng)整體安全性不斷提升，有較高可靠性，錯報率較低。本系統(tǒng)將單片機作為微處理器，通過接口連接保證系統(tǒng)能夠與計算機連同，這種做法就能夠令計算機實施對系統(tǒng)加以控制，也更加方便用戶對報警器的管理。

一、系統(tǒng)整體方案設計

（一）系統(tǒng)功能介紹

本設計最終得到紅外防盜報警器系統(tǒng)，是當單片機作為自身控制核心，利用目前十分先進的紅外傳感器檢測技術(shù)對人體信號進行收集與檢測，在發(fā)現(xiàn)異常情況之后會進行報警。在使用本系統(tǒng)過程中，僅僅需要將設備電源連同，之后屏幕顯示器就會出現(xiàn)相關(guān)信息，之后按下對應按鍵，系統(tǒng)就會進行布防。

（二）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設計

本次設計最終得到的紅外防盜器，是完全按照功能需求以及任務書要求，在充分查閱相關(guān)文獻資料基礎(chǔ)上得到，從硬件設計角度設計了整個系統(tǒng)的硬件框架圖，如圖2-1所示。從其構(gòu)成部分看，主要包括單片機控制部分、紅外熱釋電傳感器檢測部分、LCD液晶顯示部分、按鍵控制部分、報警器部分等等。

（1）單片機部分。單片機是整個系統(tǒng)的核心組成部分，系統(tǒng)的所有控制程度都需要寫入到單片機當中，利用單片機對其他部分電路正常工作進行協(xié)調(diào)。

（2）晶振部分電路。其的主要作用就是保證單片機順利工作提供合理科學的工作時鐘信號，沒有晶振部分電路，單片機無法正常運行。

（3）復位電路。該部分也是保證單片機正常工作的重要組成部分，能夠可以在單片機上電的一瞬間輸送給單片機一個復位信號，指示單片機程序能夠重新開始運行。

（4）紅外熱釋電傳感器部分。熱釋電傳感器是一個專門用于對人體各方面信息進行檢測的傳感器，能夠判斷自身覆蓋范圍內(nèi)是否有人存在。

（5）液晶顯示部分。其的主要作用是為人機交互提供一個憑條，主要用來顯示目前報警器的實際工作狀態(tài)，用戶通過液晶顯示屏，也能夠了解到目前報警器的實際工作情況。

（6）按鍵電路部分。其的主要作用是用戶能夠通過按鍵設定出與之相對應的信息。

（7）報警模塊部分。主要作用是進行蜂鳴器報警，當覆蓋的范圍有人進入之后就會自動報警。

二、系統(tǒng)硬件電路設計

（一）單片機最小系統(tǒng)電路設計

本次設計得到的紅外防盜報警器，是將STC89C52單片機作為主要控制器。該型號單片機是一種帶8K字節(jié)的Flash存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位單位及。其內(nèi)部通過反復摩擦最終能夠得到1000多次的只讀存儲器。該型號單片機是ATMEL公司利用十分先進的儲器制造技術(shù)得到，將工業(yè)中的MCS-51輸出管腳與指令集融為一體。而STC則是該型號單片機中一款效率較高的微型控制器，其將閃爍存儲器與多功能8位CPU安裝到同一個芯片當中。

（二）LED指示燈電路與設計

本次設計的系統(tǒng)中工作指示燈主要包括兩個部分，即工作指示用燈與監(jiān)控狀態(tài)用燈。由于受到時間與精力限制，本次設計系統(tǒng)監(jiān)控部分的指示燈是又LED等進行指示，LED燈亮表示監(jiān)控器處于開啟狀態(tài)，LED燈滅，則代表監(jiān)控器處于關(guān)閉狀態(tài)。兩個電路都是由電阻與發(fā)光二極管通過串聯(lián)得到，之后再連接到單片機上，D1與單片機P3.3相連接，起到指示電路的作用，D2則與單片機P3.2相連接，用來作為監(jiān)控電路。

（三）熱釋電傳感器電路

熱釋電傳感器的主要作用就是當有人進入到布放區(qū)之后，能夠在第一時間監(jiān)測到人體信號。本次設計選用了集成熱釋電傳感器，型號為HC-SR501，這款模塊不但成本比較低，而且兼有體積小、靈敏度高等很多優(yōu)點，甚至可以人工對其靈敏度進行調(diào)節(jié)，十分適合將其安裝到家庭當中，起到防盜監(jiān)測作用。

（四）顯示模塊電路的設計

LCD1602型號顯示器在屏幕當中顯示的內(nèi)容是2行16列字體。在設備內(nèi)部存儲著160個各式各樣的字符圖形，例如數(shù)字、字符、常用符號等等，不同字符都有其對應的代碼，在使用過程中程序能夠?qū)⒋a顯示出來，之后在屏幕當中出現(xiàn)該代碼所表示的字符。整個顯示電路如圖2-5所示，從顯示電路當中能夠清楚看到目前防盜報警器的實際運行狀態(tài)。

（五）按鍵電路設計

隨著科學技術(shù)不斷發(fā)展，按鍵控制電路的種類也朝著多樣化方向不斷發(fā)展，比較常用的包括獨立式案件與矩陣式案件。獨立式按鍵在使用過程中主要是通過單片機中的I/O接口狀態(tài)判斷案件是否被按下，這種控制方式比較簡單，電路與程序不是十分繁瑣，但是也存在著一個缺點，那就是只能控制一個按鍵，如果同時按多個按鍵的話可能會導致單片機的I/O端口不足。而矩陣式按鍵在使用過程中則可以被設計成為幾行幾列的方式，案件也分行、列驅(qū)動。

（六）報警電路設計

報警電路的主要作用就是能夠?qū)κ褂谜哌M行提醒，當系統(tǒng)處于布防狀態(tài)時，如果有人進入到布防區(qū)域之后就會發(fā)出蜂鳴聲報警。通過單片機的IO端口驅(qū)動PNP形式的三極管，通過實現(xiàn)三極管的通暢與關(guān)閉，進而實現(xiàn)蜂鳴報警，而報警電路則主要是在單片機驅(qū)動而實現(xiàn)報警功能，

三、系統(tǒng)軟件程序設計

（一）主程序

主程序是整個系統(tǒng)得以順利實現(xiàn)的設計原理框架，其中全部程序都應當按照已經(jīng)制定好的流程進行設計。當系統(tǒng)接通電源之后，首先各個器件會進行初始化操作。之后會對此時傳感器是否有信號進行檢測，此時傳輸回來的信號如果判斷需要報警，就會發(fā)出蜂鳴聲，整個程序如附錄所示。

（二）中斷服務程序

中斷程序功能實現(xiàn)流程如下所示：首先，處于信用最外部的熱釋傳感器在接受到脈沖信號之后，單片機就會啟動對布防區(qū)域的監(jiān)測，判斷是否有人傳入到其中，在確定之后就會驅(qū)動報警電路報警聲音與光纖，在10s之后就會自動停止報警，之后程序開始進入到一個全新的工作周期，檢測觸發(fā)信號，等待報警繼續(xù)進行工作。另外，在使用中斷模式之后還可以實現(xiàn)持續(xù)報警10s，另外，也可以結(jié)合自身實際需要手動停止報警。

（三）報警服務程序

報警服務程序的主要功能如下所示：通過人為確定時間，10ms等待，并連續(xù)計時10次，最終得到了一個周期1s的防波信號，之后會重復整個過程，最終這列脈沖信號由單片機P3.7口輸出與報警電路連接驅(qū)動發(fā)光二極管通過1s頻率閃動，最終蜂鳴器報警。

總結(jié)

本文在研究過程中結(jié)合實際需要設計了一款基于單片機控制的紅外防盜報警器，首先對設計背景進行了詳細闡述，之后對整個控制方案進行了設計。之后在此基礎(chǔ)上，分貝對各個模塊的實現(xiàn)進行了設計。最后按照系統(tǒng)控制要求，對其進行了針對性調(diào)試工作，從最終得到的調(diào)試結(jié)果上來看，本系統(tǒng)所有功能實力實現(xiàn)。

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（福建醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院 ?福建 ?泉州 ?362000）