单片机的红外防盗报警器设计
引言 3
一、设计方案 4
（一）设计要求 4
（二）总体设计方案 5
二、热释电红外传感器 7
（一）热释电红外传感器简介 7
（二）PIR（热释电红外探头）结构特性 8
（三）工作原理 8
（四）FIR的抗干扰 8
（五）PIR的安装要求 9
三、硬件电路设计 9
（一）信号检测与放大电路 10
（二）单片机控制晶振/复位电路 10
（三）手工暂停电路 12
（四）LED显示电路 13
（五）报警执行电路 14
四、系统软件设计 15
（一） 主程序运行流程图 15
（二）中断服务程序运行流程图 16
五、系统仿真测试 17
六、结束语 18
七、附录 19
附录1 元器件清单 19
附录2 单片机控制的红外防盗报警器原理图 20
附录3 仿真图 20
附录4 程序 21
八、参考文献 24
九、致谢 25
引言
最近这些年，经济发展迅速，人民的生活水平得到了极大的改善。随着经济能力的提高，许多家庭开始拥有了各种各样的高档家电产品，然而，看到绝大部分人的防盗意识不高，不法分子也随之多了起来，偷盗现象屡见不鲜。
因此，越来越多的居民对财产安全问题产生了担忧。这时报警器为居民解决了不少问题。然而，目前市面上的报警器虽然玲琅满目，但是都存在着种种缺点，它们价格比较昂贵、安装较复杂、防盗性能差。而本次设计的报警器采用红外技术，它制作简单，成本低，防盗 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
性能也相对比较稳定、安装隐蔽，不易被盗贼发现。接下来就让我们来认识一下这个红外防盗报警器。
一、设计方案
（一）设计要求
通过分析，该设计的要求包括以下结构：红外传感探头电路、复位电路、单片机、报警电路及相关的控制管理软件；它们之间的关系如图1所示：
图1 总体设计框图
1、需解决问题
（1）传感器的选择：由于本设计要检测是否有活动的人员，所以通过研究各种类型的传感器，比较它们的优、缺点和合理性，最终确定选择双元件热释电红外传感器。
（2）信号采集处理：由热释电红外线传感器对监测范围内的红外线进行采集，经过放大处理后并稳定输出信号。
（3）信号传输：一旦有信号产生,传感器将输出的电信号进行处理,最后发送至AT89C51单片机。
（4）报警系统：报警信号由报警系统模块分析处理，如显示异常，则发出声音报警。
2、可实现功能
当有人闯入时，热释电红外传感器将捕捉到入侵动作，红外探头会将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路处理后将信号送至AT89C51单片机，通过单片机运算处理后驱动执行报警电路发出声光警报。同时，数码管显示出报警次数。并且当警情消除后或者报警延迟10S后，报警能自动解除，也可以通过人工手动解除报警信号。
（二）总体设计方案
本设计实现的是一种基于单片机技术的红外防盗报警器。该防盗报警器通过以AT89C51单片机为工作处理器核心，外接热释电红传感器，能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射，并将其转化为相应的电信号输出，平时传感器输出低电平，当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平，此高电平输入单片机，作为单片机的外部触发信号处理，经单片机内部软件编程处理后，单片机输出控制信号，驱动声光报警电路开始报警，同时通过显示电路显示出报警次数。并且当警情延迟10S后，报警能自动解除，或者未延迟满10S时通过人工手动解除报警信号。
1、系统组成
该系统设计由硬件设计与软件设计两部分组成。硬件部分主要由单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等构成。软件部分可以划分为数据采集、键盘控制、报警和显示等子函数程序这四大模块。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地显示、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。
2、设计核心
本设计采用了AT89C51单片机，系统软件控制着整个系统工作，所以就此设计的核心来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序。。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计、调试等几个阶段，就本设计来说也包括这些过程。进程框图如图2所示。
图2 单片机应用系统研制过程框图
3、设计特点
该设计采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低，安装也比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。此装置设计的要点：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。
二、热释电红外传感器
（一）热释电红外传感器简介
热释电红外线传感器是一种被动红外探测器，它是由高热电系数材料制成的新型高灵敏度探测元件，是一种能以非接触形式检测出人体辐射红外线能量的变化，并将其转化成电压信号输出的传感器，因此能组成防入侵报警器装置。
（二）PIR（热释电红外探头）结构特性
图3 PIR内部结构图
由上图3可知热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源、偏置电阻、EMI电容等元器件组成。
本设计所用的热释电传感器采用双探测元的结构，两个极性相反、特性一致的热释电元件串联组成了红外感应源，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效应相互抵消，输出信号接近为零。辐射至传感器的红外辐射，通过安装在传感器前面的透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。
使用时Ｄ端接电源正极，Ｇ端接电源负极，Ｓ端为信号输出。
（三）工作原理
热释电红外传感器基本工作原理：人体恒温一般为37度，会发出10um左右的红外线，该传感器就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。一旦有人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，热释电红外传感器感应到红外线信号，输出热电信号，由于角度不同，两片热释电元件接收到的热量不同，热释电能量也不同，不能完全抵消，经信号处理后输出控制信号从而报警。
（四）FIR的抗干扰
a、防小动物干扰：探测器安装在一定高度处，对探测范围内地面上的小动物不产生报警。
b、抗电磁干扰：探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。
c、抗灯光干扰：探测器在正常灵敏度的范围内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射,不产生报警。
（五）PIR的安装要求
一、设计方案 4
（一）设计要求 4
（二）总体设计方案 5
二、热释电红外传感器 7
（一）热释电红外传感器简介 7
（二）PIR（热释电红外探头）结构特性 8
（三）工作原理 8
（四）FIR的抗干扰 8
（五）PIR的安装要求 9
三、硬件电路设计 9
（一）信号检测与放大电路 10
（二）单片机控制晶振/复位电路 10
（三）手工暂停电路 12
（四）LED显示电路 13
（五）报警执行电路 14
四、系统软件设计 15
（一） 主程序运行流程图 15
（二）中断服务程序运行流程图 16
五、系统仿真测试 17
六、结束语 18
七、附录 19
附录1 元器件清单 19
附录2 单片机控制的红外防盗报警器原理图 20
附录3 仿真图 20
附录4 程序 21
八、参考文献 24
九、致谢 25
引言
最近这些年，经济发展迅速，人民的生活水平得到了极大的改善。随着经济能力的提高，许多家庭开始拥有了各种各样的高档家电产品，然而，看到绝大部分人的防盗意识不高，不法分子也随之多了起来，偷盗现象屡见不鲜。
因此，越来越多的居民对财产安全问题产生了担忧。这时报警器为居民解决了不少问题。然而，目前市面上的报警器虽然玲琅满目，但是都存在着种种缺点，它们价格比较昂贵、安装较复杂、防盗性能差。而本次设计的报警器采用红外技术，它制作简单，成本低，防盗 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
性能也相对比较稳定、安装隐蔽，不易被盗贼发现。接下来就让我们来认识一下这个红外防盗报警器。
一、设计方案
（一）设计要求
通过分析，该设计的要求包括以下结构：红外传感探头电路、复位电路、单片机、报警电路及相关的控制管理软件；它们之间的关系如图1所示：
图1 总体设计框图
1、需解决问题
（1）传感器的选择：由于本设计要检测是否有活动的人员，所以通过研究各种类型的传感器，比较它们的优、缺点和合理性，最终确定选择双元件热释电红外传感器。
（2）信号采集处理：由热释电红外线传感器对监测范围内的红外线进行采集，经过放大处理后并稳定输出信号。
（3）信号传输：一旦有信号产生,传感器将输出的电信号进行处理,最后发送至AT89C51单片机。
（4）报警系统：报警信号由报警系统模块分析处理，如显示异常，则发出声音报警。
2、可实现功能
当有人闯入时，热释电红外传感器将捕捉到入侵动作，红外探头会将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路处理后将信号送至AT89C51单片机，通过单片机运算处理后驱动执行报警电路发出声光警报。同时，数码管显示出报警次数。并且当警情消除后或者报警延迟10S后，报警能自动解除，也可以通过人工手动解除报警信号。
（二）总体设计方案
本设计实现的是一种基于单片机技术的红外防盗报警器。该防盗报警器通过以AT89C51单片机为工作处理器核心，外接热释电红传感器，能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射，并将其转化为相应的电信号输出，平时传感器输出低电平，当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平，此高电平输入单片机，作为单片机的外部触发信号处理，经单片机内部软件编程处理后，单片机输出控制信号，驱动声光报警电路开始报警，同时通过显示电路显示出报警次数。并且当警情延迟10S后，报警能自动解除，或者未延迟满10S时通过人工手动解除报警信号。
1、系统组成
该系统设计由硬件设计与软件设计两部分组成。硬件部分主要由单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等构成。软件部分可以划分为数据采集、键盘控制、报警和显示等子函数程序这四大模块。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地显示、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。
2、设计核心
本设计采用了AT89C51单片机，系统软件控制着整个系统工作，所以就此设计的核心来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序。。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计、调试等几个阶段，就本设计来说也包括这些过程。进程框图如图2所示。
图2 单片机应用系统研制过程框图
3、设计特点
该设计采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低，安装也比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。此装置设计的要点：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。
二、热释电红外传感器
（一）热释电红外传感器简介
热释电红外线传感器是一种被动红外探测器，它是由高热电系数材料制成的新型高灵敏度探测元件，是一种能以非接触形式检测出人体辐射红外线能量的变化，并将其转化成电压信号输出的传感器，因此能组成防入侵报警器装置。
（二）PIR（热释电红外探头）结构特性
图3 PIR内部结构图
由上图3可知热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源、偏置电阻、EMI电容等元器件组成。
本设计所用的热释电传感器采用双探测元的结构，两个极性相反、特性一致的热释电元件串联组成了红外感应源，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效应相互抵消，输出信号接近为零。辐射至传感器的红外辐射，通过安装在传感器前面的透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。
使用时Ｄ端接电源正极，Ｇ端接电源负极，Ｓ端为信号输出。
（三）工作原理
热释电红外传感器基本工作原理：人体恒温一般为37度，会发出10um左右的红外线，该传感器就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。一旦有人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，热释电红外传感器感应到红外线信号，输出热电信号，由于角度不同，两片热释电元件接收到的热量不同，热释电能量也不同，不能完全抵消，经信号处理后输出控制信号从而报警。
（四）FIR的抗干扰
a、防小动物干扰：探测器安装在一定高度处，对探测范围内地面上的小动物不产生报警。
b、抗电磁干扰：探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。
c、抗灯光干扰：探测器在正常灵敏度的范围内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射,不产生报警。
（五）PIR的安装要求
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