紅外線電子防盜網(wǎng)設(shè)計對人體體溫敏感，有效檢測區(qū)間是小于120°錐角，7m之內(nèi)。在HC-SR501后設(shè)置有紅描繪設(shè)計模擬電路圖時是采用了Protues8應(yīng)用程序，實現(xiàn)調(diào)節(jié)測試實體電路板前的模擬關(guān)鍵詞：單片機，keil,紅外防盜，報警器1緒論 3 31.2紅外傳感器 31.2.1紅外傳感器的含義 41.2.2紅外傳感器的分類 4 4 51.2.5紅外傳感器的性能參數(shù) 51.3研究意義 7 72系統(tǒng)總體設(shè)計 82.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 82.2方案設(shè)計 8 92.3.1單片機的選型 9 3硬件部分設(shè)計 3.1總電路圖 3.3ST89C52單片機系統(tǒng) 3.3.1晶振電路和復(fù)位電路 3.4紅外對射傳感器模塊 3.5紅外熱釋電傳感器模塊 3.5鍵盤電路 3.6報警電路 3.6.1聲音報警電路 3.6.2燈光報警電路 3.7電源供電模塊 3.8GSM模塊 4軟件部分設(shè)計 4.1主程序流程圖 5proteus仿真 21 5.2仿真電路圖 215.3仿真結(jié)果調(diào)試 5.3.1電路的檢查以及軟件的下載 215.3.2仿真測試結(jié)果 5.3.4仿真結(jié)果整理 255.3.4仿真中出現(xiàn)的問題 256實物成果 6.1實物圖 266.2調(diào)試過程 6.2.1調(diào)試前的準備 266.2.2進行調(diào)試 266.3調(diào)試遇到的問題 隨著科技水平快速提高，大眾生活有了明顯改善，對個人財產(chǎn)安全越來越重視，因此對防盜設(shè)施標準也越來越嚴格，期望獲得更全面、更高級防護，避免遭受不必要經(jīng)濟損失。在相關(guān)標準日益嚴格背景下，傳統(tǒng)防盜設(shè)施譬如防盜門、電網(wǎng)門等等，逐漸暴露大量缺點，安全防護能力始終有限，難以解決當今社會發(fā)展要求。有鑒于此，針對上述傳統(tǒng)防盜設(shè)施種種缺陷，亟需研發(fā)一款更理想防盜設(shè)施，體現(xiàn)易于安裝維護、隱蔽性強、可靠性好等特點，才能真正解決廣大用戶實時至今日，通過人們不懈研究與探索，使得防盜設(shè)施種類越來越豐富，譬如開關(guān)電子、壓力觸發(fā)式等等，但大部分均有著各種短板和弊端，實用效果差強人意，在社會關(guān)注度日益提高的今天，漸漸無法滿足人們實際需求，必須盡快提出更科學解決方案。防盜報警系統(tǒng)主要通過物理手段或者電子科技，自動檢測并提示防控區(qū)域內(nèi)各種非法活動，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，確保人身及財產(chǎn)安全獲得更大保障。[2]紅外防盜網(wǎng)則靈活運用紅外線諸多特點，譬如不可見光、保密與隱蔽性好等特點[3,同時還具備穩(wěn)定性高[41、安裝方便、體積小5的特點。憑借這些良好特點，通過紅外線實施紅外監(jiān)控，不但具有非常好的隱蔽性，白天和黑夜都能使用，設(shè)計紅外線防盜網(wǎng)，本質(zhì)上就是要構(gòu)造出紅外線監(jiān)測控制警報系統(tǒng)，若產(chǎn)生了應(yīng)急狀況則就可動態(tài)通知到有關(guān)人員，同時還可自行呼叫警報。國內(nèi)的報警器基本都是以超聲波、紅外發(fā)射/接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ)。從單一封閉式、被動型安全防范模式向多元化、綜合化、電控化以及紅外報警處理方向發(fā)展。國外的紅外報警器大多數(shù)都是采用先進技術(shù)，其功能也非常先進。其中包括被動式熱釋電型紅外報警器，紅外監(jiān)控無線報警器，超聲波防盜報警器，紅外線防盜報警器，高靈敏紅外報警器，觸摸式防盜報警器等等。目前國際上應(yīng)用最多的是主動紅外對射總線制報警主機的方式，這種方式具有技術(shù)成熟、可靠性高、易擴展、操作簡便、經(jīng)濟性好等優(yōu)點。紅外線防盜報警系統(tǒng)借助紅外線傳輸指令，具備高效、準確等優(yōu)點，目前受到諸多領(lǐng)域高度重視，其在各行各業(yè)中被大規(guī)模的普及使用，如工控、軍事、家電等。結(jié)合實際情況來看，人為防護模式常常面臨各種因素掣肘，容易引發(fā)安全漏洞與失誤問題，同時占用大量人力資源，成本相對較高，不符合經(jīng)濟性原則。因此，配置該系統(tǒng)已成為一項重要安全保護措施，應(yīng)當引起人們足夠重視。在配置該系統(tǒng)后，若是監(jiān)測到有侵入人員則就立即形成警報提醒，就如同在關(guān)鍵范圍結(jié)合實際情況來看，它可檢測人或生物發(fā)射紅外線再輸出電信號，經(jīng)分析處理即可得到所需結(jié)果。通過熱釋電材料自發(fā)極化強度隨外界溫變出現(xiàn)電荷移動性質(zhì)，非接觸式測量人體輻射紅外能量，再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，采取電壓或電流形式輸出，同時利用功放進行處理，實現(xiàn)控制電路目標。目前它已被人們用在諸多領(lǐng)域中，發(fā)揮著極其重要作用，譬如防盜報警、自動控制、遙測等方面，均能發(fā)現(xiàn)它工作原理是部分半導(dǎo)體材料接收入射光后，會形成光子效應(yīng)，材料電學性質(zhì)隨之改變。只需針對這種改變進行檢測，能夠判斷紅外輻射強度，借此達到預(yù)期應(yīng)用效果。這類傳感器基本特征是靈敏度好、響應(yīng)快且頻率高。但應(yīng)用階段有著局限性，通常需要用于低溫條件下，檢測波段很窄。按照市場發(fā)展現(xiàn)狀來看，它主要包含如下四種型式：1、外光電型光輻射到部分材料表面后，如果入射光光子能量很大，可以讓材料電子從表面逸出，此即為外光電(或光電子發(fā)射)效應(yīng)。其響應(yīng)非?？欤ǔH用數(shù)毫微秒，因此檢測效率非常高，可滿足實時性要求。2、光電導(dǎo)型紅外輻射至部分半導(dǎo)體材料表面后，材料內(nèi)一部分電子與空穴會由原先不導(dǎo)電束縛態(tài)轉(zhuǎn)化成可導(dǎo)電自由態(tài)，大幅提高材料導(dǎo)電率，此即為光電導(dǎo)現(xiàn)象，借此可制作對應(yīng)傳感器。但在實踐應(yīng)用過程中，必須考慮相應(yīng)要求，也就是必須制冷與施加相應(yīng)偏壓，否則響應(yīng)率變小，噪聲嚴重，響應(yīng)波段變窄，造成器件遭到不同程度破壞，因此使用條件相對嚴格。3、光生伏特型紅外輻射到部分半導(dǎo)體材料PN結(jié)后，PN結(jié)中電場影響下自由電子會進入N區(qū)，若PN結(jié)開路，那么其兩端會形成1個附加電勢，被人們叫做光生電動勢，借此可制作對應(yīng)傳感器。4、光磁電型紅外輻射到部分半導(dǎo)體材料表面后，半導(dǎo)體材料中有些電子與空穴朝內(nèi)擴散，此時如果被強磁場影響，會分別偏向一方，由此形成開路電壓，此即為光磁電效應(yīng)，借此可制作出特定傳感器。1.2.5紅外傳感器的性能參數(shù)1、電壓響應(yīng)對紅外線輻射實施調(diào)制處理后，其會傳輸?shù)絺鞲衅髦袀鞲衅髦械挠行Ы缑?，設(shè)備輸出電壓比上輻射功率，以Rv來表示，如下。圖1.1響應(yīng)波長范圍結(jié)合上圖進行說明，曲線1、2分別是熱電、光子傳感器RV曲線(前者和(1)響應(yīng)波長范圍反映出Rv和輻射波長間關(guān)系，可采用(2)一般情況下，峰值波長和最高響應(yīng)率互相匹配。若Us恰好等于器件自身噪聲電壓，那么此時紅外5、比探測率更高產(chǎn)品。其中，89C52是一款低電壓、性能強大CMOS8位MCU,內(nèi)置4KFPEROM。在1996年，德州儀器公司研發(fā)出了MSP430系列單片機，并在同年將其推廣到市場內(nèi)，占據(jù)了16位組合信號處理器的市場份額，擁有損耗少等優(yōu)心研究內(nèi)置式單片機?，F(xiàn)階段廣泛應(yīng)用的單片機系列有兩類，一是STM32系列單片機，二是51系列單片機。表2.151和STM32單片機性能比較內(nèi)核地址空間片內(nèi)ROM/RAMROM是2K-64K,ROM是20K-1MB,外設(shè)三個Timer和一個串口AD,DA,Timer,WWDG,IWCRC,DMA,IIC,SPI,USART等遵從表2.1的內(nèi)容進行分析可明確，相較于51系列單片機，STM32系列單突出的易學性。這次設(shè)計是引用89C52型號的芯片，根本的理由是在《單片機模式，同時51MCU自身性能可充分滿足本設(shè)計各項需求，換言之，既能有效解主要的思路為首先紅外熱釋電傳感器觸發(fā)，然后觸發(fā)紅外對射傳感器再報警，這樣可以極大地降低誤報警觸發(fā)的幾率。報警的方式采用了多種報警方式同時觸發(fā)，包括LED指示燈、蜂鳴器、OLED顯示屏、短信通知等方式。在報警時為每個紅外對射傳感器標有編號，這樣可以更直觀地得知觸發(fā)報警的是哪一個傳感器。圖3.2為應(yīng)用場景模擬圖，其中P1HC-SR501,P2-4是紅外對射傳感器(數(shù)量按實際需求來定)。圖3.2紅外對射傳感器不同的放置方案方案(1):紅外對射傳感器與紅外熱釋電傳感器在Y軸方向依次排列，適用于走廊、過道等狹長的范圍，此時可以通過報警的紅外對射傳感器的編號來得知入侵者向前行進的路程。方案(2):紅外對射傳感器與紅外熱釋電傳感器在同一平面中依次排列，即較為通常意義上的防盜網(wǎng)，適用于大門口或墻邊。方案(3):以方案(1)中的樣式為一組，紅外對射傳感器圍繞被保護物體展開，每一面上都有一組，根據(jù)不同的面修改報警的標號。這樣可以輕松知道是物體的哪一面遭到入侵，適用于保護展覽中的貴重物品等。ST89C52屬于一款低功耗、性能強大MCU,當下在MCU市場占據(jù)重要地位，依托功能、性能兩方面優(yōu)勢，受到廣大用戶認可和青睞，而且完全符合本設(shè)圖3.8按鍵電路參考上圖來進行論述，獨立鍵盤兩邊會與單片機的輸入輸出端口及地線進行連接，按下按鍵后，輸入輸出端口的高電位會跳變至低電位，以此來判定按鍵有無閉合。蜂鳴器是極為普遍的發(fā)聲元件，在大眾生活中是非常常見的.按照接入到蜂需要，本次選擇前者來實現(xiàn)。電路圖如圖3.9所示。圖3.9聲音報警電路開關(guān)是PNP三極管，并且是低電位的情況下工作，限流電阻是有10K的阻值，若是三極管基極采集到源自MCU的低電位信號時就能連通工作，蜂鳴器立即動作，發(fā)出提示聲，相反正常截止，不會產(chǎn)生動作，沒有提示聲。3.6.2燈光報警電路相較于一般的二極管，LED燈同樣也有單向?qū)щ姷奶卣?，不過因為驅(qū)使發(fā)光二極管的工作電壓并不高，故在應(yīng)用時要接入限流電阻。LED燈便是LED主要應(yīng)用形式，相較傳統(tǒng)燈具而言，具備如下說明的特性：1)保護環(huán)境；結(jié)合上圖進行說明，GSM模塊主要把GGSM射頻/基帶處理芯片、功放等集成到1塊線路板實現(xiàn)，擁有單獨OS、GSM射頻/基帶處理以及規(guī)范接口模塊。在實踐應(yīng)用方面，擁有基于GSM網(wǎng)絡(luò)通信的各種功能，譬如傳輸SMS短信，語音交流，GPRS通信等，可滿足本設(shè)計要求。3.9OLED模塊事事事部事材料便發(fā)光。OLED顯示屏可視角大、功耗少，此外OLED還擁有自發(fā)光、無須背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、快速反應(yīng)、適用溫度區(qū)間大等良好特性。先考察1286屏均為LCD,要求背光、功耗偏大，但OLED功耗偏小，更有利于滿足小系統(tǒng)需求。二者發(fā)光材料有所差異，各種場景下OLED表現(xiàn)更出色，因此更適合本次設(shè)計。VCC:電源正極；GND:電源地；SCL:IIC時鐘線；4軟件部分設(shè)計在設(shè)計匯編程序前，先要對本系統(tǒng)整體的框架進行描繪編制，實際內(nèi)容參考否熱釋電檢測到人否是否紅外對射否是圖4.1主程序流程圖具體代碼見附錄5.1proteus軟件介紹5.2仿真電路圖圖5.1仿真電路圖5.3仿真結(jié)果調(diào)試精簡易懂。結(jié)束接線電路圖操作后，要對單片機進行雙擊，使得其可自行載入軟件程序，具體內(nèi)容參考圖5.2,同時在ProgramFile位置選用前期已完成的程序編碼加以燒錄?！醪贿M行仿真(S□不進行PCB布版L)編輯固件(舊)□附加層次模塊(M)隱藏通用管腳G□使用文本方式編輯所有屬性(A)HideAll隱藏□No圖5.2軟件下載界面5.3.2仿真測試結(jié)果按下開始按鈕后彈出模擬短信接收界面的彈窗，同時OLED顯示屏中顯示“沒有人”字樣，指示燈不亮，蜂鳴器不響。圖5.3點擊開始后的仿真界面此時按下布防按鈕OLED顯示屏顯示“布防”提示，指示燈不亮，蜂鳴器不響。圖5.4按下布防按鈕后OLED的顯示情況當紅外熱釋電感應(yīng)到有人經(jīng)過以后(用按鍵按下來模擬有人經(jīng)過時的狀態(tài)),OLED顯示屏中的“沒有人”字樣調(diào)整為“有人”,但是不觸發(fā)報警，僅表示有圖5.5紅外熱釋電感應(yīng)到人以后OLED的顯示情況響，OLED顯示屏顯示遭到入侵的紅外對射傳感器的標識，同時遭到入侵”。圖5.6紅外對射也感應(yīng)到人時進行報警同理，當其他紅外對射遭到入侵時同樣進行報警，指示燈亮，蜂鳴器響。圖5.7當紅外對射均遭到入侵時的報警若按下布防鍵后紅外熱釋電未感應(yīng)到人但紅外對射傳感器遭到入侵則不報警，指示燈不亮，蜂鳴器不響。圖5.8只有紅外對射觸發(fā)時不報警若未進行布防而兩種傳感器均遭到觸發(fā)時依舊不報警。若按下手動報警按鈕則聲光報警器進行報警，指示燈亮，蜂鳴器響，OLED顯示屏提示入侵，但不會發(fā)送短信。圖5.9按下手動報警按鈕后的狀態(tài)表5.1仿真測試結(jié)果匯總測試動作實現(xiàn)結(jié)果初始狀態(tài)。OLED顯示“沒有人”,指示燈不亮，蜂鳴器不響。按下“布防”按鈕。OLED顯示“布防”字樣。OLED中“沒有人”變?yōu)椤坝腥恕?指示燈不亮，蜂鳴器不響。且紅外對射感應(yīng)到人。響，并發(fā)送短信“X號遭到入侵”。布防狀態(tài)下熱釋電未感應(yīng)到人但紅外對射感應(yīng)到人。OLED仍舊顯示“沒有人”,指示燈不亮，蜂鳴非布防狀態(tài)下熱釋電感應(yīng)到人。OLED中“沒有人”變?yōu)椤坝腥恕?指示燈不亮，蜂鳴器不響。非布防狀態(tài)下熱釋電感應(yīng)到人且紅外對射感應(yīng)到人。OLED無變化，指示燈不亮，蜂鳴器不響(布防任意狀態(tài)下按下手動報警按鈕。到入侵，指示燈亮，蜂鳴器響，不發(fā)短信。沒有接線5V工作電源及地線，造成初期調(diào)節(jié)測試的過程中沒有產(chǎn)生設(shè)想的現(xiàn)象，耗費較長的周期來檢測電路接線。在應(yīng)用電阻時也沒有科學的規(guī)劃，因為沒有合理選用電阻值引發(fā)LED燈的運作產(chǎn)生異常。同時由于O