目錄基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)的整體設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u11474基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)的整體設(shè)計(jì) 1315361.1設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu) 13591.2主控芯片的選取 285731.3紅外檢測(cè)部分的選型 2217551.4顯示電路的構(gòu)成 2152141.5聲音提示電路 342891.6按鍵電路 352381.7電源電路的構(gòu)成 41.1設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)要完成基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)，需要先對(duì)設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣才能思路更清晰、頭腦更清楚。如圖2-1所示，紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)主要包括對(duì)室內(nèi)人體紅外信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析，將結(jié)果顯示在LCD液晶屏上實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。從圖2-1中可以看出本系統(tǒng)的組成部分。單片機(jī)熱釋電紅外報(bào)警器的整個(gè)電路系統(tǒng)可分為:動(dòng)力部分、控制電路、紅外檢測(cè)電路、LCD顯示電路和蜂鳴器指示報(bào)警模塊。本設(shè)計(jì)使用AT89C51作為主控芯片，通過(guò)人體熱釋傳感器檢測(cè)時(shí)候有人接近，并把接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電源信號(hào)傳輸?shù)降絾纹瑱C(jī)的I/O輸入輸出端口進(jìn)行檢測(cè)、判斷，系統(tǒng)還設(shè)立了LCD進(jìn)行計(jì)時(shí)和顯示，并設(shè)置了三個(gè)獨(dú)立按鍵進(jìn)行選擇輸入，通過(guò)按鍵選擇工作模式。圖2-1系統(tǒng)框圖1.2主控芯片的選取基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)、采集及時(shí)、AD轉(zhuǎn)換精度高、速度快。綜合性能以及成本的角度，共提出兩種方案。方案一：選取51系列的AT89C51單片機(jī)。51系列的單片機(jī)是我們?cè)诖髮W(xué)期間接觸次數(shù)最多的一款單片機(jī)，它較容易上手，但是每款產(chǎn)品都有優(yōu)缺點(diǎn)，適用的產(chǎn)品領(lǐng)域不同。51單片機(jī)可以將程序?qū)懭雱h除次數(shù)達(dá)到一千次之余，足夠一款產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。帶有兩個(gè)十六位可以定時(shí)和計(jì)數(shù)的定時(shí)器。雖然AT89C51單片機(jī)的主頻和I/O口有限制，但對(duì)于本設(shè)計(jì)來(lái)講足夠滿足設(shè)計(jì)要求。方案二：選取STM32F103RCT6。STM32單片機(jī)對(duì)于我們來(lái)講也并不陌生，因?yàn)楝F(xiàn)在專業(yè)逐漸在往嵌入式方向靠攏。該單片機(jī)內(nèi)的內(nèi)存有256K，這會(huì)讓大型多行代碼的程序能夠有足夠的空間，來(lái)保證運(yùn)行的平穩(wěn)性。工作溫度：-40°C~85°C，適用于正常環(huán)境下的使用。此單片機(jī)I/O口數(shù)量眾多，且單片機(jī)特性是能夠?qū)/O口重復(fù)使用。其還有三個(gè)串口接口，串口是單片機(jī)程序入門(mén)的必經(jīng)之路，一般的模塊與單片機(jī)通訊絕大部分是利用串口進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。內(nèi)部具有RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘獨(dú)立定時(shí)器，相比于傳統(tǒng)的51單片機(jī)來(lái)講，該芯片性價(jià)比極高。功能的強(qiáng)大帶來(lái)的是成本上的提高，在我們還是學(xué)生的階段就應(yīng)該將成本考慮在我們?cè)O(shè)計(jì)的范疇內(nèi)。例如本畢設(shè)只外置了一個(gè)傳感器，一個(gè)LCD和一個(gè)蜂鳴器。外設(shè)對(duì)于設(shè)計(jì)來(lái)講并不算復(fù)雜，32單片機(jī)的很多功能都沒(méi)有用到，所以也可稱為是一種資源的浪費(fèi)、成本的浪費(fèi)。綜合系統(tǒng)性能以及可靠性的角度，選取方案一為基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的主控制器的選取。本裝置的主要控制電路的核心是AT89C51系統(tǒng)，組成部分是含CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時(shí)鐘和I/O接口REF_Ref21126\r\h[1]。此型號(hào)體積小、價(jià)錢(qián)實(shí)惠、牢靠性高、開(kāi)發(fā)和拓展方便，是不可多得的開(kāi)發(fā)器件。綜合以上分析，我們采用這款芯片進(jìn)行本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。1.3紅外檢測(cè)部分的選型基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)對(duì)紅外檢測(cè)部分選擇的器件是人體熱釋電傳感器。主要是采集人體的紅外信號(hào)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳遞到單片機(jī)中去，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的采集轉(zhuǎn)化功能。并將檢測(cè)結(jié)果顯示到液晶屏上。熱釋電紅外傳感器將檢測(cè)的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)作為輸出，在電路中，輸出電壓或者電流信號(hào)的形式，并對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行處理進(jìn)而控制電路REF_Ref21678\r\h[2]。本模塊使用紅外線檢測(cè)技術(shù)，并具有控制的自動(dòng)能力，它具有很高的靈敏度，并且它的工作電壓低、牢靠性強(qiáng)，接法較為容易，所以我們選用此模塊作為紅外檢測(cè)的器件。1.4顯示電路的構(gòu)成經(jīng)過(guò)查閱資料以及對(duì)整體設(shè)計(jì)的理解，提出了兩種顯示電路的方案。方案一:采用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。方案二:采用LCD顯示屏進(jìn)行顯示。經(jīng)過(guò)權(quán)衡取舍，最終選用方案二為本設(shè)計(jì)的顯示部分。首先要明確該設(shè)計(jì)需要顯示什么具體的現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)中主要顯示按鍵狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)等信息。若采用數(shù)碼管顯示不易被用戶讀取，而且數(shù)碼管時(shí)刻在變化，用戶看起來(lái)十分的不舒服。數(shù)碼管與LCD的原理基本相同，都是通過(guò)內(nèi)部二極管發(fā)光，只不過(guò)數(shù)碼管的二極管個(gè)數(shù)更多，所需功率更大，而且價(jià)格較貴。故數(shù)碼管不適合本設(shè)計(jì)。在顯示信息以及其他信息時(shí)，考慮到設(shè)備的美觀性與元器件的實(shí)用性與耐用性來(lái)講,選擇LCD進(jìn)行系統(tǒng)的一些相關(guān)信息進(jìn)行顯示。1.5聲音提示電路經(jīng)過(guò)查閱資料以及對(duì)整體設(shè)計(jì)的理解，對(duì)于聲音提示電路提出了兩種方案。方案一：采用蜂鳴器進(jìn)行聲音提示。蜂鳴器是一種尺寸很小，不占用太多空間，有貼片與直插兩種封裝方式供用戶選擇。蜂鳴器屬于不僅實(shí)用而且功能也很多的一類提示型元器件，價(jià)格十分易于接受，無(wú)論是對(duì)硬件工程師研發(fā)項(xiàng)目還是在校學(xué)生做設(shè)計(jì)來(lái)講，價(jià)格都是可以接受的，市場(chǎng)單價(jià)在十塊錢(qián)以內(nèi)?？梢允褂靡粋€(gè)程序來(lái)激活蜂鳴器，具體取決于用戶的個(gè)人喜好，可以定制蜂鳴器以滿足不同的要求。方案二：采用語(yǔ)音模塊進(jìn)行聲音提示。語(yǔ)音模塊是一種寬電壓模塊，音質(zhì)好，性價(jià)比高，能使用的功能很多的多路放音板，支持TTL串口控制，模塊可以通過(guò)多路I/O口控制指定多段語(yǔ)音播放，同時(shí)可以選擇TF卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)，10W數(shù)字功放可以輕松驅(qū)動(dòng)10W的喇叭播放聲音，對(duì)于聲音要求大的場(chǎng)合絕對(duì)是不可多得。通過(guò)USB直接下載更新語(yǔ)音，操作簡(jiǎn)單方便。綜合考慮決定本系統(tǒng)選取方案一為聲音提示電路方案。選擇蜂鳴器足夠滿足設(shè)計(jì)的功能，而且蜂鳴器的設(shè)計(jì)成本也是符合我們?cè)O(shè)計(jì)要求的。蜂鳴器不能直接與單片機(jī)的I/O端口相連接，是因?yàn)轼Q器需要的工作電流較大，僅僅靠單片機(jī)I/O口的輸出是不能使蜂鳴器正常工作的，需要通過(guò)連接三極管作中間器件。若想三極管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)、工作電路接通、蜂鳴器鳴叫，則I/O要輸出低電平；若想三極管截止、蜂鳴器停止鳴叫，則I/O要輸出高電平。1.6按鍵電路確定本設(shè)計(jì)的按鍵個(gè)數(shù)，以及單片機(jī)整體的性能，想到了兩種實(shí)現(xiàn)的方式。方案一：采用獨(dú)立按鍵。一個(gè)獨(dú)立按鍵接到單片機(jī)的一個(gè)I/O口。若設(shè)計(jì)需要數(shù)量很多的按鍵，則會(huì)對(duì)單片機(jī)造成很大的負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重浪費(fèi)資源。方案二：采用矩陣按鍵。\t"/item/%E7%9F%A9%E9%98%B5%E9%94%AE%E7%9B%98/_blank"矩陣鍵盤(pán)是排布類似于矩陣的鍵盤(pán)組。按照數(shù)量可分為3*3、4*4等，若需要多個(gè)按鍵，則推薦使用矩陣鍵盤(pán)。由于設(shè)備中按鍵數(shù)量為3個(gè)，故選取獨(dú)立按鍵。1.7電源電路的構(gòu)成通過(guò)查閱資料以及對(duì)整體設(shè)計(jì)的理解，提出了兩種電源電路的方案。方案一：采用變壓器整流橋式線性電源。本方案采取變壓器+整流橋式，220V交流電經(jīng)過(guò)變壓器，變壓器原邊與副邊所纏線圈的比例不同，會(huì)形成降壓作用，降壓后產(chǎn)生幅值比之前低但屬性還是為交流電。經(jīng)過(guò)二極管整流后的直流電不建議直接使用，因?yàn)槠涫敲}動(dòng)直流電，帶有俗稱的尖峰，對(duì)電路有一定的干擾，需要對(duì)其進(jìn)行濾波。最后經(jīng)過(guò)濾波電路形成直流電供系統(tǒng)使用。方案二：采用外部USB供電。由于本系