基于單片機(jī)紅外人體感應(yīng)報(bào)警器的設(shè)計(jì)

摘要：本文設(shè)計(jì)的是基于51單片機(jī)的紅外傳感器報(bào)警系統(tǒng)。與其他的報(bào)警系統(tǒng)相比，我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，靈敏度更加高，性能更加穩(wěn)定，便于今后的升級(jí)維護(hù)，同時(shí)也為今后的報(bào)警系統(tǒng)提供了一種切實(shí)的可行方案，并對(duì)其他嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)提供了一個(gè)很好的參考。

關(guān)鍵詞：紅外傳感器 單片機(jī) 報(bào)警系統(tǒng)

人們生活水平的提高總會(huì)伴隨著物質(zhì)財(cái)富的充裕，因此防盜意識(shí)應(yīng)該成為人們生活當(dāng)中的一種基本常識(shí)。本設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)一款紅外傳感器報(bào)警系統(tǒng)，以51單片機(jī)作為運(yùn)算和控制中心，使用靈敏度高的紅外傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，將采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并送到單片機(jī)進(jìn)行處理，然后以蜂鳴器和LED燈作為輸出報(bào)警裝置，設(shè)置出一個(gè)高效節(jié)能，簡(jiǎn)單方便，價(jià)格合理，靈敏度高和性能穩(wěn)定的報(bào)警系統(tǒng)。由于本系統(tǒng)使用的熱釋電紅外傳感器能夠以非接觸的方式檢測(cè)出人體輻射出的紅外線，而紅外線我們?nèi)搜墼谝话闱闆r下是看不見(jiàn)的，因此本系統(tǒng)有很強(qiáng)的保密性和隱蔽性，故在防盜和警戒等安保系統(tǒng)中將會(huì)有非常廣泛的應(yīng)用。

一、元器件的介紹

本設(shè)計(jì)采用STC89C52為主控芯片，它是由STC公司所生產(chǎn)的一種具有低功耗以及高性能特點(diǎn)的CMOS 8位的微控制器，同時(shí)是8K的系統(tǒng)可編程的Flash 存儲(chǔ)單元。它使用了經(jīng)典的MCS 51指令系統(tǒng)，并做了許多的改進(jìn)，使它能向下兼容傳統(tǒng)的51單片機(jī)并且具有許多51單片機(jī)所不具有的功能。第二是單片機(jī)最小系統(tǒng) ，它也稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，它是指用最少的元器件組成的可以使單片機(jī)正常工作的最小的系統(tǒng)。對(duì)于STC89C51單片機(jī)來(lái)說(shuō)，最小系統(tǒng)一般包括單片機(jī)、復(fù)位電路、晶振電路這三個(gè)基本單元。其次是人體感應(yīng)模塊，它是由熱釋電紅外傳感器、菲涅爾透鏡組成，檢到當(dāng)周圍有人活動(dòng)時(shí)，人體輻射出的一定波長(zhǎng)的紅外線經(jīng)過(guò)菲涅爾透鏡，經(jīng)過(guò)菲尼爾透鏡的聚焦和放大作用，它能將一個(gè)微弱的人體紅外輻射信號(hào)放大70分貝，從而方便熱釋電紅外傳感器的檢測(cè)，同時(shí)將檢測(cè)范圍和靈敏度提高到一個(gè)更高的水平，而熱釋電紅外傳感器則將放大后的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。

二、硬件電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)的原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)主要包含四個(gè)部分，分別是人體感應(yīng)模塊即紅外探測(cè)部分、按鍵控制部分、主控部分以及報(bào)警模塊部分。其中紅外探測(cè)部分負(fù)責(zé)信息的采集，主控部分負(fù)責(zé)信息的處理，按鍵部分可以實(shí)現(xiàn)我們對(duì)系統(tǒng)的便捷控制，報(bào)警模塊部分則指示相應(yīng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果。

三、系統(tǒng)的程序?qū)崿F(xiàn)與調(diào)試

圖2是系統(tǒng)的主程序工作流程圖。程序初始化后，通過(guò)布防按鍵的參數(shù)設(shè)置（按下與否），對(duì)紅外探測(cè)器檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行傳遞和處理，然后輸出到報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警信息的輸出。

在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滿足警示條件時(shí)，蜂鳴器發(fā)出的聲音比較小，LED發(fā)出的燈光也較暗，分析其原因，發(fā)現(xiàn)我們使用的是4.5V壓降大小作為電源，電壓值相對(duì)較小，因此造成指示模塊的元器件工作異常，當(dāng)我們更換更小的壓降電阻（壓降電阻即與LED串聯(lián)的電阻以及接在三極管基集的電阻）的時(shí)候，情況得到改善，基本能夠正常工作，但也有不足之處：

①單片機(jī)的正常工作電壓是5V，本系統(tǒng)中處于設(shè)計(jì)方便和攜帶靈活的考慮，只用4.5V的電壓進(jìn)行測(cè)試，略微不夠，再者后期電池的更換也比較麻煩、電池的壓降也會(huì)隨著使用時(shí)間改變。②在進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的測(cè)試的時(shí)候，測(cè)試靈敏度受到一些影響。③系統(tǒng)的功能尚且不能多樣化，智能化程度也相對(duì)不足，比如只實(shí)現(xiàn)發(fā)聲發(fā)光等比較基礎(chǔ)的小功能，不能進(jìn)行語(yǔ)音、屏幕輸出提示等。

針對(duì)這些問(wèn)題，提出擬解決方案：①換用輸出電壓更加接近5V的電源，或者電源使用更加穩(wěn)定的USB接口作為輸入，以達(dá)到更加穩(wěn)定的性能。②考慮更換成靈敏度更加高、測(cè)試距離更加遠(yuǎn)的紅外傳感器。③設(shè)計(jì)出更多人性化、更方便用戶使用、更加深入人心的功能，優(yōu)化系統(tǒng)和程序，使用喇叭和屏幕等代替蜂鳴器和LED燈進(jìn)行輸出顯示。

總結(jié)，本設(shè)計(jì)的51單片機(jī)人體感應(yīng)紅外報(bào)警器具有制作簡(jiǎn)單、成本低、安裝比較方便，而且具有比較穩(wěn)定的預(yù)警功能、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠和隱蔽性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。它可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)改變報(bào)警距離，模塊化設(shè)計(jì)便于今后的升級(jí)和維護(hù)，為今后的報(bào)警器系統(tǒng)提供一種切實(shí)的可行方案，并對(duì)其他嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)有很好的參考價(jià)值。在電子信息化的時(shí)代，人們生活水平提高的同時(shí)，防盜意識(shí)也會(huì)得到進(jìn)一步的提升，紅外防盜報(bào)警器的應(yīng)用在將來(lái)的社會(huì)中也將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安： 西安電子科技大學(xué)出版社，2002. 106-155

[2] 張鵬，王雪梅.單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)例教程.北京： 海洋出版社，2008. 221-226

[3] 李行善.基于串口組件的體系結(jié)構(gòu)[J].電子串口與儀器學(xué)報(bào)，2010（08）：15-16.

[4] 姜道連等.用于AT89C51設(shè)計(jì)紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì)與制作[J].國(guó)外電子元器件，2010（12）：31-34.

作者簡(jiǎn)介：

盧宇（1994年--），男，壯，廣西大學(xué)行健文理學(xué)院2013級(jí)學(xué)生，

蔡彬彬（1995年—），男，漢族，廣西大學(xué)行健文理學(xué)院2013級(jí)學(xué)生。

（作者單位：廣西大學(xué)行健文理學(xué)院）