畢業(yè)論文：紅外防盜監(jiān)控系統(tǒng)

時間：2024-10-26 08:51:36 論文范文我要投稿

　　摘要

畢業(yè)論文：紅外防盜監(jiān)控系統(tǒng)

　　隨著我國社會與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們對區(qū)域治安環(huán)境以及安全防范的要求也越來越高，同時現(xiàn)代化技術(shù)高度發(fā)展的今天，犯罪更趨智能化，手段更隱蔽，所以保證區(qū)域的安全必須從運用現(xiàn)代化的防盜報警技術(shù)。

　　本文將系統(tǒng)介紹一種采用新的先進(jìn)的紅外線對射感應(yīng)模塊和人體紅外探測裝置制作

　　而成的紅外監(jiān)控系統(tǒng)，由于它是利用人眼不可見的紅外光束，組成無線監(jiān)控區(qū)域，所以具有極強的保密性和可靠性。本系統(tǒng)除用于倉庫、門窗、圍墻、柵欄防盜報警外，也可用于其他需要監(jiān)控的場合。

　　本文在緒論中首先介紹綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展、特點、功能及紅外監(jiān)控的相關(guān)知識。第二章中我們介紹了系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)知識和軟件、硬件的具體設(shè)計方案。在第三章中我們將重點介紹硬件、軟件的安裝調(diào)試過程及系統(tǒng)調(diào)試的結(jié)果。最后我們在結(jié)束語中談?wù)勏到y(tǒng)設(shè)計的優(yōu)點、缺點及本次設(shè)計的心得收獲。

　　關(guān)鍵字：紅外監(jiān)控、人體紅外、89C51、RS232

　　摘要....I

　　ABSTRACT.II

　　1緒論....1

　　1.1綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展、特點、功能....1

　　1.2紅外監(jiān)控的相關(guān)知識....3

　　1.3本文所做的工作....5

　　2系統(tǒng)方案設(shè)計....6

　　2.1相關(guān)基礎(chǔ)知識....6

　　1.2.22.1.1MCS-51型系列單片機介紹...7

　　1.2.32.1.2人

　　體紅外探測器10

　　1.2.42.1.3主動紅外探測器10

　　1.2.52.1.4串口RS-23213

　　1.2.62.1.5偉福仿真器使用說明...14

　　2.2硬件組成、要求....17

　　2.3控制軟件的設(shè)計方案....20

　　1.2.72.3.1軟件功能20

　　1.2.82.3.2軟件工作流程圖21

　　3系統(tǒng)調(diào)試過程....22

　　3.1硬件電路的安裝調(diào)試....22

　　1.2.93.1.1元器件的測試22

　　1.2.103.1.2制版焊接22

　　1.2.113.1.3整個系統(tǒng)的通電測試...23

　　3.2軟件調(diào)試....24

　　1.2.123.2.1報警裝置的調(diào)試24

　　1.2.133.2.2人體紅外探測裝置的調(diào)試...25

　　3.3系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果....25

　　結(jié)束語....27

　　致謝....28

　　參考文獻(xiàn)....29

　　附錄....30

　　1緒論

　　1.1綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展、特點、功能

　　“安全防范”是公安保衛(wèi)系統(tǒng)的專門術(shù)語，是指以維護(hù)社會公共安全為目的，防入侵、防被盜、防破壞、防火、防暴和安全檢查等措施。而為了達(dá)到防入侵、防盜、防破壞等目的，我們采用了以電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的安全防范技術(shù)的器材設(shè)備，并將其構(gòu)成一個系統(tǒng)，使其發(fā)揮最大的功能作用，用以完善安裝單位的保衛(wèi)工作。綜合監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范技術(shù)體系中的一個重要組成部分是一種先進(jìn)的、防范能力極強的綜合系統(tǒng)，它可以通過遙控攝象機及其輔助設(shè)備(云臺、鏡頭等)直接觀看被監(jiān)視場所的情況，一目了然;同時它可以把被監(jiān)視場所的圖象和聲音全部或部分的記錄下來，這樣就為日后對某些事件的處理提供了方便條件及重要依據(jù)，同時電視監(jiān)控系統(tǒng)還可以與防盜報警等其他安全技術(shù)防范體系聯(lián)動運行，使防范能力更加強大。安全防范技術(shù)的器材、設(shè)備以及由其組成的系統(tǒng)能對入侵者做到快速反應(yīng)，并及時發(fā)現(xiàn)和抓獲罪犯，對犯罪分子有強大的威懾作用。而安全防范技術(shù)又能及時發(fā)現(xiàn)事故的隱患，預(yù)防破壞，減少事故和預(yù)防火災(zāi)，所以它是公安保衛(wèi)工作中很重要的預(yù)防手段。

　　尤其是在現(xiàn)代化技術(shù)高度發(fā)展的今天，犯罪更趨智能化，手段更隱蔽，犯罪分子的作案手段和交通工具不斷提高，同時隨著我國社會與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們對區(qū)域治安環(huán)境以及安全防范的要求也越來越高，所以保證區(qū)域的安全不能只在巡更人防方面加強力量，必須從運用現(xiàn)代化的防盜報警技術(shù)，這是外界不法人員所逾越的第一道關(guān)卡。在這種環(huán)境下，安全防范技術(shù)的器材、設(shè)備以及由其組成的系統(tǒng)能對入侵者做到快速反應(yīng)，并及時發(fā)現(xiàn)和抓獲罪犯，對犯罪分子有強大的威懾作用。而安全防范技術(shù)又能及時發(fā)現(xiàn)事故的隱患，預(yù)防破壞，減少事故和預(yù)防火災(zāi)，所以它是公安保衛(wèi)工作中很重要的預(yù)防手段。安防行業(yè)也取得了長足的發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)目前在銀行、賓館、商場、交通、工礦企業(yè)等各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。對要害部門、重點設(shè)施，需設(shè)立周界報警系統(tǒng)保證安全，近幾年發(fā)展較為成熟的監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品主要有：

　　(1)被動紅外防盜報警探測器

　　物理學(xué)告訴我們，凡是溫度高于絕對0℃的物體都能產(chǎn)生熱輻射，其光譜集中在紅外光區(qū)域。當(dāng)被探測的目標(biāo)入侵，并在所防范的區(qū)域里移動時，將引起該區(qū)域紅外輻射的變化，而能夠探測出這種紅外輻射變化并進(jìn)入報警狀態(tài)的電子裝置稱為被動紅外探測器被動紅外探測器主要用來探測人體和其它一些入侵移動的物體。[1]但其弱點是:當(dāng)環(huán)境溫度接近人、體溫度時，靈敏度下降，因而在夏天或熱帶地區(qū)的應(yīng)用受到影響。

　　(2)主動紅外入侵探測器

　　主動紅外入侵探測器主動紅外入侵探測器將發(fā)射機和接收機分別安裝于警戒線的兩端，發(fā)射機發(fā)射出一串紅外光由接收器接收，如中間任意處被遮斷，報警器就發(fā)出報警信號。采用雙光路的主動紅外報警器可大大提高抗噪誤報的能力。目前直線探測距離可做到室內(nèi)25m室外75m其優(yōu)點是靈敏度高，具有較高的光學(xué)特性。[2]特別在雨、霧、霜等遮擋射束光強度時(甚至遮擋射束強度99)，探測器仍能正常工作。具備防防水、防塵、防震、拆卸、防破壞功能。(犯罪分子為了達(dá)到其目的必然要千方百計對安全防范系統(tǒng)進(jìn)行破壞。因此技防系統(tǒng)的防破壞功能就顯得尤為重要。一個連自身安全都不能保障的系統(tǒng)是不可能很好地發(fā)揮防范作用的

　　(3)雙技術(shù)探測器雙技術(shù)探測器

　　雙技術(shù)探測器雙技術(shù)探測器是對同一個探測空間采用二種傳感方法進(jìn)行報警的裝置，目前常用的是微波與被動紅外。被動紅外和微波探測都是屬于空間范圍的運動探測，前者易受環(huán)境溫度的干擾，對人的切向運動反應(yīng)敏感;后者則易受電磁千擾，對徑向運動敏感。一為主動方式，一為被動方式，在工作方式、探測特點和抗干擾性方面恰好是互補的關(guān)系，因此是構(gòu)成雙鑒報警器的最佳選擇，兩者結(jié)合可以減小由于干擾而造成的誤報，提高報警的可靠性，是目前用的最為廣泛的一種。

　　(4)視頻探測器

　　隨著多媒體技術(shù)、圖像處理技術(shù)、電視監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展，用電視攝像機作為報警探測器已成為現(xiàn)實。電視監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范技術(shù)體系中的一個重要組成部分，是一種先進(jìn)的、防范能力極強的綜合系統(tǒng)，它可以通過控制攝像機及其輔助設(shè)備(云臺、鏡頭等)直接觀看被監(jiān)視場所的情況，一目了然;同時它可以把被監(jiān)視場所的圖像和聲音全部或部分的記錄下來，這樣就為日后對某些事件的處理提供了方便條件及重要依據(jù)，同時電視監(jiān)控系統(tǒng)還可以與防盜報警等其他安全技術(shù)防范體系聯(lián)動運行，使防范能力更加強大。攝像部分是電視監(jiān)控系統(tǒng)的前沿部分，是整個系統(tǒng)的“眼睛”。[3]它布置在被監(jiān)視場所的某一位置上，使其視場角能覆蓋整個被監(jiān)視的各個部位。有時，被監(jiān)視場所面積較大，為了節(jié)省攝象機所用的數(shù)量、簡化傳輸系統(tǒng)及控制與顯示系統(tǒng)，在攝象機上加裝電動的(可遙控的)可變焦距(變倍)鏡頭，使攝象機所能觀察的距離更遠(yuǎn)、更清楚，同時還把攝象機安裝在電動云臺上，通過控制器的控制，可以使云臺帶動思攝象機進(jìn)行水平和垂直方向的旋轉(zhuǎn)，從而使攝象機能覆蓋到的角度、面積更大。總之，攝象機就象整個系統(tǒng)的眼睛一樣，把它監(jiān)視的內(nèi)容變?yōu)閳D象信號，傳送給控制中心的監(jiān)視器上。用攝像機監(jiān)視所防范的空間，當(dāng)有目標(biāo)進(jìn)入防范區(qū)域時，被監(jiān)視的景物圖像發(fā)生變化,計算機通過圖像處理判斷出防范空間的入侵情況，控制系統(tǒng)報警。

　　目前監(jiān)控系統(tǒng)隨著計算機的發(fā)展水平的提高，逐步由模擬系統(tǒng)向數(shù)字化系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，數(shù)字化系統(tǒng)在功能上較模擬系統(tǒng)完善，操作極其智能化和集中化等。監(jiān)控系統(tǒng)適用場所包括：銀行、金庫、超市、商場、賓館、小區(qū)、學(xué)校、辦公樓、道路監(jiān)控。

　　1.2紅外監(jiān)控的相關(guān)知識

　　800年英國物理學(xué)家赫謝爾從熱的觀點來研究太陽光的熱效應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)象，他用棱鏡將太陽光分解成七色單色光，并按順序測量不同顏色光的熱效應(yīng)，當(dāng)把溫度計移到紅色光的邊界之外時，即人眼看不到任何光線的區(qū)域時，溫度計還是指示著很高的溫度。根據(jù)這一現(xiàn)象，隨后經(jīng)過多次實驗，發(fā)現(xiàn)在紅色光之外，還有一種人眼不能看到的“熱線”，人們將它稱為紅外線。而把光譜中看得見的部分稱為“可見光”。[3]

　　眾所風(fēng)知，可見光的波長范圍是380nm一780nm，波長由長到短依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種單色光。波長低于380nm的稱為紫外線，高于780nm的稱為紅外線。我們要討論的是指波長780nm~l000nm的近紅外攝像敏感系統(tǒng)。常規(guī)的攝像監(jiān)控系統(tǒng)是在可見光(如陽光、燈光)下，將被攝物體反射的光線通過攝像機的鏡頭，成像于攝像機的感光器件CCD靶面上，經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路將圖像信號轉(zhuǎn)換為視頻信號，再通過傳輸系統(tǒng)，在顯示設(shè)備(如監(jiān)視器)上將圖象重現(xiàn)出來。對于無可見光情況下的監(jiān)控系統(tǒng)，主要有三種方法可以實現(xiàn)，即主動紅外監(jiān)控系統(tǒng)、被動紅外監(jiān)控系統(tǒng)和微光紅外監(jiān)控系統(tǒng)。被動紅外監(jiān)控系統(tǒng)是利用物體在絕對零度以上都有熱量輻射，即有紅外線發(fā)出，在被動紅外攝像機內(nèi)裝有相應(yīng)的光放大器，根據(jù)物體輻射紅外線強弱的差別來拍攝物體的圖像，其所拍攝的圖像呈淡綠色。微光監(jiān)控系統(tǒng)是利用夜空中存在微弱的光線(如月光、星光等)。微光攝像系統(tǒng)的光放管將被攝物體反射的這些微光增強幾十倍甚至上百倍，再通過對可見光極為敏感的攝像機(它同時對一部分近紅外光敏感)，將被攝物體拍攝出來，從而實現(xiàn)微光下的監(jiān)控。

　　主動紅外監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理是利用攝像機的CCD圖像傳感器具有很寬的感光光譜范圍，它的感光光譜不但包括可見光區(qū)域，還延長到紅外區(qū)域。利用此特性，即可在無可見光照明的情況下，使用與攝像機配套的紅外光源(即紅外燈)發(fā)出的人眼不易察覺而攝像機CCD卻能收到的紅外線，使圖像傳感器清晰成像。普通攝像機和紅外敏感攝像機的相對光譜靈敏度曲線及LED半導(dǎo)體發(fā)光紅外燈和鹵素紅外燈的光譜曲線。鹵素紅外燈的光譜曲線從800nm開始一直延續(xù)下去。紅外敏感攝像機比普通攝像機對紅外光有較寬的感光光譜范圍，通過接受被攝物體反射的紅外光線，經(jīng)過攝像機的轉(zhuǎn)換電路及傳輸、顯示系統(tǒng)，即可將被攝物體的圖像顯示出來。主動紅外監(jiān)控系統(tǒng)所拍攝的圖像呈現(xiàn)的是淡蘭色。主動紅外監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下幾部分組成:主動紅外發(fā)射器(紅外燈)、紅外敏感攝像機、光學(xué)成像器件及其他設(shè)備。主動紅外光源主要有兩類，一類是早期使用的鹵素紅外燈，其光功率較大，多用于中遠(yuǎn)距離的監(jiān)控。另一類是半導(dǎo)體LED發(fā)光器材做成的紅外燈，它本身不產(chǎn)生可見光，光譜單一，并且功耗低，因此被廣泛采用。

　　我們知道，保證區(qū)域的安全不能只在巡更人防方面加強力量，必須從運用現(xiàn)代化的防盜報警技術(shù)，這是外界不法人員所逾越的第一道關(guān)卡,而紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，成為周界防范系統(tǒng)最有效、最直接手段，是安防系統(tǒng)中不可缺少的重要部分(所謂的技術(shù)的第一層次)。由于他是不可見光，因此用他作防盜監(jiān)控報警器，具有良好的隱蔽性，白天和黑夜均能使用，而且抗干擾能力強，使得這種監(jiān)控報警裝置廣泛應(yīng)用于居住小區(qū)，倉庫，博物館、智能大廈、單位要害部門和家庭的防護(hù)，對區(qū)域的周界進(jìn)行有效的防范。

　　1.3本文所做的工作

　　本文將系統(tǒng)介紹由我研制開發(fā)一種采用新的先進(jìn)的紅外線對射感應(yīng)模塊制作而成的圍墻、柵欄防盜報警系統(tǒng)，由于它是利用人眼不可見的紅外光束，組成無線監(jiān)控區(qū)域，所以具有極強的保密性和可靠性。本系統(tǒng)除用于倉庫、門窗、圍墻、柵欄防盜報警外，也可用于其他需要監(jiān)控的場合。在本文中我們將要介紹的系統(tǒng)如圖1.1所示

　　人體檢測裝置

　　紅外發(fā)射裝置

　　89C5控制芯片

　　RS232遠(yuǎn)程輸出串口

　　聲音報警器

　　光報警器

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控中心

　　紅外接受裝置

　　圖1.1

　　模擬試驗表明，紅外監(jiān)控防盜系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，安全節(jié)能，可及時自動的發(fā)現(xiàn)和判斷被測范圍內(nèi)是否有被測目標(biāo)出現(xiàn)，且能正常收發(fā)命令與控制。可以預(yù)見，此產(chǎn)品一旦上市,它將極大地改善現(xiàn)有產(chǎn)品的實用性可靠性和用戶的安全性。但是我們在測試過程中也發(fā)現(xiàn)，此系統(tǒng)的紅外發(fā)射裝置的發(fā)射距離只有5米左右，如果我們將此產(chǎn)品投入使用，我們必須有進(jìn)一步的改進(jìn)。同時，我們的系統(tǒng)所做的測試都是以單點測試為主，對實用過程中的多點監(jiān)控，我們還有待于進(jìn)一步的測試和研究。

　　2系統(tǒng)方案設(shè)計

　　2.1相關(guān)基礎(chǔ)知識

　　在我們的系統(tǒng)當(dāng)中，我們將分別應(yīng)用到MCS-51單片機，主動和被動人體探測裝置，RS-232串行通信口，聲光報警器等元器件。對此，我們用到的主要元器件的相關(guān)知識分別作一介紹。

　　2.1.1MCS-51型系列單片機介紹

　　(一)、MCS-51型系列單片機在我們的系統(tǒng)中將扮演整個系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”的角色，是系統(tǒng)的控制部分，是實現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的指揮中心，其相關(guān)知識如下：

　　(二)、MCS-51型系列單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示圖2.1所示，主要包括累加器ACC(有時也簡稱為A)、程序狀態(tài)字PSW、地址指示器DPTR、只讀存儲器ROM、隨機存取存儲器RAM、寄存器、并行1/0接口P0-P3、定時器/計數(shù)器、串行1/0接口以及定時控制邏輯電路等。這些部件通過內(nèi)部總線聯(lián)接起來，構(gòu)成一個完整的微型計算機。[4]

　　(三)、

　　(四)、圖2.1

　　1、累加器A：累加器是CPU中使用最頻繁的一個寄存器，簡稱ACC或A寄存器。其作用為:①累加器ACC是ALU單元的輸入之一，因而是處理數(shù)據(jù)源之一。但它又是ALU運算結(jié)果的存放單元，即ALU運算結(jié)果又通過內(nèi)部總線送人累加器ACC中存放。②CPU中的數(shù)據(jù)傳送大多通過累加器，故它又相當(dāng)于一個數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站。

　　(五)、2、B寄存器：B寄存器在乘法和除法指令中作為ALU的輸人之一。乘法中，ALU的兩個輸人分別為A、B，運算結(jié)果存放在AB寄存器對中。A中放積的低八位;B中放積的高八位;除法中，被除數(shù)取自A，除數(shù)取自B，商數(shù)存放于A，余數(shù)存放在B。在其它情況下，B寄存器可以作為內(nèi)部RAM中的一個單元來使用。

　　(六)、3、程序狀態(tài)字PSW：程序狀態(tài)字(PSW)是一個逐位定義的8位寄存器，其內(nèi)容的主要部分是算術(shù)邏輯運算單元(ALU)的輸出。它是一個程序可訪問的寄存器，而且可以按位訪問。格式如下:

　　(七)、

　　(八)、MCS-51型系列單片機引腳功能介紹:

　　(九)、MCS一51型系列單片機具有40個引腳雙列直插式封裝的器件。其中許多引腳具有第二功能，但各種不同的單片機芯片又各有不同。其引腳如圖2.2所示：圖中管腳可以分為4類：電源類管腳2個、時鐘類管腳2個、并行I/O類管腳32個、控制類管腳4個。圖2.2

　　(十)、圖2.2MCS-51型系列單片機引腳

　　(十一)、1)電源類引

　　(十二)、VCC(40腳)十5V，芯片工作電源的輸入端

　　(十三)、2)控制信號引腳

　　(十四)、RST/VPD(9腳)：RST為復(fù)位信號輸入端。當(dāng)RST端保持兩個機器周期(24個時鐘周期)的高電平時，可對單片機實現(xiàn)復(fù)位操作。該引腳的第二功能是作為內(nèi)部電源的輸入端(VDD)。當(dāng)電源VCC一旦發(fā)生掉電或電壓降低到低于電平規(guī)定值時，可通過它為單片機內(nèi)部RAM提供電源，以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失，使系

　　(十五)、統(tǒng)在上電后能繼續(xù)正常運行。[5]

　　(十六)、ALE/RROG(30腳)：ALE為地址鎖存允許輸出信號。在訪問外部存儲器時，ALE用來鎖存N擴展地址低8位的地址信號。在不訪問外部存儲器時，ALE以時鐘振蕩頻率的1/6的固定頻率輸出。因而它又可用作外部定時及其它需要。但請注意：每當(dāng)CPU訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將減少一個ALE脈沖。ALE能驅(qū)動8個TTL接口。此引腳的第二功能(PBOG)是對8751型單片機內(nèi)部EPROM編程時的編程脈沖輸入端。

　　(十七)、PSEN(29腳)：外部程序存儲器ROM的讀選通信號輸出端。當(dāng)訪問外部ROM時，PSEN定時產(chǎn)生負(fù)脈沖作為外部ROM的選通信號，即每個機器周期(12個時鐘周期)內(nèi)有效兩次。在訪問外部RAM或片內(nèi)ROM時，不會產(chǎn)生有效的PSEN信號，PSEN可驅(qū)動8個TTL輸入端。

　　(十八)、EA/VDD(31腳)：面為訪問內(nèi)外部程序存儲器控制信號。當(dāng)EA=0時，對ROM的訪問限定在外部程序存儲器;當(dāng)EA=1時，在對ROM的訪問先從內(nèi)部4KB開始，當(dāng)?shù)刂贩秶?KB時自動切換到外部進(jìn)行訪問。由此可見8031型單片機沒有內(nèi)部的4KB程序存儲器，因此其EA直接接地。對于片內(nèi)含EEPROM的機型，在編程期間，此引腳用作21V編程電源VDD的輸入端。

　　(十九)、3)時鐘振蕩電路引腳

　　(二十)、XTAL1(19腳)和XTAL2(18腳)的內(nèi)部是一個振蕩電路。當(dāng)使用內(nèi)部振蕩電路時，在這兩個管腳上外接石英晶體和微調(diào)電容;當(dāng)使用外部時鐘時.用于接外部時鐘脈沖信號。

　　(二十一)、4)并行I/O端口

　　(二十二)、8051型單片機有32條I/O線，構(gòu)成4個8位雙向端口。

　　(二十三)、.P0口(32—39腳)：是一個8垃漏極開路型的雙向I/O口時，分時提供低8位地址，并用作8位雙向數(shù)據(jù)總線。

　　(二十四)、.P1口(1—8腳)：是一個帶內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。

　　(二十五)、.P2口(21—28腳)：是一個帶內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問外部存儲器時，提供高8位地址。在對8751型單片機內(nèi)PROM進(jìn)行編程和檢驗時，P2口用于接收高8位地址和控制信號。

　　(二十六)、.P3口(10一17腳)：是一個帶內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。在系統(tǒng)中，這8個引腳都有各自的第二功能.[6]

　　2.1.2人體紅外探測器

　　在被動紅外探測器中有兩個關(guān)鍵性的元件，一個是熱釋電紅外傳感器PIR，它能將波長為8一12um之間的紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺⒛軐ψ匀唤缰械陌坠庑盘柧哂幸种谱饔茫虼嗽诒粍蛹t外探測器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無人體移動時，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進(jìn)入警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號，因此，紅外探測器的紅外探測的基本概念就是感應(yīng)移動物體與背景物體的溫度的差異。另外一個器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。菲星爾透鏡作用有兩個:一是聚焦作用，熱釋的紅外信號折射反射)在PIR上，第二個作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入警戒區(qū)的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，這樣PIR就能產(chǎn)生變化的電信號。[7]如圖2.3

　　圖2.3

　　2.1.3主動紅外探測器

　　主動式紅外探測器原理：主動式紅外探測器分為發(fā)射(投光器)和接收(受光器)兩部分，投光器和受光器之間投射紅外光，當(dāng)有入侵發(fā)生時，投光和受光器之間的紅外光被阻斷，觸發(fā)報警。使用的紅外線是波長在700nm到1000um這間的電磁波(比紅外波長長的是波，比紅外波長短的是可見光)。人眼是看不到紅外線的，但特殊材料可以感應(yīng)到，也可以成像。影響主動紅外入侵探測器質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

　　1白光過濾能力

　　所謂白光，泛指人眼可感應(yīng)的各種自然光和人造光。對主動紅外入侵探測器產(chǎn)生干擾的白光，主要有如太陽光、雷光等自然光和水銀燈、車頭燈等人工光。主動紅外入侵探測器采用的光學(xué)過濾系統(tǒng)應(yīng)該具有將白光最大限度的過濾掉的用。使用阻止白光通過的特殊質(zhì)材外殼。白光過濾最基本的辦法是采用由一種特殊濾光材料構(gòu)成的濾光機構(gòu)(外殼)，這種材料能有效地傳遞特定波長范圍的紅外光，并阻止白光通過。由于幾乎能阻斷全部可見光，因此該材質(zhì)的外殼看起來幾乎是黑色的。目前這種優(yōu)質(zhì)原材料仍由日本壟斷，并被幾家日本大制造商包銷，因此優(yōu)質(zhì)的主動紅外入侵探測器基本上是由日本技術(shù)制造的，有些低檔產(chǎn)品的濾光機構(gòu)看起來似乎也差不多，但實際濾光效果卻相差甚遠(yuǎn)。[14]使用特殊設(shè)計菲涅爾鏡片特種材料的外殼可以最大限度的濾除白光的干擾，但對光干擾源中的紅外線部分卻無能為力，尤其使用普通的透射式或反射式進(jìn)行紅外光線聚焦的鏡片，在聚焦特定波長的紅外線時，也對所有進(jìn)入的光線進(jìn)行了聚焦，因此仍然容易引起誤報的現(xiàn)象。采用特殊設(shè)計的日本菲涅爾鏡片就有效的解決了這種現(xiàn)象，(如圖D使用這種鏡片的投光器可以將特定波長的紅外光按一定角度發(fā)射出去，而受光器則只允許以特定角度人射的特定波長紅外光，經(jīng)折射后形成圓錐型聚焦到受光傳感器上，這樣就最大程度的將其它光線過濾掉了(如圖2.4)。而光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠取決于設(shè)計合理的光學(xué)系統(tǒng)。[9]

　　圖2.4

　　2探測距離余量

　　中國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在室外使用時，主動緲卜的探測距離余量至少為說明書規(guī)定的探測距離的暗以上，即在生產(chǎn)廠家規(guī)定10米的探測器，在良好測試條件下實際探測距離能力要達(dá)到60米這樣的指標(biāo)是為了保障在惡劣氣候條件下，探測器能夠正常工作。

　　3探測器的防雷措施據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，6嘶以上的對射探測器故障由閃電或電涌所致。雷擊是戶外電子設(shè)備的老大難問題，雷電沖擊有兩種:直接沖擊和感應(yīng)沖擊。在直接雷電沖擊中，電能的擴散量很大，大到迄今沒有任何措施可以防止電氣設(shè)備不受破壞，但其發(fā)生的概率相對很小。而感應(yīng)沖擊可能常常會是帶電的云層運動或附近的雷電沖擊而引起的，都會在電氣回路中感應(yīng)出電涌電壓，引起設(shè)備受損與誤報。如在產(chǎn)品中適當(dāng)位置上安裝一些剛1電涌吸收管，即使在雷電多發(fā)地區(qū)，仍可使探頭穩(wěn)定工作。因此，對射產(chǎn)品的防雷指標(biāo)很重要，一般以千伏(KV)表示。

　　4主動紅外入侵探測器的光束數(shù)量與頻率:當(dāng)前市場上的主動紅外入侵探測器按光束數(shù)量來分意單光束、雙光束、三光束、四光束四種類型。按頻率來分亮固定頻率(單頻率)、可選頻率(有限不同頻率)和可調(diào)頻率(相對無限不同頻率)三種類型。主動紅外入侵探測器在實際應(yīng)用中產(chǎn)品漏報較少，誤報較多，特別是使用時間長，產(chǎn)品的材料、電路系統(tǒng)、電子元器件出現(xiàn)老化，功能衰減時，誤報尤為嚴(yán)重。光束數(shù)量主要解決誤報問題。光束數(shù)量越多，越難被異物(樹葉、小動物等)同時遮斷，就可有效排除因遮擋而產(chǎn)生的誤報。像單光束就比較容易產(chǎn)生誤報。當(dāng)然光束數(shù)量增多，成本會相應(yīng)增加。[11]這主要取決于用戶對系統(tǒng)的要求程度。不同頻率的主動紅外對射可有效解決因系統(tǒng)中對射的紅外光散射而造成對其他對射的干擾而造成漏報的現(xiàn)象。實際應(yīng)用中，一般采用可選頻率對射就可解決問題。

　　5使用溫度:

　　主動紅外入侵探測器通常在戶外使用。使用環(huán)境的溫度變化很大。優(yōu)良的對射設(shè)計的使用溫度范圍一般在負(fù)3度到5度之間，太低

　　溫與太高溫度都會影響電子電路及部分元器件的正常工作，特別是低溫狀態(tài)下。因此在惡劣環(huán)境使用時，特別要注意選用優(yōu)質(zhì)品牌產(chǎn)品或帶有加熱器的產(chǎn)品。

　　6元器件、材料、電子電路的防老化、衰減:主動紅外入侵探測器通常應(yīng)用在戶外，受風(fēng)、雨、雷、電、光線、溫度、酸堿等諸多因素的影響，優(yōu)良的對射產(chǎn)品如果合理使用，定期保養(yǎng)維護(hù)，通常的使用壽命可達(dá)5一嘩。這有賴于合理的光學(xué)系統(tǒng)和電路系統(tǒng)。產(chǎn)品的材質(zhì)，例如外殼材料、發(fā)光素子、鏡片、電子件等在惡劣環(huán)境下長期使用，功能會有不同程度的衰減，壽命也受影響。因此影響到整個產(chǎn)品以及整個防盜系統(tǒng)的壽命。為什么通常對射產(chǎn)品在好天氣安裝調(diào)試時是可行，在惡劣環(huán)境下或使用一段時間后就出問題就是這個道理。

　　2.1.4串口RS-232

　　串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在RS-232標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成的。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會)與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信。這個標(biāo)準(zhǔn)對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機通信接口中廣泛采用[16]。

　　在討論RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容之前，先說明兩點：

　　首先，RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)最初是遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(DataTerminalEquipment)與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE(DataCommunicationEquipment)而制定的。因此這個標(biāo)準(zhǔn)的制定，并未考慮計算機系統(tǒng)的應(yīng)用要求。但目前它又廣泛地被借來用于計算機(更準(zhǔn)確的說，是計算機接口)與終端或外設(shè)之間的近端連接標(biāo)準(zhǔn)。顯然，這個標(biāo)準(zhǔn)的有些規(guī)定及和計算機系統(tǒng)是不一致的，甚至是相矛盾的。有了對這種背景的了解，我們對RS-232C標(biāo)準(zhǔn)與計算機不兼容的地方就不難理解了。

　　其次，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)中所提到的“發(fā)送”和“接收”，都是站在DTE立場上，而不是站在DCE的立場來定義的。由于在計算機系統(tǒng)中，往往是CPU和I/O設(shè)備之間傳送信息，兩者都是DTE，因此雙方都能發(fā)送和接收。

　　下面來討論RS-232C標(biāo)準(zhǔn)：

　　RS-232C標(biāo)準(zhǔn)(協(xié)議)的全稱是EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA(ElectronicIndustryAssociation)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS(ecommededstandard)代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識號，C代表RS232的最新一次修改(1969)，在這之前，有RS232B、RS232A。。它規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。常用物理標(biāo)準(zhǔn)還有有EIARS-232-C、EIARS-422-A、EIARS-423A、EIARS-485。這里只介紹EIARS-232-C(簡稱232，RS232)。例如，目前在IBMPC機上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。

　　1電氣特性

　　EIA-RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定。

　　在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V

　　邏輯0(SPACE)= 3～+15V

　　在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：

　　信號有效(接通，ON狀態(tài)，正電壓)= 3V～ 15V

　　信號無效(斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3V～-15V

　　以上規(guī)定說明了RS-232C標(biāo)準(zhǔn)對邏輯電平的定義。對于數(shù)據(jù)(信息碼)：邏輯“1”(傳號)的電平低于-3V，邏輯“0”(空號)的電平告語 3V;對于控制信號;接通狀態(tài)(ON)即信號有效的電平高于 3V，斷開狀態(tài)(OFF)即信號無效的電平低于-3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對值大于3V時，電路可以有效地檢查出來，介于-3～ 3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于 15V的電壓也認(rèn)為無意義，因此，實際工作時，應(yīng)保證電平在±(3～15)V之間.[12]

　　2.1.5偉福仿真器使用說明

　　我們的系統(tǒng)在使用單片機時候，我們必須要用到單片機的防真器，用以軟件的模擬和調(diào)試，下面，我們將介紹其相關(guān)知識。

　　(二十七)、文件

　　(二十八)、4

　　1.打開文件

　　(二十九)、(F)打開用戶程序，進(jìn)行編輯。如果文件已經(jīng)在項目中,可以在項目窗口中雙擊相應(yīng)文件名打開文件.

　　(三十)、偉福開發(fā)環(huán)境的項目文件包括仿真器設(shè)置,模塊文件,包含文件。仿真器設(shè)置包括仿真器類型,仿真頭(POD)類型,CPU類型,顯示格式和產(chǎn)生的目標(biāo)文件類型。

　　(三十一)、可以用以下幾種方法設(shè)置仿真器.

　　(三十二)、在項目窗口中雙擊第一行,將打開仿真器設(shè)置窗口,對仿真器進(jìn)行設(shè)置.

　　(三十三)、按鼠標(biāo)右鍵,在彈出菜單中選擇[仿真器設(shè)置]，主菜單仿真器|仿真器設(shè)置.

　　(三十四)、加入模塊文件

　　(三十四)、按鼠標(biāo)右鍵,在彈出菜單中選擇[加入模塊文件]

　　(三十五)、主菜單項目|加入模塊文件

　　(三十六)、用戶可以將以前單文件方式仿真轉(zhuǎn)為WINDOWS下的項目方式進(jìn)行仿真

　　(三十七)、(1)主菜單文件|新建項目,在新建項目時,前一個項目自動關(guān)閉.

　　(三十八)、(2)加入模塊文件時,選擇要調(diào)試的程序文件名,將文件加入項目.

　　(三十九)、(3)將項目存盤.

　　(四十)、(4)編譯,運行,調(diào)試項目.

　　(四十一)、2保存項目

　　(四十二)、將用戶項目存盤。用戶在編譯項目時,自動存盤.

　　(四十三)、注意:當(dāng)用項目仿真時,系統(tǒng)要求項目文件,模塊文件,包含文件在同一個目錄(文件夾)下.

　　(四十四)、3新建項目

　　(四十五)、當(dāng)用戶開始新的任務(wù)時，應(yīng)新建一個項目，在項目中，設(shè)置所用仿真器類型，POD類型，加入用戶程序(模塊)。

　　(四十六)、4項目另存為

　　(四十七)、將項目換名存盤,此方法只是將項目用另一個名字,而不會將項目中的模塊和包含文件換成另一個名字存盤.如果想將整個項目及模塊存到另一個地方,請用復(fù)制項目

　　(四十八)、5復(fù)制項目

　　(四十九)、復(fù)制項目，用戶可以將項目中的所有模塊(用戶程序)備份到另一個地方。在多模塊項目中,用復(fù)制項目功能,可以避免用戶因為少復(fù)制某些模塊,而造成項目編譯不能通過.方便用戶對程序進(jìn)行管理.項目欄中為當(dāng)前被復(fù)制項目,包括項目中各模塊,包含文件,如果不是復(fù)制當(dāng)前項目,可以通過[瀏覽]找到所要復(fù)制的項目,[到目標(biāo)路徑]中為項目復(fù)制到何處,可以通過其后的[瀏覽]指定將項目復(fù)制到其它地方.

　　(五十)、6調(diào)入目標(biāo)文件

　　(五十一)、裝入用戶已編譯好目標(biāo)文件。調(diào)入已經(jīng)編譯好的目標(biāo)文件,地址選擇一般為缺省地址(由編譯器定).如果想在當(dāng)前項目已編譯好的二進(jìn)制代碼中插入。一段其它代碼,可以去掉”缺省地址”前的選擇.然后填入開始插入的地址和結(jié)束地址。用調(diào)入目標(biāo)文件的方法,可以調(diào)試已有的二進(jìn)制代碼程序.而不需要源程序.

　　(五十二)、直接調(diào)入目標(biāo)文件進(jìn)行仿真的方法是:在新建的項目中,設(shè)置仿真器類型,仿真頭類型,CPU類型;調(diào)入目標(biāo)文件.(不要用加入模塊方式,而是直接調(diào)入文件)打開CPU窗口,在CPU窗口中就可以看見目標(biāo)文件反匯編生成的程序。程序停在與CPU相關(guān)的地址上(51系列停在0000H處,96系列停在2080H)。這樣就可以單步或全速調(diào)試程序了.[16]

　　(五十三)、7保存目標(biāo)文件

　　(五十四)、將用戶編譯生成的目標(biāo)文件存盤。對于按項目方式仿真的用戶,系統(tǒng)將程序編譯正確后,會根據(jù)用戶在仿真器|仿真器設(shè)置下[目標(biāo)文件]中設(shè)置的格式,將生成的二進(jìn)制代碼存盤.如果用戶是用調(diào)入目標(biāo)文件方式進(jìn)行仿真,并且對目標(biāo)碼進(jìn)行了修改.就可以用文件|保存目標(biāo)文件方式存盤.

　　(五十五)、查找

　　(五十六)、1.查找

　　(五十七)、在當(dāng)前窗口中查找符號，字串。可以指定區(qū)分大小寫方式，全字匹配方式，可以向上/向下查找。

　　(五十八)、2.替換

　　(五十九)、在當(dāng)前窗口查找相應(yīng)文字，并替換成指定的文字，可以指定區(qū)分大小寫方式和全字匹配方式查找，可以在指定處替換，也可以全部替換。

　　(六十)、3.查找下一個

　　(六十一)、查找文字符號下一次出現(xiàn)的地方

　　(六十二)、4.項目中查找

　　(六十三)、在項目所有模塊(文件)中查找符號，字串。在項目所包含的文比較多時，用此方法可以很方便地查到字串在什么地方出現(xiàn)。

　　(六十四)、5.轉(zhuǎn)到指定行

　　(六十五)、將光標(biāo)轉(zhuǎn)到程序的某一行。

　　(六十六)、6.轉(zhuǎn)到指定地址/標(biāo)號將

　　(六十七)、光標(biāo)轉(zhuǎn)到指定地址或標(biāo)號所在的位置。

　　(六十八)、7.轉(zhuǎn)到當(dāng)前PC所在行將

　　(六十九)、光標(biāo)轉(zhuǎn)到PC所在的程序位置。

　　(七十)、項目(P)[13]

　　(七十一)、1.編譯

　　(七十二)、編譯當(dāng)前窗口的程序。如有錯誤，系統(tǒng)將會指出錯誤所在的位置。

　　(七十三)、2.全部編譯

　　(七十四)、全部編譯項目中所有的模塊(程序文件)，包含文件。如有錯誤系統(tǒng)會指出錯誤所在位置。

　　(七十五)、3.加入模塊文件

　　(七十六)、在當(dāng)前項目中添加一個模塊。

　　(七十七)、4.加入包含文件

　　(七十八)、在當(dāng)前項目中添加一個包含文件

　　2.2硬件組成、要求

　　本系統(tǒng)由紅外發(fā)射、紅外接收、人體探測器、串口、為控制芯片51系列單片機、報警器(聲、光報警器)等。用51系列單片機AT89C2051做報警器的主控部分，由低電壓、低功耗的單片機、集成紅外發(fā)射電路、集成紅外接收電路、串行接口電路及電位器，系統(tǒng)硬件電路框圖如圖2.3所示。

　　人體檢測裝置

　　紅外發(fā)射裝置

　　89C51控制芯片

　　RS232遠(yuǎn)程輸出串口

　　聲音報警器

　　光報警器

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控中心

　　紅外接受裝置

　　245

　　圖2.3

　　(1)89C51芯片

　　89C51芯片是整個系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是系統(tǒng)的控制部分，是實現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的指揮中心。89C51主要的功能有：對紅外發(fā)射裝置的發(fā)射的頻率、發(fā)射的次數(shù)，紅外接受裝置的紅外接受及紅外信號的檢測的控制，對主動紅外裝置和人體檢測分別的控制;當(dāng)前端防區(qū)有非法入侵時，分別啟動聲光報警器發(fā)出蜂鳴和閃爍報警信號，同時將報警信號通過RS232串口傳送到遠(yuǎn)方的總控制中心的PC，可以顯示報警防區(qū)、聯(lián)動警號、等設(shè)備。

　　(2)紅外發(fā)探測裝置

　　紅外發(fā)射接收裝置是整個系統(tǒng)的“眼睛”。它布置在被監(jiān)視場所的某一位置上，使其視場角能覆蓋整個被監(jiān)視的各個部位。把它監(jiān)視的內(nèi)容變?yōu)殡娦盘枺瑐魉徒o控制中心的單片機上。紅外技術(shù)在防盜報警方面的應(yīng)用主要有兩種:主動紅外探測和被動紅外探測:

　　①人體紅外檢測裝置

　　當(dāng)入侵者進(jìn)入紅外線警戒區(qū)時，其自身輻射的紅外能量，通過光學(xué)系統(tǒng)聚焦到紅外探測器上，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，放大濾波后分成兩路，一路送入微安表指示紅外信號，另一路經(jīng)過電平鑒別后(降低誤報率)送到脈沖邏輯電路，判別為正常的入侵信號即觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)電路實現(xiàn)聲光報警。人體輻射出的特定波長的紅外線，將其轉(zhuǎn)換為與人體運動速度、距離、方向等有關(guān)的低頻電信號。紅外探測器的優(yōu)點是僅對人體運動敏感，對其它運動體不敏感。缺占是易受冷熱氣流的影響，尤其是當(dāng)環(huán)境溫度接近人的體溫時，誤報率較高。被動紅外探測:大家知道，人本身就是一個紅外源，被動紅外探測的基本原理就是利用特殊的紅外接收元件感應(yīng)人體發(fā)出的紅外源，從而判斷是否有人進(jìn)人監(jiān)控區(qū)域。被動紅外探測器主要適用于防范出人口、房間等場合。

　　②主動紅外檢測裝置

　　設(shè)置一個紅外線發(fā)謝器，一個紅外線接收器，在正常情況下，發(fā)謝器發(fā)出的紅外線被接收器接收，不報警;當(dāng)有人侵人時，發(fā)出的紅外線被遮擋住，接收器收不到紅外線，就發(fā)出報警。被動紅外探測是當(dāng)入侵者進(jìn)入紅外線警戒區(qū)時，其自身輻射的紅外能量，通過光學(xué)系統(tǒng)聚焦到紅外探測器上，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，放大濾波后分成兩路，一路送入微安表指示紅外信號，另一路經(jīng)過電平鑒別后(降低誤報率)送到脈沖邏輯電路，判別為正常的入侵信號即觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)電路實現(xiàn)聲光報警。

　　④聲光報警器

　　聲音報警器主要作用是一旦有人非法進(jìn)入我們設(shè)定的報警區(qū)域，聲音報警器在接到控制器的報警信號后，蜂鳴器就會發(fā)出持續(xù)的鳴叫，對不法分子起到恫嚇作用，同時也是向周圍的人發(fā)出告警信息。而光報警器主要作用是用在晚上，一旦接受到報警信息，光報警器就會發(fā)出持續(xù)的閃爍，同樣是對非法闖入者的恫嚇和對周圍的人發(fā)出告警信息。

　　(4)RS-232串行通信口

　　RS-232串行通信口主要用于監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心之間串行通信：監(jiān)控系統(tǒng)一旦發(fā)出報警信號，就可以通過RS-232串行通信口將報警信號傳輸?shù)竭h(yuǎn)處的監(jiān)控中心。同時，遠(yuǎn)處的監(jiān)空中心也可以將控制信號從發(fā)送到此監(jiān)控系統(tǒng)上去。RS-232串行通信口起到一個通信“橋梁”的作用。

　　(5)遠(yuǎn)處監(jiān)控中心

　　各處的監(jiān)控系統(tǒng)一旦發(fā)出報警信號，就立刻傳輸?shù)竭h(yuǎn)處監(jiān)控中心，此時遠(yuǎn)出的監(jiān)控中心可以詳細(xì)的了解到報警地點具體報警情況，并相應(yīng)發(fā)出控制指令，用于遠(yuǎn)程控制。

　　2.3控制軟件的設(shè)計方案

　　2.3.1軟件功能

　　運用51系列系列單片機豐富的片內(nèi)資源和簡潔的內(nèi)核指令，可以編制出性能優(yōu)良的源程序。利用系列單片機的捕獲功能，系統(tǒng)初始化后將CPU置于省電模式，等待,捕獲脈沖并產(chǎn)生中斷喚醒程序。在中斷服務(wù)程序里先進(jìn)行脈沖計算、時間判斷等處理，若判斷有人通過，則通過串行通訊模塊向通信器發(fā)送出標(biāo)志位置的編碼信號，為了保證檢測裝置工作的可靠性，單片機在連續(xù)計算得到3個25HZ的脈沖信號后，才斷定有人通過。然后延時等待應(yīng)答信號或根據(jù)需要發(fā)出其它設(shè)備的控制信號。

　　2.3.2軟件工作流程圖

　　有人?

　　上電初始配置

　　清除報警信

　　采集被動檢測電路

　　開啟報警器

　　開起主動檢測器

　　設(shè)延時1S

　　發(fā)出開啟主動檢測信號

　　有信號?

　　開啟聲光報警

　　延時T1秒

　　關(guān)閉主動發(fā)射裝置

　　檢測主動檢測信號

　　延時時間=T1

　　延時T2

　　圖2.1

　　3系統(tǒng)調(diào)試過程

　　3.1硬件電路的安裝調(diào)試

　　3.1.1元器件的測試

　　在安裝之前，我們首先對所用到的元器件進(jìn)行測試，不同的元器件采用不同的方法：

　　①蜂鳴器：

　　紅線接正極，黑線接負(fù)極，通5伏電壓，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲。用萬用表測量其工作電流，為10毫安，所以要在蜂鳴器在系統(tǒng)應(yīng)用中能正常工作,系統(tǒng)必須為蜂鳴器提供的電流能力為15毫安。

　　②LED：

　　LED作為閃爍光極管員器件，采用Ф10的紅色發(fā)光二極管，使用前串接電位器，測量其管壓降及工作電流，確定壓降為2.0V，電流為15毫安時最符合要求。

　　③人體的紅外探測器：

　　我們在應(yīng)用中采用集成化的檢測器。它采用12V的電壓供電，經(jīng)供電測試，當(dāng)紅外探測器前之110度的夾角范圍內(nèi)伸手和人出現(xiàn)時輸出信號已經(jīng)出現(xiàn)。

　　④主動探測裝置：

　　給主動紅外探測裝置通電，并發(fā)出紅外信號后經(jīng)示波器的觀察，接受輸出在小于5米時，可以探測到有效信號。

　　3.1.2制版焊接

　　第一步:

　　取萬用板一塊，對元器件在萬用板進(jìn)行布局安排，其具體分布示意圖如圖所示：

　　第二步:

　　按正常步驟安裝焊接元件,其中,89C51安裝IC底座,以便于防真調(diào)試。

　　第三步:

　　電路連接:對照電器原理圖,用短路線逐根進(jìn)行焊接,同時要做必要的保護(hù)。我們在電路在連接的過程中，電線紅線作正極,黑線作負(fù)極，這樣便于電路的檢查。另外需要我們注意的是，導(dǎo)線要用粗導(dǎo)線連接。等一切都連接完畢后,用萬用表對各個管角和焊點進(jìn)行測量。在測量過程中,我們分別發(fā)現(xiàn)有一處脫焊的情況和一處漏焊的情況。對于漏焊的情況，我采取補焊，而脫焊的情況，我們采取重新焊接。

　　3.1.3整個系統(tǒng)的通電測試

　　第一步：檢查硬件電路

　　通電前，首先對從電源到地進(jìn)行電阻測量，以確定整個電路無短路情況。我們在測量的過程中，發(fā)現(xiàn)焊接板有一處短路。原因是兩個電位器焊接有誤。于是重新焊接，問題得到解決。

　　第二步：對整個系統(tǒng)供電

　　我們在確定整個電路沒有短路情況之后，對整個硬件電路開始供電，同時對集成的紅外發(fā)射和接受裝置IC也通電。

　　第三步：逐點測量電壓

　　此時，我們用萬用表測量各點電壓，以確保各個元器件都在正常的工作電壓下工作。經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)，所有的元器件都在自己正常的工作電壓下工作。

　　第四步：系統(tǒng)運行并利用偉福仿真器進(jìn)行模擬仿真。

　　以上各步驟經(jīng)檢查無誤后，我們開始利用偉福仿真器進(jìn)行仿真運行整個監(jiān)控系統(tǒng)。在運行過程中發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)連接后，仿真老是報設(shè)置錯誤,檢查連接和設(shè)置完全正確,換用仿真器內(nèi)部時鐘工作正常,但用目標(biāo)板的時鐘就報錯,分析認(rèn)為,是目標(biāo)板晶振問題,檢查發(fā)現(xiàn)晶振有一腳有虛焊現(xiàn)象,經(jīng)重新焊接，整個系統(tǒng)開始運行起來了!

　　3.2軟件調(diào)試

　　3.2.1報警裝置的調(diào)試

　　報警器采用定時器的得到方波輸出,選用不同的時間常數(shù)可以得到不同的報警聲音頻率.首先我們對聲音報警器的進(jìn)行調(diào)試。在調(diào)試中，聲音報警器部分工作流程圖如圖3.2所示

　　置報警輸出

　　設(shè)時常數(shù)T及定時器計時常數(shù)(50ms)

　　開定時器T0

　　打開T0中斷

　　重置T0定時常數(shù)(50ms)

　　設(shè)常數(shù)T-1=0?

　　報警輸出腳取反

　　重置時常數(shù)T

　　中斷返回

　　報警子程序流程圖

　　T0中斷流程圖

　　圖3.2

　　取反

　　初始值

　　我們按照流程圖如圖3.2的工作方式進(jìn)行調(diào)試，聲音報警器的工作頻率有低到高,由主觀聽報警聲音來確定合適的蜂鳴頻率,經(jīng)反復(fù)比較,感覺聲音報警器的閃爍頻率為2HZ時，報警器報警效果達(dá)到最佳，所以聲音報警器的工作頻率我們選為2HZ,此時時常數(shù)確定為#0AH.

　　同樣地，我們對光報警器LED閃爍工作頻率進(jìn)行測試，經(jīng)反復(fù)測試，當(dāng)光報警器的工作頻率為1.5HZ的光閃爍效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

　　3.2.2人體紅外探測裝置的調(diào)試

　　外圍電路連接完畢后,我們對人體紅外探測裝置及整個監(jiān)控系統(tǒng)供電,同時我們用偉福仿真器來監(jiān)視人體紅外裝置的報警信號.經(jīng)反復(fù)測試,我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)我們用手或身體在人體紅外探測裝置前120度夾角范圍內(nèi)前后距離不超過6米出現(xiàn)時,就較靈敏的探測到報警輸出信號.

　　3.2.3主動紅外探測裝置

　　主動紅外裝置分成了兩個部分,一個是紅外發(fā)射裝置,另一個是紅外接收裝置.我們首先控制紅外發(fā)射電路工作，然后檢查紅外接受輸出，發(fā)現(xiàn)，紅外接受已有信號輸出，說明主動紅外探測已能正常工作.

　　然后，我們采用人手模擬移動來阻擋紅外通道，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用手擋住紅外通道時，紅外接受信號消失.為了模擬真實情況，提高主動紅外探測的靈敏度，我們又對紅外發(fā)射循環(huán)間隔、紅外發(fā)射和接收的距離進(jìn)行調(diào)整，使在比正常人體移動速度略快地去阻擋紅外發(fā)射通道時，保證能夠得到接受信號的變化。經(jīng)大量反復(fù)試驗，最終確定主動紅外的工作循環(huán)檢測間隔為50ms，每次探測時間約20ms，這樣就可以得到靈敏度很高，同時又能非常省電的工作。另外，發(fā)射和接收在5米內(nèi)時，裝置可以正常的工作，若真正應(yīng)用于實用環(huán)境，距離顯得有點短，應(yīng)考慮加大功率。

　　3.3系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果

　　當(dāng)整個電路的各個部件及裝置安裝完畢后，我們對整個監(jiān)控系統(tǒng)開始系統(tǒng)調(diào)試。

　　首先，我們對各個接點進(jìn)行檢查，以確定電路無斷路情況，確保系統(tǒng)的正常工作。然后對整個系統(tǒng)開始供電，同時開啟偉福仿真器以監(jiān)視人體紅外探測裝置和主動紅外探測裝置的報警信號。供電后，我們用萬用表測量各器件在工作狀態(tài)下電壓和電流情況，以確保各器件在各自額定工作電壓或電流下正常工作。經(jīng)檢測得知：人體紅外檢測裝置和主動紅外檢測裝置的工作電壓分別為11.8V、12.1V，基本上在其正常工作電壓下工作的。蜂鳴器的工作電壓為5伏電壓，測量其工作電流為16毫安，所以要在蜂鳴器在系統(tǒng)中也能正常工作。LED作為閃爍光極管紅色發(fā)光二極管，測量其管壓降及工作電流，其定壓降為2.0V，電流為15毫安，非常符合正常工作要求。

　　對人體紅外探測裝置經(jīng)反復(fù)測試,我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)我們用手或身體在人體紅外探測裝置前120度夾角范圍內(nèi)前后距離不超過6米出現(xiàn)時,就較靈敏的探測到報警輸出信號.

　　對主動紅外探測裝置，首先，我們采用人手模擬移動來阻擋紅外通道，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用手擋住紅外通道時，紅外接受信號消失.為了模擬真實情況，提高主動紅外探測的靈敏度，我們又對紅外發(fā)射循環(huán)間隔、紅外發(fā)射和接收的距離進(jìn)行調(diào)整，使在比正常人體移動速度略快地去阻擋紅外發(fā)射通道時，保證能夠得到接受信號的變化。系統(tǒng)經(jīng)整體測試結(jié)果表明，被動紅外探測距離為6米的時候，探測效果最佳，對于主動紅外探測，紅外發(fā)射裝置與紅外接受裝置之間的距離為5米時，探測效果達(dá)到最佳。

　　結(jié)束語

　　經(jīng)過三個多月的努力，紅外監(jiān)控系統(tǒng)由單個的元器件到今天硬件電路系統(tǒng)，從當(dāng)初的系統(tǒng)圖紙到今天的具體實現(xiàn)，我們成功了!我們所做紅外綜合監(jiān)控系統(tǒng)和一般的監(jiān)控系統(tǒng)相比，有其自身的優(yōu)勢：

　　首先，本系統(tǒng)具有良好的隱蔽性和防破壞性。由于本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，同時是利用人眼不可見的紅外光束組成監(jiān)控區(qū)域，所以具有極強的保密性和可靠性。其次，本系統(tǒng)具有很高的靈敏度：對人體紅外探測裝置經(jīng)反復(fù)測試,我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)我們用手或身體在人體紅外探測裝置前120度夾角范圍內(nèi)前后距離不超過6米出現(xiàn)時,就較靈敏的探測到報警輸出信號.對主動紅外探測裝置，我們首先采用人手模擬移動來阻擋紅外通道，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用手擋住紅外通道時，紅外接受信號消失.為了模擬真實情況，提高主動紅外探測的靈敏度，我們又對紅外發(fā)射循環(huán)間隔、紅外發(fā)射和接收的距離進(jìn)行調(diào)整，使在比正常人體移動速度略快地去阻擋紅外發(fā)射通道時，保證能夠得到接受信號的變化。另外，紅外監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性，無論黑夜還是白天以及外界環(huán)境的變化對系統(tǒng)得影響都比較小。

　　總之，紅外監(jiān)控防盜系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，安全節(jié)能，可及時自動的發(fā)現(xiàn)和判斷被測范圍內(nèi)是否有被測目標(biāo)出現(xiàn)，并將可以預(yù)見，此產(chǎn)品一旦上市,它將極大地改善現(xiàn)有產(chǎn)品的實用性可靠性和用戶的安全性。本系統(tǒng)除用于倉庫、門窗、圍墻、柵欄防盜報警外，也可用于其他需要監(jiān)控的場合。

　　同時，在我們在測試過程中也發(fā)現(xiàn)，此系統(tǒng)的紅外發(fā)射裝置的發(fā)射距離只有6米左右，如果我們將此產(chǎn)品投入使用，我們必須有進(jìn)一步的改進(jìn)。同時，我們的系統(tǒng)所做的測試都是以單點測試為主，對實用過程中的多點監(jiān)控，我們還有待于進(jìn)一步的測試和研究。

　　致謝

　　在論文完成之際，謹(jǐn)向為此論文傾注了大量心血和提供了大量幫助的老師和同學(xué)表示深深的謝意。

　　首先我要向我的導(dǎo)師張勇老師表示衷心的感謝，本論文的選題和具體工作是在張老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從最初的畢設(shè)資料的查詢和開題報告的撰寫，到電路原理圖的繪制，一直到最后程序的調(diào)試以及畢業(yè)論文的最后成稿，張老師給了我們可以說是無微不至的關(guān)心和關(guān)懷。通過這近一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計，不僅使我們豐富和加深了我們的專業(yè)知識，而且增強了我們動手的能力，可以說是受益匪淺。

　　同時還要感謝我的同學(xué)及好友賈福康和楊學(xué)冬在硬件設(shè)計過程中對我們的幫助。最后，向所有評閱論文的老師、教授、專家和學(xué)者們表示最誠摯的謝意!

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