科毕业文（设计）
题 目 基51单片机红外感应家
夜灯设计
院 系：物理电子信息科学系
专 业：电子信息科学技术
姓 名：
学 号：
指导教师：
教师职称：讲师
填写日期：2011年X 月 X 日
摘
系统采热释电红外传感器制作简单成低安装较方便性较稳定抗干扰力强灵敏度高安全
体恒定体温般37度左右会发出特定波长红外线体辐射红外线中心波长9～10um热释电红外传感器波长灵敏度02～20um范围稳定变实际系统中常采热释电红外传感器热释电传感器非接触形式体辐射红外线进行检测检测红外光谱转变成微弱电信号然通放电路微弱电信号放单片机处理达驱动电路感应灯发光效果
设计包括硬件软件设计两部分硬件部分包括单片机控制电路红外探头电路驱动执行发光电路发光器控制电路等部分组成软件部分延时程序设计处理器采51系列单片机AT89C51整系统系统软件控制工作
关键词：单片机红外传感器数采集发光电路
Abstract
This system uses a pyroelectric infrared sensor its make simple low cost installation are more convenient and more stable performance strong antijamming capability high sensitivity safe and reliable
The human body has a constant temperature be in commonly 37 degrees or so so will issue certain wavelengths of infrared radiation infrared center for 9 ~ 10um wavelength and pyroelectric infrared sensor sensitivity in the wavelength of 02 ~ 20um range almost constant so actual system often USES is pyroelectric infrared sensors Pyroelectric noncontact sensor is mainly by the form of human radiation of infrared testing detect the infrared spectrum into a weak signal and then by amplifying circuit will weak signal amplifier finally SCM processing to achieve driving circuit is thus make induction lamp glow effect
This design includes two parts and the design of hardware and software Hardware part includes singlechip microcomputer control circuit infrared sensor circuit drive execution shine circuit lighter control circuit components Software part mainly delay program design the processor by 51 series microcontroller AT89C51 the whole system is under control work in the system software
Keywords PIC Infrared sensor Data acquisition Luminous circuit
目 录
第章 前言 1
第二章 设计基础知识介绍 2
第节 热释电红外传感器 2
热释电红外传感器简介 2
二 热释电红外传感器原理特性 2
三热释电红外传感器优缺点 3
第二节AT89C51单片机简单概述 3
AT89C51单片机结构简介 3
二 AT89C51脚说明 4
第三章 红外感应家夜灯设计 5
第节 红外感应家夜灯设计 5
设计务求 5
二 设计方案设计思路 5
第四章 直流稳压源设计 7
第节 设计容求 7
第二节 电路设计原理 7
降压部分 7
二整流部分 7
第五章 红外感应家夜灯具体电路模块 11
第节 热释电红外传感器原理 11
第二节 夜灯具体电路模块设计 11
放电路设计 11
二 时钟电路设计 12
三 复位电路设计 12
四 发光电路设计 13
第三节 系统硬件电路选择说明 13
第四节 软件程序实现 13
程序工作流程图 13
二中断服务程序工作流程图 14
三 软件仿真 15
第六章 设计总结展 16
致谢 17
参考文献 18
附录 19
第章 前言
社会断进步科学技术济断发展生活水提高便落偏远山村硬件设施落黑夜时屋走廊等方行走时方便紧急明措施提出高求设计满足落偏远山村紧急明需求设计家庭式电子明系统根求通软件延时程序设计需持续明时间
目前市面感应明设备言声控灯占整市场目前声控灯适合硬件设施较区然满足落偏远山村然红外感应家夜灯恰恰弥补空缺具方便快捷实惠特点旦市会偏远山村广泛应种热释电红外传感器非接触形式检测出体辐射红外线转变电压信号时热释电红外传感器明装置防盗报警装置制动控制接开关遥测等领域
第二章 设计基础知识介绍
第节 热释电红外传感器
热释电红外传感器简介
热释电红外线(PIR)传感器80年代发展起种新型高灵敏度探测元件种检测体发射红外线输出电信号传感器身发类型辐射组成防入侵报警器种动化节装置非接触形式检测出体辐射红外线量变化转换成电压信号输出电压信号加放便驱动种控制电路图21示热释电红外传感器部电路框图
图21 热释电红外传感器部电路框图
二 热释电红外传感器原理特性
热释电红外线传感器种高热电系数制成探测元件探测器装入两探测元件两探测元件反极性串联抑制身温度升高产生干扰探测元件探测接收红外辐射转变成微弱电压信号装探头场效应放外输出
体般恒定体温般37度会发出特定波长10um左右红外线动式红外探头探测体发射10um左右红外线进行工作传感器顶端开设装滤光镜片窗口滤光片通光波长范围7～10um正适合体红外辐射探测波长红外线滤光片予吸收体发射10um左右红外线通菲尼尔滤光片增强聚集红外感应源样便形成种专门作探测体辐射红外线传感器旦进入探测区域体红外辐射通部分镜面聚焦热释电元件接收两片热释电元件接收热量热释电抵消信号处理输出电压信号
检测体移动信号时电荷信号FET放C2R1稳压输出变高电位NPN转化输出OUT低电
特性点：
(1)种探头探测体辐射目标热释电元件波长10um左右红外辐射必须非常敏感
(2)仅仅体红外辐射敏感辐射面通常覆盖特殊菲尼尔滤光片环境干扰受明显控制作
(3)动红外探头传感器包含两互相串联联热释电元制成两电极化方正相反环境背景辐射两热释元件具相作产生释电效应相互抵消探测器信号输出
(4)旦侵入探测区域体红外辐射通部分镜面聚焦热释电元接收两片热释电元接收热量热释电抵消信号处理形成电信号驱动灯泡发光
(5)菲尼尔滤光片根性求具焦距（感应距离）
三热释电红外传感器优缺点
热释电红外传感器种检测体发射红外线输出电信号传感器身发类型辐射功耗隐蔽性价格低廉热释电红外传感器容易受种热源光源干扰动红外穿透力差体红外辐射容易遮挡容易探头接收环境温度体温度接时探测灵敏度明显降时会造成短时间失灵
第二节AT89C51单片机简单概述
AT89C51单片机结构简介
AT89C51单片机美国Atmel公司生产低电压高性CMOS 8位单片机片含4k bytes反复擦写读程序存储器（EPROM）128 bytes机存取数存储器(RAM)器件采Atmel公司高密度非易失性存取技术生产兼容标准MCS51指令系统片置通8位中央处理器（CPU）Flash 存储单元功强AT89C51单片机提供许高性价应场合灵活应种控制领域
图22AT89C51单片机基组成功方块图图见块芯片集成台微型计算机组成部分中包括CPU存储器编程IO口定时器计数器串行口等部分通部总线相连面介绍部分：
外时钟源 外部事件计数振荡器时序
OSC
程序存储器
4 KB ROM
数存储器
256 B RAMSFR
定时器计数器
2 ×16
AT89C51
CPU
64 KB总线
扩展控制器
编程 IO
编程全
双工串行口
中断
外部中断 控制 行口 串行通信
图22 AT89C51 功方块图
二 AT89C51脚说明
Atmel公司AT89C51种高效微控制器采40引脚双列直插封装形式AT89C51单片机高性单片机受引脚数目限制少引脚具第二功
VCC：供电电压
GND：接
P0口：P0口8位漏极开路双IO口脚吸收8TTL门电流
P1口：P1口部提供拉电阻8位双IO口P1口缓器接收输出4TTL门电流
P2口：P2口部拉电阻8位双IO口P2口缓器接收输出4TTL门电流P2口写1时脚部拉电阻拉高作输入作输入时P2口脚外部拉低输出电流
P3口：P3口脚8带部拉电阻双IO口接收输出4TTL门电流
RST：复位输入振荡器复位器件时保持RST脚两机器周期高电时间
ALE：访问外部存储器时址锁存允许端输出电锁存址址字节
PSEN：外部程序存储器选通信号端外部程序存储器取指期间机器周期两次PSEN效访问外部数存储器时两次效PSEN信号出现
VP：保持低电时期间外部程序存储器（0000HFFFFH）否部程序存储器FLASH编程期间引脚施加12V编程电源
XTAL1：反振荡放器输入部时钟工作电路输入
XTAL2：反振荡器输出采外部时钟源驱动器件应接
第三章 红外感应家夜灯设计
第节 红外感应家夜灯设计
红外感应家夜灯构造简单方便灵活组装成低社会断进步科学技术济断发展生活水提高便落偏远山村硬件设施落黑夜时屋走廊等方行走时方便紧急明措施提出高求设计满足落偏远山村紧急明需求设计家庭式电子明系统根求通软件延时程序设计需持续明时间
设计务求
体辐射红外线中心波长9～10um热释电红外线传感器波长灵敏度02～20um范围稳定变实际系统中常采热释电红外线传感器热释电红外线传感器非接触形式体辐射红外线进行检测检测红外光谱转变成微弱电信号然通放电路微弱电信号放单片机处理达驱动电路达感应灯泡发光效果
设计红外感应家夜灯红外感应定距离范围效具较强抗干扰性较高稳定性性设计延时程序红外感应夜灯发光持续2min
系统实现功时热释电红外传感器探测动作设置监测点红外探头体辐射红外光谱变换成电信号放电路较电路送门限开关开门限阀门送出TTL 电AT89C51单片机单片机处理运算驱动执行发光器控电路灯泡发光
二 设计方案设计思路
AT89C51单片机采非易失性存取技术低电压高密度兼容标准MCS51指令系统功强加通假期学较说AT89C51学起容易设计终决定采AT89C51单片机提供许高性价应场合灵活应种控制领域
动红外探测器红外发射器红外接收器组成红外发射器发射束数调制红外光线投红外接收器发射器接收器间没遮挡物时感应灯会发光物体遮挡时接收器输出信号发生变化感应灯发光样容易产生错误信号然动红外探测器中2关键性元件菲涅尔透镜热释电传感器然然界中高绝温度（273K）物体会产生红外辐射温度物体释放红外量波长体恒定体温周围环境温度存差体移动时种差变化通菲涅尔透镜热释电传感器检测输出电信号热释电红外传感器制作简单成低安装较方便性较稳定抗干扰力强灵敏度高安全设计采动式热释电红外传感器
设计包括硬件软件设计两部分电路结构划分：热释电红外传感器单片机控制电路发光器控制电路相关控制理软件户终端完成信息采集处理数传送功设定等功
进入红外探测区域时热释电红外传感器探测动作设置监测点红外探头体辐射红外光谱变换成微弱电信号放电路较电路送门限开关开门限阀门送出TTL 电AT89C51单片机单片机处理运算驱动执行发光器控电路发光器发光满足设计求
设计求分析该设计须包含结构：热释电红外传感探头电路发光电路单片机复位电路相关控制理软件间构成框图图31总体设计框图示：
AT89C51
复位电路
驱动
LAMP发光电路
信号检测电路
放
图31 总体设计框图
处理器采51系列单片机AT89C51整系统系统软件控制工作设置监测点红外探头体辐射红外光谱变换成电信号放电路较电路送门限开关开门限阀门送出TTL 电AT89C51单片机单片机软件查询识判决等环节实时发出控制信号驱动电路控制信号放驱动发光设备完成相应动作发光延迟2min动解工手动解发光信号
第四章 直流稳压源设计
第节 设计容求
电源电子设备源电路关系整电路稳定性性实践中素变化时直流稳压电源输出电压发生变化电网电压变动负载变动引起输出电流变化温度变化频率变化等设计述系统直流稳压电源
毕业设计中求该稳压源单相220V交流电压供电设计5V直流电源12V直流电源单片机电路提供5V工作电压灯泡提供12V工作电压
第二节 电路设计原理
直流稳压电源组成单相交流电电源变压器整流电路滤波电路稳压电路转换正稳定直流电压毕业设计中电源电路降压部分整流部分滤波部分稳压部分组成
电源变压器作电网220V交流电压转换成整流电路需电压整流电路作交流电压转换成脉动直流电压滤波作脉动直流电压滤纹波变成纹波直流电压稳压电路作稳定直流电压转换成稳定直流电压输出
降压部分
电网电压AC220V预低压直流必须先进行降压处理常降压方式变压器降压电容降压
电容降压整流电路体积重量轻成低功率便携式电压降压首选方式存足输出功率宜功率电器中电容呈容性负载否工作存定功耗电路安全性低
变压器降压提供较功率体积重量求高时应极广泛
毕业设计降压部分变压器组成单片机灯泡供电采变压器电网220V交流电压变换成整流滤波电路需交流电压相位相反两5V12V交流源整流滤波电路需交流电压输入级整流桥变压器型号5V12V输出
二整流部分
变压器降压输出然交流电起波形然正弦波必须进行整流滤波方直流电压
整流部分四二极组成整流桥组成二极单导电性四二极分两组根变压器副边电压极性分导通变压器副边电压正极性端负载电阻端相连负极性端负载电阻端相连负载始终单方脉动电压桥式整流电路优点输出电压高纹波电压较子承受反电压较低时电源变压器正负半周电流供负载电源变压器充分利效率较高实验表明通桥式整流全波整流相似结果
滤波部分
整流电路输出电压然单方面种整流法完全波痕迹干净算优秀桥式整流输出然直流脉动电压（含直流成分含交流成分）脉动较含较谐波成分适应数电子线路设备求般整流减少种脉动成分需利滤波电路脉动直流电压变滑直流电压电容滤波电路常见简单滤波电路次设计中滤波部分两容量电容构成利电容充放电时间较长原理整流波形进步整化级稳压部分提供似直流电源
稳压部分
稳压电路考察表明：设电网电压波动研究输出电压否稳定二设负载变化研究输出电压否稳定稳压部分稳压芯片组成稳压芯片两端加频率补偿电容防止产生激稳压芯片稳压输出基稳定直流够满足设计电路供电求
5V直流电源稳压芯片选常LM7805LM7905中7805输出正5V7905输出负5V尾端加电容滤电路中存高频影响
（）稳压芯片LM7805参数
参数：
输出电流：1A
电压调整率：360mV
电流调整率：360mA
耗散功率：12W
输出电压偏差：0692～0748V
输出电压：173～187V（T(j)25℃）
图41引脚图
（二）稳压芯片LM7905参数
参数：
输出电流：1A
电压调整率：360mV
电流调整率：360mA
耗散功率：12W
输出电压偏差：0692～0748V
输出电压：173～187V（T(j)25℃）
原理电路图
电路原理图图42示降压部分整流部分滤波部分稳压部分组成
图42 稳压电源电路
12V直流电源稳压芯片选常LM7812LM7912中7812输出正12V7912输出负12V尾端加电容滤电路中存高频影响
（）稳压芯片LM7812参数
参数：
输出电流：1A
输出电压：12V
代型号：L7812 LM340T12
图43引脚图
（二）稳压芯片LM7912参数
参数：
输出电流：1A
输出电压：–12V
代型号：L7912
原理电路图
电路原理图图44示降压部分整流部分滤波部分稳压部分组成
图44 稳压电源电路
第五章 红外感应家夜灯具体电路模块
第节 热释电红外传感器原理
设计热释电红外传感器采双探测元件结构设计电路图51示 工作电路原理VCC电源端利C1R2稳定工作电压样输出端加稳压元件稳定信号检测体移动信号时电荷信号FET放C2R1稳压输出变高电位NPN转化输出OUT低电
图51 热释电红外传感器原理图
第二节 夜灯具体电路模块设计
放电路设计
图52示基放电路Vi输入电压信号Vo输出放电压信号
图52 放电路图
二 时钟电路设计
时钟电路中XTAL1XTAL2分反放器输入输出该反放器配置片振荡器石英晶体振荡陶瓷振荡均采采外部时钟源驱动器件XTAL2应接
机器周期含6状态周期状态周期2振荡周期机器周期12振荡周期果外接石英晶体振荡器振荡频率12MHZ振荡周期112us机器周期1us图53示时钟电路
图53 时钟电路图
三 复位电路设计
复位方法般电动复位外部键手动复位单片机时钟电路工作 RESET端持续出2机器周期高电时完成复位操作例晶振频率12MHz时复位信号持续时间应2us设计采外部手动键复位电路图54示复位电路
图54 复位电路图
四 发光电路设计
图示LAMP三极电阻接单片机A8引脚构成发光电路图55示发光电路
图55 发光电路图
第三节 系统硬件电路选择说明
硬件电路设计见附录图示分析知设计中器件： AT89C51热释电红外传感器键电容三极2N3019灯泡LAMP等单片机外围应电路单片机手工复位电路等
仿真程中直接传感器仿真开关取代传感器信号放然非门变低电键端口P10低电工作原理样
第四节 软件程序实现
程序工作流程图
述工作原理硬件结构分析知系统程序工作流程图图56示
系统初始化
灯泡熄灭
检测外部
信号输入
发光否持续2min
开始
灯泡发光
否等
信号
结束
Y
N
N
Y
Y
N
图56 程序工作流程图
二中断服务程序工作流程图
程序实现功：单片机检测外部热释电传感器送脉信号表示进入红外感应控制区域单片机部程序处理驱动发光电路开始发光发光持续2min动停止发光然程序开始循环工作检测否次触发信号等发光发光电路进入连续工作状态时利中断方式实现发光持续时间未2min时手工键停止红外感应发光作手工键停止发光中断服务程序工作流程图图57示
中断源发出中断申请
关中断保护现场
INTO端输入信号关停止发光
恢复现场开中断
中断返回
图57 中断服务程序工作流程图
三 软件仿真
设计中编写程序Keil软件编译通利Proteus仿真够达预期效果仿真原理图见附录四
设计求达目标接收红外传感器带低电信号图中灯泡发光达明效果观察灯泡发光持续2min
第六章 设计总结展
设计设计种基单片机技术红外感应家夜灯明装置该明装置通AT89C51单片机工作处理器核心外接热释电红传感器种新颖动式红外探测器件够非接触方式探测出体发出红外线转化相应电信号输出时效抑制体辐射波长外红外光线见光干扰时传感器输出低电探测区范围移动时输出低电变高电高电输入单片机作单片机外部触发信号处理单片机部软件编程处理单片机输出控制信号驱动发光电路开始发光该明装置特点操作简单安装方便智性高灵活相信该明装置农村广泛应
确定指导老师确定选题便开始查找资料通学校图书馆网资料查阅确定体设计思路认真阅读关模拟电路51系列单片机书籍确定基设计思路仔细研究反复试验进步简化设计思路确定设计原理相关程序设计设计程中Protues功更新解够掌握基功
通次毕业设计方面力提高网查阅许资料掌握文献检索方法提高获新知识新信息力深深体会实践必须充分理解电路原理基础做目标明确操作准确许遗忘知识温段旅程似荆棘密布实蕴藏着宝藏
通次毕业设计仿真结果分析基达预期成果遗憾制作实物制作中原核心原件买齐定稿检查中原理图稍作修改导致实物制作中缺少继电器加时间紧迫遗憾实物没完全做出
致 谢
着毕业设计紧张进行学生活结束学四年奔跑转眼间终点四年学什学少毕业设计中体现出期间位学忙碌希四年辛勤汗水变成耀眼果实选指导老师选题题目确定步步着老师步伐进行着毕业设计学生涯次作业次检验方面力表现形式
感谢指导老师周鸿武老师严谨细致丝苟作风直学中榜样开见面会时候说什总针见血文题目三两句提醒写文时侧重点简洁明学听非常清楚明白次见面交流非常轻松愉快周洪武老师没施加太压力务书发文编写日程日程完成务遇懂问题先查资料学请教实解决请周老师指导
感谢位予帮助位老师学感谢文指导老师周老师谢谢您
参考文献
[1] 吴政江单片机控制红外线防盗报警器[J]电子制作20074（26）
[2] 董吉虹白明郎培解峰梁．热释电红外报警器设计[J]．长春学学报200712(04)．
[3] 刘立琼红外技术报警领域应[J]中国保安200511（25）
[4]唐颖．单片机原理应C51程序设计[M]．北京：北京学出版社2008．
[5]彭．单片机典型系统设计实例精讲[M]北京：电子工业出版社2006．
[6]侯媛彬．凌阳单片机原理毕业设计精选[M]．北京：科学出版社2006．
[7]刘文涛．单片机培训教程（C51版）[M]．北京：电子工业出版社2005．
[8]李珍付植桐．单片机原理应技术[M]．北京：清华学出版社2003．
[9]沙占友孟志永王彦朋单片机外围电路设计[M]第2版北京：电子工业出版社2006
[10]卢胜单片机原理应技术实践[M]北京：机械工业出版社2009
[11]智台灯设计
[EBOL]．http1921681851kns50detailaspxQueryID7&CurRec120101109．
[12]体红外线报警器
[EBOL]．httpwenkubaiducomview8e761ae9856a561252d36f57html 20101024．
[13]防盗报警器设计
[EBOL]．httpwenkubaiducomview52062485ec3a87c24028c409html20100707．
附 录
附录 设计编程程序
XinHao EQU P10
Light EQU P20
ORG 0000H
AJMP MAIN
MAIN
MAIN CLR light 初始时灯泡熄灭
Check SETB XinHao
JNB XinHaoyanshi 检测否信号
LJMP Check
yanshi LCALL delay 延时防信号抖动
SETB XinHao
JNB XinHaodianliang 点亮灯泡
LJMP Check
dianliang
dianliang SETB light 点亮灯泡
LOOP SETB XinHao
JB XinHaoyanshi1 判断否信号
LJMP LOOP
yanshi1 LCALL delay 延时防抖动
SETB XinHao
JB XinHaoyanshi2 次确定信号
LJMP LOOP
yanshi2 LCALL delay1 利定时器延时两分钟
CLR light 熄灭灯泡
RET
delay
Delay MOV R0 #100
D1 MOV R1 #100
D2 DJNZ R1 D2
DJNZ R0 D1
RET
定时器延时两分钟
delay1 MOV R2 #180
MOV IE #00H
MOV TMOD #01H
SETB TR0
CLR TF0
LOOP0 MOV TL0 #0FH
MOV TH0 #00H
LOOP1 JBC TF0LOOP2 定时否溢出
JMP LOOP1
LOOP2 DJNZ R2 LOOP0
MOV TMOD #00H
CLR TR0
CLR TF0
RET
END
END
附录二 元件清单
序号
元件名称
元件规格
元件数量
1
电阻
220Ω
1
2
电阻
4K7
2
3
电阻
10K
2
4
电阻
560R
2
5
电容
47uF
2
6
电容
1nF
3
7
电容
30uF
1
8
电容
10uF
2
9
电容
100nF
4
10
电容
1000uF
2
11
电解电容
2200uF35mV
2
12
晶振
12MHz
1
13
灯泡
12V
1
14
钮
BUTTON
2
15
三极
2N3019
2
16
稳压器
7805
1
17
稳压器
7905
1
18
稳压器
7812
1
19
稳压器
7912
1
附录三 51单片机控制红外感应家夜灯原理图
附录四 51单片机控制红外感应家夜灯仿真图
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
科毕业文（设计）
题 目 基51单片机红外感应家
夜灯设计
院 系：物理电子信息科学系
专 业：电子信息科学技术
姓 名：
学 号：
指导教师：
教师职称：讲师
填写日期：2011年X 月 X 日
摘
系统采热释电红外传感器制作简单成低安装较方便性较稳定抗干扰力强灵敏度高安全
体恒定体温般37度左右会发出特定波长红外线体辐射红外线中心波长9～10um热释电红外传感器波长灵敏度02～20um范围稳定变实际系统中常采热释电红外传感器热释电传感器非接触形式体辐射红外线进行检测检测红外光谱转变成微弱电信号然通放电路微弱电信号放单片机处理达驱动电路感应灯发光效果
设计包括硬件软件设计两部分硬件部分包括单片机控制电路红外探头电路驱动执行发光电路发光器控制电路等部分组成软件部分延时程序设计处理器采51系列单片机AT89C51整系统系统软件控制工作
关键词：单片机红外传感器数采集发光电路
Abstract
This system uses a pyroelectric infrared sensor its make simple low cost installation are more convenient and more stable performance strong antijamming capability high sensitivity safe and reliable
The human body has a constant temperature be in commonly 37 degrees or so so will issue certain wavelengths of infrared radiation infrared center for 9 ~ 10um wavelength and pyroelectric infrared sensor sensitivity in the wavelength of 02 ~ 20um range almost constant so actual system often USES is pyroelectric infrared sensors Pyroelectric noncontact sensor is mainly by the form of human radiation of infrared testing detect the infrared spectrum into a weak signal and then by amplifying circuit will weak signal amplifier finally SCM processing to achieve driving circuit is thus make induction lamp glow effect
This design includes two parts and the design of hardware and software Hardware part includes singlechip microcomputer control circuit infrared sensor circuit drive execution shine circuit lighter control circuit components Software part mainly delay program design the processor by 51 series microcontroller AT89C51 the whole system is under control work in the system software
Keywords PIC Infrared sensor Data acquisition Luminous circuit
目 录
第章 前言 1
第二章 设计基础知识介绍 2
第节 热释电红外传感器 2
热释电红外传感器简介 2
二 热释电红外传感器原理特性 2
三热释电红外传感器优缺点 3
第二节AT89C51单片机简单概述 3
AT89C51单片机结构简介 3
二 AT89C51脚说明 4
第三章 红外感应家夜灯设计 5
第节 红外感应家夜灯设计 5
设计务求 5
二 设计方案设计思路 5
第四章 直流稳压源设计 7
第节 设计容求 7
第二节 电路设计原理 7
降压部分 7
二整流部分 7
第五章 红外感应家夜灯具体电路模块 11
第节 热释电红外传感器原理 11
第二节 夜灯具体电路模块设计 11
放电路设计 11
二 时钟电路设计 12
三 复位电路设计 12
四 发光电路设计 13
第三节 系统硬件电路选择说明 13
第四节 软件程序实现 13
程序工作流程图 13
二中断服务程序工作流程图 14
三 软件仿真 15
第六章 设计总结展 16
致谢 17
参考文献 18
附录 19
第章 前言
社会断进步科学技术济断发展生活水提高便落偏远山村硬件设施落黑夜时屋走廊等方行走时方便紧急明措施提出高求设计满足落偏远山村紧急明需求设计家庭式电子明系统根求通软件延时程序设计需持续明时间
目前市面感应明设备言声控灯占整市场目前声控灯适合硬件设施较区然满足落偏远山村然红外感应家夜灯恰恰弥补空缺具方便快捷实惠特点旦市会偏远山村广泛应种热释电红外传感器非接触形式检测出体辐射红外线转变电压信号时热释电红外传感器明装置防盗报警装置制动控制接开关遥测等领域
第二章 设计基础知识介绍
第节 热释电红外传感器
热释电红外传感器简介
热释电红外线(PIR)传感器80年代发展起种新型高灵敏度探测元件种检测体发射红外线输出电信号传感器身发类型辐射组成防入侵报警器种动化节装置非接触形式检测出体辐射红外线量变化转换成电压信号输出电压信号加放便驱动种控制电路图21示热释电红外传感器部电路框图
图21 热释电红外传感器部电路框图
二 热释电红外传感器原理特性
热释电红外线传感器种高热电系数制成探测元件探测器装入两探测元件两探测元件反极性串联抑制身温度升高产生干扰探测元件探测接收红外辐射转变成微弱电压信号装探头场效应放外输出
体般恒定体温般37度会发出特定波长10um左右红外线动式红外探头探测体发射10um左右红外线进行工作传感器顶端开设装滤光镜片窗口滤光片通光波长范围7～10um正适合体红外辐射探测波长红外线滤光片予吸收体发射10um左右红外线通菲尼尔滤光片增强聚集红外感应源样便形成种专门作探测体辐射红外线传感器旦进入探测区域体红外辐射通部分镜面聚焦热释电元件接收两片热释电元件接收热量热释电抵消信号处理输出电压信号
检测体移动信号时电荷信号FET放C2R1稳压输出变高电位NPN转化输出OUT低电
特性点：
(1)种探头探测体辐射目标热释电元件波长10um左右红外辐射必须非常敏感
(2)仅仅体红外辐射敏感辐射面通常覆盖特殊菲尼尔滤光片环境干扰受明显控制作
(3)动红外探头传感器包含两互相串联联热释电元制成两电极化方正相反环境背景辐射两热释元件具相作产生释电效应相互抵消探测器信号输出
(4)旦侵入探测区域体红外辐射通部分镜面聚焦热释电元接收两片热释电元接收热量热释电抵消信号处理形成电信号驱动灯泡发光
(5)菲尼尔滤光片根性求具焦距（感应距离）
三热释电红外传感器优缺点
热释电红外传感器种检测体发射红外线输出电信号传感器身发类型辐射功耗隐蔽性价格低廉热释电红外传感器容易受种热源光源干扰动红外穿透力差体红外辐射容易遮挡容易探头接收环境温度体温度接时探测灵敏度明显降时会造成短时间失灵
第二节AT89C51单片机简单概述
AT89C51单片机结构简介
AT89C51单片机美国Atmel公司生产低电压高性CMOS 8位单片机片含4k bytes反复擦写读程序存储器（EPROM）128 bytes机存取数存储器(RAM)器件采Atmel公司高密度非易失性存取技术生产兼容标准MCS51指令系统片置通8位中央处理器（CPU）Flash 存储单元功强AT89C51单片机提供许高性价应场合灵活应种控制领域
图22AT89C51单片机基组成功方块图图见块芯片集成台微型计算机组成部分中包括CPU存储器编程IO口定时器计数器串行口等部分通部总线相连面介绍部分：
外时钟源 外部事件计数振荡器时序
OSC
程序存储器
4 KB ROM
数存储器
256 B RAMSFR
定时器计数器
2 ×16
AT89C51
CPU
64 KB总线
扩展控制器
编程 IO
编程全
双工串行口
中断
外部中断 控制 行口 串行通信
图22 AT89C51 功方块图
二 AT89C51脚说明
Atmel公司AT89C51种高效微控制器采40引脚双列直插封装形式AT89C51单片机高性单片机受引脚数目限制少引脚具第二功
VCC：供电电压
GND：接
P0口：P0口8位漏极开路双IO口脚吸收8TTL门电流
P1口：P1口部提供拉电阻8位双IO口P1口缓器接收输出4TTL门电流
P2口：P2口部拉电阻8位双IO口P2口缓器接收输出4TTL门电流P2口写1时脚部拉电阻拉高作输入作输入时P2口脚外部拉低输出电流
P3口：P3口脚8带部拉电阻双IO口接收输出4TTL门电流
RST：复位输入振荡器复位器件时保持RST脚两机器周期高电时间
ALE：访问外部存储器时址锁存允许端输出电锁存址址字节
PSEN：外部程序存储器选通信号端外部程序存储器取指期间机器周期两次PSEN效访问外部数存储器时两次效PSEN信号出现
VP：保持低电时期间外部程序存储器（0000HFFFFH）否部程序存储器FLASH编程期间引脚施加12V编程电源
XTAL1：反振荡放器输入部时钟工作电路输入
XTAL2：反振荡器输出采外部时钟源驱动器件应接
第三章 红外感应家夜灯设计
第节 红外感应家夜灯设计
红外感应家夜灯构造简单方便灵活组装成低社会断进步科学技术济断发展生活水提高便落偏远山村硬件设施落黑夜时屋走廊等方行走时方便紧急明措施提出高求设计满足落偏远山村紧急明需求设计家庭式电子明系统根求通软件延时程序设计需持续明时间
设计务求
体辐射红外线中心波长9～10um热释电红外线传感器波长灵敏度02～20um范围稳定变实际系统中常采热释电红外线传感器热释电红外线传感器非接触形式体辐射红外线进行检测检测红外光谱转变成微弱电信号然通放电路微弱电信号放单片机处理达驱动电路达感应灯泡发光效果
设计红外感应家夜灯红外感应定距离范围效具较强抗干扰性较高稳定性性设计延时程序红外感应夜灯发光持续2min
系统实现功时热释电红外传感器探测动作设置监测点红外探头体辐射红外光谱变换成电信号放电路较电路送门限开关开门限阀门送出TTL 电AT89C51单片机单片机处理运算驱动执行发光器控电路灯泡发光
二 设计方案设计思路
AT89C51单片机采非易失性存取技术低电压高密度兼容标准MCS51指令系统功强加通假期学较说AT89C51学起容易设计终决定采AT89C51单片机提供许高性价应场合灵活应种控制领域
动红外探测器红外发射器红外接收器组成红外发射器发射束数调制红外光线投红外接收器发射器接收器间没遮挡物时感应灯会发光物体遮挡时接收器输出信号发生变化感应灯发光样容易产生错误信号然动红外探测器中2关键性元件菲涅尔透镜热释电传感器然然界中高绝温度（273K）物体会产生红外辐射温度物体释放红外量波长体恒定体温周围环境温度存差体移动时种差变化通菲涅尔透镜热释电传感器检测输出电信号热释电红外传感器制作简单成低安装较方便性较稳定抗干扰力强灵敏度高安全设计采动式热释电红外传感器
设计包括硬件软件设计两部分电路结构划分：热释电红外传感器单片机控制电路发光器控制电路相关控制理软件户终端完成信息采集处理数传送功设定等功
进入红外探测区域时热释电红外传感器探测动作设置监测点红外探头体辐射红外光谱变换成微弱电信号放电路较电路送门限开关开门限阀门送出TTL 电AT89C51单片机单片机处理运算驱动执行发光器控电路发光器发光满足设计求
设计求分析该设计须包含结构：热释电红外传感探头电路发光电路单片机复位电路相关控制理软件间构成框图图31总体设计框图示：
AT89C51
复位电路
驱动
LAMP发光电路
信号检测电路
放
图31 总体设计框图
处理器采51系列单片机AT89C51整系统系统软件控制工作设置监测点红外探头体辐射红外光谱变换成电信号放电路较电路送门限开关开门限阀门送出TTL 电AT89C51单片机单片机软件查询识判决等环节实时发出控制信号驱动电路控制信号放驱动发光设备完成相应动作发光延迟2min动解工手动解发光信号
第四章 直流稳压源设计
第节 设计容求
电源电子设备源电路关系整电路稳定性性实践中素变化时直流稳压电源输出电压发生变化电网电压变动负载变动引起输出电流变化温度变化频率变化等设计述系统直流稳压电源
毕业设计中求该稳压源单相220V交流电压供电设计5V直流电源12V直流电源单片机电路提供5V工作电压灯泡提供12V工作电压
第二节 电路设计原理
直流稳压电源组成单相交流电电源变压器整流电路滤波电路稳压电路转换正稳定直流电压毕业设计中电源电路降压部分整流部分滤波部分稳压部分组成
电源变压器作电网220V交流电压转换成整流电路需电压整流电路作交流电压转换成脉动直流电压滤波作脉动直流电压滤纹波变成纹波直流电压稳压电路作稳定直流电压转换成稳定直流电压输出
降压部分
电网电压AC220V预低压直流必须先进行降压处理常降压方式变压器降压电容降压
电容降压整流电路体积重量轻成低功率便携式电压降压首选方式存足输出功率宜功率电器中电容呈容性负载否工作存定功耗电路安全性低
变压器降压提供较功率体积重量求高时应极广泛
毕业设计降压部分变压器组成单片机灯泡供电采变压器电网220V交流电压变换成整流滤波电路需交流电压相位相反两5V12V交流源整流滤波电路需交流电压输入级整流桥变压器型号5V12V输出
二整流部分
变压器降压输出然交流电起波形然正弦波必须进行整流滤波方直流电压
整流部分四二极组成整流桥组成二极单导电性四二极分两组根变压器副边电压极性分导通变压器副边电压正极性端负载电阻端相连负极性端负载电阻端相连负载始终单方脉动电压桥式整流电路优点输出电压高纹波电压较子承受反电压较低时电源变压器正负半周电流供负载电源变压器充分利效率较高实验表明通桥式整流全波整流相似结果
滤波部分
整流电路输出电压然单方面种整流法完全波痕迹干净算优秀桥式整流输出然直流脉动电压（含直流成分含交流成分）脉动较含较谐波成分适应数电子线路设备求般整流减少种脉动成分需利滤波电路脉动直流电压变滑直流电压电容滤波电路常见简单滤波电路次设计中滤波部分两容量电容构成利电容充放电时间较长原理整流波形进步整化级稳压部分提供似直流电源
稳压部分
稳压电路考察表明：设电网电压波动研究输出电压否稳定二设负载变化研究输出电压否稳定稳压部分稳压芯片组成稳压芯片两端加频率补偿电容防止产生激稳压芯片稳压输出基稳定直流够满足设计电路供电求
5V直流电源稳压芯片选常LM7805LM7905中7805输出正5V7905输出负5V尾端加电容滤电路中存高频影响
（）稳压芯片LM7805参数
参数：
输出电流：1A
电压调整率：360mV
电流调整率：360mA
耗散功率：12W
输出电压偏差：0692～0748V
输出电压：173～187V（T(j)25℃）
图41引脚图
（二）稳压芯片LM7905参数
参数：
输出电流：1A
电压调整率：360mV
电流调整率：360mA
耗散功率：12W
输出电压偏差：0692～0748V
输出电压：173～187V（T(j)25℃）
原理电路图
电路原理图图42示降压部分整流部分滤波部分稳压部分组成
图42 稳压电源电路
12V直流电源稳压芯片选常LM7812LM7912中7812输出正12V7912输出负12V尾端加电容滤电路中存高频影响
（）稳压芯片LM7812参数
参数：
输出电流：1A
输出电压：12V
代型号：L7812 LM340T12
图43引脚图
（二）稳压芯片LM7912参数
参数：
输出电流：1A
输出电压：–12V
代型号：L7912
原理电路图
电路原理图图44示降压部分整流部分滤波部分稳压部分组成
图44 稳压电源电路
第五章 红外感应家夜灯具体电路模块
第节 热释电红外传感器原理
设计热释电红外传感器采双探测元件结构设计电路图51示 工作电路原理VCC电源端利C1R2稳定工作电压样输出端加稳压元件稳定信号检测体移动信号时电荷信号FET放C2R1稳压输出变高电位NPN转化输出OUT低电
图51 热释电红外传感器原理图
第二节 夜灯具体电路模块设计
放电路设计
图52示基放电路Vi输入电压信号Vo输出放电压信号
图52 放电路图
二 时钟电路设计
时钟电路中XTAL1XTAL2分反放器输入输出该反放器配置片振荡器石英晶体振荡陶瓷振荡均采采外部时钟源驱动器件XTAL2应接
机器周期含6状态周期状态周期2振荡周期机器周期12振荡周期果外接石英晶体振荡器振荡频率12MHZ振荡周期112us机器周期1us图53示时钟电路
图53 时钟电路图
三 复位电路设计
复位方法般电动复位外部键手动复位单片机时钟电路工作 RESET端持续出2机器周期高电时完成复位操作例晶振频率12MHz时复位信号持续时间应2us设计采外部手动键复位电路图54示复位电路
图54 复位电路图
四 发光电路设计
图示LAMP三极电阻接单片机A8引脚构成发光电路图55示发光电路
图55 发光电路图
第三节 系统硬件电路选择说明
硬件电路设计见附录图示分析知设计中器件： AT89C51热释电红外传感器键电容三极2N3019灯泡LAMP等单片机外围应电路单片机手工复位电路等
仿真程中直接传感器仿真开关取代传感器信号放然非门变低电键端口P10低电工作原理样
第四节 软件程序实现
程序工作流程图
述工作原理硬件结构分析知系统程序工作流程图图56示
系统初始化
灯泡熄灭
检测外部
信号输入
发光否持续2min
开始
灯泡发光
否等
信号
结束
Y
N
N
Y
Y
N
图56 程序工作流程图
二中断服务程序工作流程图
程序实现功：单片机检测外部热释电传感器送脉信号表示进入红外感应控制区域单片机部程序处理驱动发光电路开始发光发光持续2min动停止发光然程序开始循环工作检测否次触发信号等发光发光电路进入连续工作状态时利中断方式实现发光持续时间未2min时手工键停止红外感应发光作手工键停止发光中断服务程序工作流程图图57示
中断源发出中断申请
关中断保护现场
INTO端输入信号关停止发光
恢复现场开中断
中断返回
图57 中断服务程序工作流程图
三 软件仿真
设计中编写程序Keil软件编译通利Proteus仿真够达预期效果仿真原理图见附录四
设计求达目标接收红外传感器带低电信号图中灯泡发光达明效果观察灯泡发光持续2min
第六章 设计总结展
设计设计种基单片机技术红外感应家夜灯明装置该明装置通AT89C51单片机工作处理器核心外接热释电红传感器种新颖动式红外探测器件够非接触方式探测出体发出红外线转化相应电信号输出时效抑制体辐射波长外红外光线见光干扰时传感器输出低电探测区范围移动时输出低电变高电高电输入单片机作单片机外部触发信号处理单片机部软件编程处理单片机输出控制信号驱动发光电路开始发光该明装置特点操作简单安装方便智性高灵活相信该明装置农村广泛应
确定指导老师确定选题便开始查找资料通学校图书馆网资料查阅确定体设计思路认真阅读关模拟电路51系列单片机书籍确定基设计思路仔细研究反复试验进步简化设计思路确定设计原理相关程序设计设计程中Protues功更新解够掌握基功
通次毕业设计方面力提高网查阅许资料掌握文献检索方法提高获新知识新信息力深深体会实践必须充分理解电路原理基础做目标明确操作准确许遗忘知识温段旅程似荆棘密布实蕴藏着宝藏
通次毕业设计仿真结果分析基达预期成果遗憾制作实物制作中原核心原件买齐定稿检查中原理图稍作修改导致实物制作中缺少继电器加时间紧迫遗憾实物没完全做出
致 谢
着毕业设计紧张进行学生活结束学四年奔跑转眼间终点四年学什学少毕业设计中体现出期间位学忙碌希四年辛勤汗水变成耀眼果实选指导老师选题题目确定步步着老师步伐进行着毕业设计学生涯次作业次检验方面力表现形式
感谢指导老师周鸿武老师严谨细致丝苟作风直学中榜样开见面会时候说什总针见血文题目三两句提醒写文时侧重点简洁明学听非常清楚明白次见面交流非常轻松愉快周洪武老师没施加太压力务书发文编写日程日程完成务遇懂问题先查资料学请教实解决请周老师指导
感谢位予帮助位老师学感谢文指导老师周老师谢谢您
参考文献
[1] 吴政江单片机控制红外线防盗报警器[J]电子制作20074（26）
[2] 董吉虹白明郎培解峰梁．热释电红外报警器设计[J]．长春学学报200712(04)．
[3] 刘立琼红外技术报警领域应[J]中国保安200511（25）
[4]唐颖．单片机原理应C51程序设计[M]．北京：北京学出版社2008．
[5]彭．单片机典型系统设计实例精讲[M]北京：电子工业出版社2006．
[6]侯媛彬．凌阳单片机原理毕业设计精选[M]．北京：科学出版社2006．
[7]刘文涛．单片机培训教程（C51版）[M]．北京：电子工业出版社2005．
[8]李珍付植桐．单片机原理应技术[M]．北京：清华学出版社2003．
[9]沙占友孟志永王彦朋单片机外围电路设计[M]第2版北京：电子工业出版社2006
[10]卢胜单片机原理应技术实践[M]北京：机械工业出版社2009
[11]智台灯设计
[EBOL]．http1921681851kns50detailaspxQueryID7&CurRec120101109．
[12]体红外线报警器
[EBOL]．httpwenkubaiducomview8e761ae9856a561252d36f57html 20101024．
[13]防盗报警器设计
[EBOL]．httpwenkubaiducomview52062485ec3a87c24028c409html20100707．
附 录
附录 设计编程程序
XinHao EQU P10
Light EQU P20
ORG 0000H
AJMP MAIN
MAIN
MAIN CLR light 初始时灯泡熄灭
Check SETB XinHao
JNB XinHaoyanshi 检测否信号
LJMP Check
yanshi LCALL delay 延时防信号抖动
SETB XinHao
JNB XinHaodianliang 点亮灯泡
LJMP Check
dianliang
dianliang SETB light 点亮灯泡
LOOP SETB XinHao
JB XinHaoyanshi1 判断否信号
LJMP LOOP
yanshi1 LCALL delay 延时防抖动
SETB XinHao
JB XinHaoyanshi2 次确定信号
LJMP LOOP
yanshi2 LCALL delay1 利定时器延时两分钟
CLR light 熄灭灯泡
RET
delay
Delay MOV R0 #100
D1 MOV R1 #100
D2 DJNZ R1 D2
DJNZ R0 D1
RET
定时器延时两分钟
delay1 MOV R2 #180
MOV IE #00H
MOV TMOD #01H
SETB TR0
CLR TF0
LOOP0 MOV TL0 #0FH
MOV TH0 #00H
LOOP1 JBC TF0LOOP2 定时否溢出
JMP LOOP1
LOOP2 DJNZ R2 LOOP0
MOV TMOD #00H
CLR TR0
CLR TF0
RET
END
END
附录二 元件清单
序号
元件名称
元件规格
元件数量
1
电阻
220Ω
1
2
电阻
4K7
2
3
电阻
10K
2
4
电阻
560R
2
5
电容
47uF
2
6
电容
1nF
3
7
电容
30uF
1
8
电容
10uF
2
9
电容
100nF
4
10
电容
1000uF
2
11
电解电容
2200uF35mV
2
12
晶振
12MHz
1
13
灯泡
12V
1
14
钮
BUTTON
2
15
三极
2N3019
2
16
稳压器
7805
1
17
稳压器
7905
1
18
稳压器
7812
1
19
稳压器
7912
1
附录三 51单片机控制红外感应家夜灯原理图
附录四 51单片机控制红外感应家夜灯仿真图
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档