单片机控制红外线防盗报警器
2016-07-05 15:37
笔者在业余时间设计制作了一台红外线防盗报警器。具有以下特点：用当今最流行的AT89C2051单片机控制，体积小，成本低；用红外线收发管进行检测，安装隐蔽，不易被发现；探测信号采用脉冲信号，节能且抗干扰；当有人试图闯入室内时，能自动进行声光报警。现将该报警器原理介绍如下，供广大单片机爱好者参考。
一、硬件电路
电路原理图如图1所示。可将该电路分为以下三个部分。
1、电源电路。220V交流市电经变压器T降压，桥式整流器D1整流，电解电容C7滤波，三端稳压器78L05稳压，最后得到整机要求的+5V稳定直流电源。
2、单片机系统。U1为AT89C2051单片机。C1，R0，R1和复位按钮RESET组成手动电平复位和上电自动复位电路；C2，C3以及晶振JT1组成时钟电路；C4，C5为+5V电源滤波电容。U2为CMOS6反相器CC4069，起驱动作用。VD1~VD6为红外发射管，其负极端接与P1口，P1口设置为输出状态，当P1口为“0”时，VD1~VD6发红外光。VD7~VD12为红外接收管，当接收到红外光时导通，+5V电源通过VD7~VD12加到反相器CC4069的输入端，经反相为低电平，这时P3.0~P3.5为低电平。发射管和接收管分别安装在门和窗口的适当位置，当有人闯入时遮挡了红外线，接收管截止，反相器输入端为低电平，这时U1的P3.0~P3.5为高电平。当在一定时间内检测到位于不同位置的光束被遮挡时，则由P3.7口输出报警信号（高低电平间隔1S的脉冲信号）。驱动声光报警电路，进行声光报警，直至按复位按钮RESET或电源开关S1。由于红外收发管之间没有遮挡时为正常，有遮挡时为异常，则当P1口输出00H时，P3口的正常状态数据为00H。
3、声光报警电路。555定时器U4，扬声器BY，普通红色发光二极管VD13等组成声光报警电路。其中555定时器接成了一个低频多谐振荡器，其控制电压输入端5脚与单片机AT89C2051的P3.7脚相连，受P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号控制。当P3.7为高电平时控制电压Uco较高，阈值电压UT+（=Uco）和UT-（=1/2Uco）也较高；当P3.7为低电平时UT+和UT-也较低。当UT+较高时，电容C9充、放电的电压幅度较大，因而振荡频率较低。反之，当UT+较低时，电容C9充、放电过程中电压变化幅度较小，充、放电过程完成得较快，故振荡频率较高。即当P3.7=1时，555输出脉冲的振荡频率较低；当P3.7=0时，555输出脉冲的振荡频率高。该输出脉冲经过隔直电容C8加到扬声器上，扬声器将交替发出高、低不同的两种叫声。同时，P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号经电阻R8加到红色发光二极管VD13上，VD13将闪烁发光。达到声光同时报警的效果。
二、软件设计
我们的目标是，当检测到有人闯入时就由P3.7口输出高低电平间隔1S的脉冲信号去驱动声光报警电路，产生声光报警。这可通过使P3.7口每隔1S取反一次实现。而1S时间可通过让定时器T0（工作于定时方式1）重复定时100ms十次实现。用工作寄存器R1作循环计数器，初值为10（0AH）。采用中断方式编程，整个软件由主程序和中断服务程序两部分构成。
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YES
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NO
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NO
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YES
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开始
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系统初始化
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有人闯入？
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启动定时
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时间到吗？
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转报警程序
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图2 主程序流程图
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等待时间到
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程序清单如下：
ORG 0000H
AJMP MAIN ；转向主程序
ORG 000BH ；定时器T0中断入口
LJMP BJ ；转向中断服务程序
ORG 0030H
MAIN：MOV SP，#50H ；设置堆栈栈底
MOV R1，#0AH ；设置循环计数器初值
MOV P3，#00H ；设置P3口为正常状态
MOV P1，#00H ；使VD1~VD6发红外光
MOV TMOD，#01H；设T0为定时方式1
MOV TH0，#3CH ；设置定时100ms初值
MOV TL0，#0B0H
SETB EA ；CPU开中断
SETB ET0 ；定时器0允许中断
JS：MOV A，P3 ；监视是否有人闯入
CJNE A，#00H，LP
AJMP JS
LP：SETB TR0 ；启动T0定时100ms
SJMP $ ；等待定时100ms完成
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1S到吗？
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P3.7取反
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中断返回
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保护现场
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图3 中断服务程序流程图
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重设定时初值
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恢复现场
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YES
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NO
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程序清单如下：
ORG 0060H
BJ：PUSH Acc ；现场保护
PUSH PSW
MOV TH0，#3CH ；重设定时初值
MOV TL0，#0B0H
DJNZ R1，FH ；1S未到返回
MOV R1，#0AH ；重设计数器初值
CPL P3.7 ；P3.7口取反
FH：POP PSW ；恢复现场
POP Acc
RETI ；中断返回
END
三、系统调试
1、软件调试。先在Keilc51环境中进行软件调试，再利用编程器将调试好的程序固化到AT89C2051单片机中。
2、硬件调试
（1）检查线路应焊接无误。（2）电源电路调试。断开负载，用万用表测量78L05的3脚应有+5V电压。（3）先不装入AT89C2051单片机，用短路线把U1插座的12脚接地，调整VD1和VD7的安装位置和角度，测量U1插座的2脚电压。当VD1和VD7之间无遮挡时2脚电压为0伏，有遮挡时为+5伏。用相同方法反复调整其他几对红外收发管的位置和角度。使U1插座的3、6、7、8、9各脚的电压符合要求。（4）将固化好程序的AT89C2051插入电路中的U1插座上，接上电源即可工作。
