对射式光电开关报警器的设计

题目：对射式光电开光报警器的设计11对射式光电开关报警器的设计摘要：报警器是一种为防止或预防某事件发生所造成的后果，以声、光两种形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电子产品。本设计主要运用单片机和对射式光电开关来有效的控制报警电路，它具有制作简单，成本低，安装方便，防盗性能比较稳定，抗干扰能力强，灵敏度高，安全可靠，寿命长等优点。设计中包括硬件和软件两部分,硬件中的对射式光电开关利用红外对管的接收特性，当有不透明物体通过时光电开关断开,系统开始报警,双击手动开关后，系统再次进入布防状态。处理器采用51系列单片机AT89C51，整个系统在软件的控制下工作。对射式光电开关报警器安装隐蔽，不易被盗贼发现，可有效的起到报警和防范的作用。关键词：单片机；对射式光电开关；报警电路TheDesignofthebeamphotoelectricswitchalarmAbstract:Alarmisakindofelectronicproducts,whichuseslightandvoicetwoformstoremindorwarnustotakesomeactionswhenwepreventtheconsequencescausedbycertainevents.Thisdesignmainlyusesmicrocomputerandcorrelationphotoelectricmedalliontoeffectivelycontrolthealarmcircuit.Ithasmanyadvantages,suchaseasyfabricationandinstallation,lowcost,stableanti-theftperformanceability,stronganti-interferenceability,highsensitivity,safeandreliable,longservicelife,etc.Thedesignincludestwosectionsthataresoftwareandhardware.Thelaserphotoelectricswitchviainfraredreceivercharacteristicsinhardware,theswitchistobreakandthesystembegantoalarmwhileopaqueobjectpassesthroughcircuitandthesystemgaininthedevelopmentofstatewhendouble-clickthemanualswitch.Processoruses51seriessingle-chipmicrocomputerAT89C51,thewholesystemisworkingunderthecontrolofsoftware.Thebeamphotoelectricswitchalarmsystemisnottobefoundbythievesbecauseofconcealmentinstallation,what'smore,itcaneffectivelyplayaroleinwarningandprevention.Keyword:SCM;thephotoelectricswitch;thealarmcircuit21引言随着社会经济的发展和科学技术的不断进步，人们的生活水平得到很大的提高并且对私有财产和公共安全的保护意识也在不断的增强，报警器在日常生活中发挥着越来越重要的作用。故本次设计就是为了满足人们生活需求而设计的电子防盗系统。就目前市面上的报警器主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等，但这几种比较常的报警器都存在一些缺点：（一）压力触发式防盗报警器由于压力板式安装在垫子内，当主机停止工作，主人在家走动时，都很容易失报和误报，其可靠性低。（二）开关式电子防盗报警器一般只有一个定点，有效范围小，而且各种开关也易坏，失报和误报率高，不可靠。（三）遮光式触发防盗报警器在受到太阳光照射就会引起误报，而且准确度不高。而本设计中所使用的对射式光电开关运用红外线，有很强的隐蔽性且准确性高、检测距离远，在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。这种报警器利用开关的通断性来有效的报警。同时，对射式光电开关既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、遥测等领域，总之报警器与社会生活密不可分。2设计概述本系统采用对射式光电开关来检测信号，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现,同时它的信号经过单片机系统处理后能有效控制电路系统。2.1设计任务与要求(1)本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为信息采集、时钟控制、电源控制、复位模块、开关与报警等模块。(2)该开关报警系统由对射式光电开关、鸣器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、功能设定模块等部分组成。(3)系统可实现功能。工作人员把报警系统设置在布防状态，对射式光电开关工作起来,当有人闯入时，对射式光电开关断开，由程序控制单片机处理运算后驱动执行报警电路使报警器开始工作。(4)红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。该装置设计的要点：一是能有效判断是否有人员进入；二是尽可能大地增加防护范围。另外，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。报警采用声光信号。(5)在设计时要对硬件电路与软件程序分别进行调试，并进行软硬件联调，在调试成功后要求获得焊接的实物。2.2设计思路本设计由硬件和软件两个部分组成。模块划分为数据收集、时钟控制、电源控制、3复位模块、开关与报警等子模块。电路结构可划分为：对射式光电开关、蜂鸣器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。对于本设计来说，单片机和对射式光电开关是设计的中心单元，处理器采用51系列单片机AT89C51。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点的对射式光电开关将红外光谱变换成电信号，经放大电路后，电路导通，相当于开关闭合。当有不透明物体通过时，开关瞬时断开，在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应工作。当警情消除后复位电路使系统复位。从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：对射式光电开关电路、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成。它们之间的构成框图如图1所示。XTALP0口P1口RSTEA口P3口P2口图1系统结构图2.3方案论证防盗报警系统一般是由探测器、防盗报警控制器和接警中心（硬件加软件）组成。它的最简单形式是本地（家庭、单位）报警系统，它的组成部分是探测器和本地报警控制器，以及声光报警器。该系统设计方案有以下两种：方案一：利用固定点电话联网防盗报警系统来实现家庭防盗报警，该系统由编程主机、探测器、门磁和遥控器组成，一旦发生警情，能把报警信息通过通讯网络瞬间远程传输到用户设定的固定电话上，同时向接警中心报告，中心联网电脑可通过电子地图、数据库、电脑语音提示、监听现场情况，显示发生警情的单位地址、方位、发案时间,所辖派出所可及时调动警力做出快速处理。方案二：通过对射式光电开关检测安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制LED灯和声音报警器的启动。通过比较得知方案一可准确判断警情并且通知工作人员但实现起来难度大，而方案信号检测报警器模块时钟模块复位模块电源模块信号放大4二能满足我们实现快捷的要求且实施起来简单容易有效，固本设计选择方案二。3元器件选择系统电路设计中元器件起着至关重要的作用，应注意以下几个方面。（1）尽可能的选择标准化的器件这样可以提高设计的成功率和结构的灵活性。（2）在对硬件系统总起结构考虑时，要同样注意通用性的问题。（3）在电路设计时，要充分考虑应用的各个器件。在设计时即使原理上通了，但如果器件选择不当，系统的驱动能力不够，将导致系统工作不可靠甚至无法工作。因此，在电路设计时，要特别注意器件的选择。（4）注意选择市场上货源充足且通用的元器件，尤其是大规模生产的场合，更应注意这一点。这样可以避免即使某种元器件无法获得，也能用其他元器件直接替换而不影响系统的正常工作。在本设计中，运用到许多器件，主要有51系列单片机AT89C51、对射式光电开关、蜂鸣器、按键、LED显示灯，其中单片机和对射式光电开关在整个系统中起着重要的作用。下面主要介绍AT89C51单片机和对射式光电开关。3.1AT89C51单片机的组成及管脚说明89C51单片机基本组成包括有:片内数据存储器RAM有128B，21个特殊功能寄存器SFR；片内程序存储器FlashROM有4KB；可寻址片内外统一编址的64KB的ROM，可寻址片外64KB的RAM；4个8位并行I/O接口（P0—P3）；一个全双工通用异步串行接口UART；两个16位的定时器/计数器；五个中断源、两个优先级的中断控制系统；具有位操作功能的布尔处理机及位寻址功能；片内振荡器和时钟产生电路。89C51单片机的管脚说明：图2AT89C51管脚图5ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装形式。AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。VCC（40脚）：供电电压。GND（20脚）：接地。P0口（P0.0—P0.7，第39—32脚）：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口（P1.0—P1.7，第1—8脚）：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口（P2.0—P2.7，第21—28脚）：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。当P2口用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址1时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口（P3.0—P3.7，第10—17脚）：P3口是一个内接上拉电阻的8位准双向并行端口，它可以作为I/O口，作输出口时，每个引脚可驱动4个LSTTL负载；用作输入口时，需首先将引脚内的输出锁存器置1，在Flash存储器并行编程和效验时，P3.3、P3.6、P3.7可做控制位。P3口还有第二功能，如表1所示：表1P3口第二功能口线信号功能P3.0RXD串行口数据输入(接收数据)P3.1TXD串行口数据输出（发送数据）P3.2INT0外部中断0输入P3.3INT1外部中断1输入P3.4T0定时器0的外部输入（计数输入）P3.5T1定时器1的外部输入（计数输入）P3.6WR外部数据存储器写选通控制输出P3.7RD外部数据存储器读选通输出控制RST（9脚）：单片机复位输入端，高电平有效。在单片机上电后，振荡器稳定运行的情况下，若RST端脚能维持两个机器周期(24个振荡周期)以上高电平，则可使单片机系统有效复位。ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲信号端，双引