3 硬件系统设计

根据2。3小节中的总体设计方案，本文提出的基于单片机的红外报警系统硬件部分主要包括：最小系统电路、人体红外检测电路、按键电路、蜂鸣器电路、LED显示电路等设计，电路原理图详见附录一。

3。1  最小系统电路设计

3。1。1 单片机的选择

方案一：采用DSP作为系统控制器。DSP（digital signal processor）是一种特殊的CPU，采用数字信号来处理大量信息。DSP具有对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部环境因素影响小，容易实现集成，可分时复用，可用于频率非常低的信号等优点。但DSP硬件电路比较复杂，且价格较高，数字系统由耗电的有源器件构成，没有无源设备可靠。 

方案二：采用单片机作为系统控制器。单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种逻辑功能，本身带有定时器、计数器，可以用来定时和计数，并且其具有体积小，技术成熟和成本低，可靠性强、性价比高、电压低、功耗低等优点[4]。

基于以上分析，拟定方案二，用STC89C52单片机作为控制器。

3。1。2 电路设计

STC89C52的最小系统如图3-1所示，整个最小系统由三个部分组成，晶振电路部分、复位电路部分、电源电路等三个部分组成[6,7]。

晶振电路包括2个30pF的电容C2和C3，以及12M的晶振X1。电容的作用在这里是起振作用，帮助晶振更容易的起振，取值范围是15-33pF。晶振的取值也可以是24M，晶振的取值越高，单片机的执行速度越快。在进行电路设计的时候，晶振部分越靠近单片机越好[8^12]。论文网

复位电路由10uF的极性电容C1、10K的电阻R4和按键K4构成。利用电容电压不能突变的性质,可以知道,当系统一上电，RESET脚将会出现高电平，并且这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当RESET脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。

在电路图3-1中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0。7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0。7倍即为3。5V），需要的时间是10K×10UF=0。1S。也就是说在电脑启动的0。1S内，电容两端的电压时在0-3。5V增加，这个时候RESET引脚所接收到的电压是5V-1。5V。在5V正常工作的51单片机中小于1。5V的电压信号为低电平信号，而大于1。5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0。1S内，单片机系统自动复位（RESET引脚接收到的高电平信号时间为0。1S左右）。本设计的复位电路除了有上电复位功能外，还有手动复位功能，即手动按下按键K1,使得单片机的复位引脚连接到VCC，从而使单片机复位。

最后一个是电源部分，采用5V的USB直接供电，可采用手机充电器、电脑USB口、移动电源等设备进行供电。

此外，除了单片机最小系统的3个部分之外，这里还多了一些外部电路。

特别注意的是，对于31脚(EA),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行；当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行。由于我们的程序存储在了单片机内部，所以EA要接高电平，保证单片机是从内部读取程序去执行的。

图3-1 单片机最小系统

3。2  人体红外检测模块

3。2。1 红外探测元件的选择

我们综合考虑了各方面可能出现影响性能的因素，将人体红外探测元件最后定为性价比很高的热释电红外探测器，最重要的因素还是因为该探测器对探测人体辐射的红外光谱拥有很好的效果。而且该探测器的防盗保护性能相对于普通的压力报警器来说更加稳定，抗干扰能力强，探测灵敏度和安全性更好。另一方面，本探测器安装相对隐蔽，难以发现该装置的位置，很大程度地方便了用户管理和操作。