熱釋電紅外報(bào)警器解讀

1、成績(jī)?cè)u(píng)定： 傳感器技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 題 目 熱釋電紅外報(bào)警器 摘要 該報(bào)警器主要由熱釋電紅外傳感器及其檢測(cè)電路， LED 顯示組 成，熱釋電紅外傳感器是報(bào)警器設(shè)計(jì)中的核心器件。 它是一種被動(dòng)式 紅外報(bào)警探測(cè)器， 只需要提供它工作電壓， 它就可以把在感應(yīng)到人體 的紅外信號(hào)后將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出以供信號(hào)處理部分使用。目前， 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的防盜報(bào)警器大部分是國(guó)外品牌， 國(guó)內(nèi)防盜報(bào)警產(chǎn)品廠商 發(fā)展時(shí)間比較短，真正取得長(zhǎng)足發(fā)展也是在 2000 年以后，特別是在 2004年國(guó)內(nèi)有些廠商迅速成長(zhǎng)，投資規(guī)模和企業(yè)規(guī)模都在迅速發(fā)展 和擴(kuò)大。熱釋電紅外傳感器是一種被動(dòng)式調(diào)制型溫度敏感器件， 利用 熱釋電效應(yīng)工作， 它

2、是通過(guò)目標(biāo)發(fā)出的紅外輻射來(lái)探測(cè)目標(biāo)的。 其相 應(yīng)速度雖不如光子型，但由于它可在室溫下使用、光譜響應(yīng)寬、工作 頻率寬、靈敏度與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，容易使用。這種探測(cè)器，靈敏度高，探 測(cè)面廣，是一種可靠性很強(qiáng)的探測(cè)器。 因此廣泛應(yīng)用于各類入侵報(bào)警 器，自動(dòng)開(kāi)關(guān)、非接觸測(cè)溫、火焰報(bào)警器等。在電子防盜、 人體探 測(cè)器領(lǐng)域中，熱釋電紅外傳感器的應(yīng)用非常廣泛，因其價(jià)格低廉 技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。 關(guān)鍵詞： 熱釋電紅外傳感器；被動(dòng)式；報(bào)警器；紅外輻射 目錄 一 、設(shè)計(jì)目的 1 二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 - 1 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 1 2.2 設(shè)計(jì)要求 2 三、設(shè)計(jì)步驟及原理分析 3 3.1 設(shè)計(jì)方法 3

3、 3.2 設(shè)計(jì)步驟 3 3.3 設(shè)計(jì)原理分析 5 四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會(huì) 9 五、參考文獻(xiàn) - 9 、設(shè)計(jì)目的 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活水平得 到了很大的改善， 許多高科技產(chǎn)品的使用越來(lái)越成為家庭生活的主旋 律，因此人們對(duì)自己所處環(huán)境的安全要求就越來(lái)越高， 特別是家居安 隨著社會(huì)全，不得不時(shí)刻留意不速之客的光顧。為此，許多小區(qū)，家 庭都安裝了報(bào)警系統(tǒng)， 這有效的保證了居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。 在本文 中，介紹一種利用熱釋電紅外傳感器進(jìn)行監(jiān)控， 并進(jìn)行報(bào)警的系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)。 二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 1. 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)：對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研，詳細(xì)分析系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出 基于

4、單片機(jī)控制的熱釋電紅外報(bào)警系統(tǒng)方案； 2實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)： 熱釋電傳感器調(diào)理電路； 報(bào)警音響電 路；報(bào)警顯示電路；軟件控制； 3系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：器件選擇；地址分配和硬件連接； 4系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) : 單片機(jī)代碼的實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)控制代 碼的實(shí)現(xiàn)； 5系統(tǒng)調(diào)試； 6系統(tǒng)聯(lián)調(diào)； 7寫(xiě)課設(shè)報(bào)告。 2.2 設(shè)計(jì)要求 熱釋電紅外報(bào)警器主要由光學(xué)系統(tǒng)、熱釋電紅外傳感器、信號(hào) 濾波和放大、信號(hào)處理和報(bào)警電路等幾部分組成。 圖 1所示的是將待 測(cè)目標(biāo)、菲涅爾透鏡、 熱釋電紅外傳感器相結(jié)合使用時(shí)的工作原理示 意圖。 圖 1 系統(tǒng)整體框圖 菲涅爾透鏡可以將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外探測(cè)元上， 同時(shí)也

5、產(chǎn)生交替變化的紅外輻射高靈敏區(qū)和盲區(qū)，以適應(yīng)熱釋電 探測(cè)元要求信號(hào)不斷變化的特性； 熱釋電紅外傳感器是報(bào)警器設(shè)計(jì)中的核心器件，它可以把人體的 紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以供信號(hào)處理部分使用； 信號(hào)處理主要是把傳感器輸出的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、延 遲、比較，為報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。 三、設(shè)計(jì)步驟及原理分析 3.1 設(shè)計(jì)方法 本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、 鍵盤(pán)控制、報(bào)警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器、 報(bào)警器、單片機(jī)控制電路、 LED控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。 用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報(bào)警等功 能。 就此設(shè)計(jì)的核心模塊來(lái)說(shuō)

6、， 單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元， 所以此系統(tǒng) 也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件 組成。硬件包括單片機(jī)、輸入 / 輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成 的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過(guò)程包 括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。 3.2 設(shè)計(jì)步驟 從設(shè)計(jì)的要求來(lái)分析該設(shè)計(jì)須包含如下結(jié)構(gòu)： 熱釋電紅外傳感探 頭電路、報(bào)警電路、單片機(jī)、復(fù)位電路及相關(guān)的控制管理軟件組成； 它們之間的構(gòu)成框圖如圖 2 總體設(shè)計(jì)框圖所示： 圖 2 總體設(shè)計(jì)框圖 圖中當(dāng)任一房間有人進(jìn)入時(shí)紅外傳感器將接收到人體散發(fā)出的 紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)， 在電平轉(zhuǎn)換電路中傳感器出來(lái)的

7、高電平與三 極管集電極的高電平相抵消得到單片機(jī)識(shí)別的低電平， 經(jīng)過(guò)單片機(jī)處 理，數(shù)碼管與蜂鳴器分別收到信號(hào)，此時(shí)數(shù)碼管顯示相應(yīng)房間位置， 蜂鳴器收到低電平信號(hào)并報(bào)警。當(dāng)單片機(jī)一直處于低電平狀態(tài)下時(shí)， 報(bào)警會(huì)一直持續(xù)， 數(shù)碼管依舊顯示， 直至傳感器沒(méi)有接收到信號(hào)， 單 片機(jī)恢復(fù)到高電平狀態(tài)報(bào)警停止。 處理器采用 51 系列單片機(jī) AT89S51整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。 設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅 外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，經(jīng)放大電路送出 TTL 電平至 AT89S51單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)， 經(jīng)軟件查詢、 識(shí)別判決等環(huán)節(jié) 實(shí)時(shí)發(fā)出入侵報(bào)警狀態(tài)控制信號(hào)。 驅(qū)動(dòng)電路將控制信號(hào)放大并推動(dòng)聲

8、 光報(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)動(dòng)作。 當(dāng)報(bào)警延遲 10s 一段時(shí)間后自動(dòng)解除， 當(dāng) 警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位。 3.3 設(shè)計(jì)原理分析 本設(shè)計(jì)所用的熱釋感器就采用這種雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu)。 其工作電路 原理及設(shè)計(jì)電路如圖 3所示, 在 VCC電源端利用 C1和R2來(lái)穩(wěn)定工作 電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。 當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)信 號(hào)時(shí)，電荷信號(hào)經(jīng)過(guò) FET放大后，經(jīng)過(guò) C2，R1 的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)?高電位，再經(jīng)過(guò) NPN的轉(zhuǎn)化，輸出 OUT為低電平。 圖 3 熱釋電紅外傳感器原理圖 熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)如圖 4所示（其中 D 接正電源， S為輸 入， G 接地）。其內(nèi)部由敏感元件、場(chǎng)效應(yīng)管、高阻

9、電阻、濾光片等 組成，并向殼內(nèi)沖入氮?dú)夥庋b起來(lái)。圖 5 為引腳功能。 圖 4 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 5 引腳功能 7 3.3.1 AT89S51 單片機(jī)簡(jiǎn)單概述 AT89S51單片機(jī)是美國(guó) Atmel 公司生產(chǎn)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器 （EPRO）M 和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （RAM），器件采用 Atmel 公司的 高密度、非易失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi) 置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。 圖 6 AT89S51 功能方塊圖 圖 6 為 AT89

10、S51片機(jī)的基本組成功能方塊圖。 由圖可見(jiàn)， 在這一 塊芯片上，集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要組成部分，其中包括CPU、 存儲(chǔ)器、可編程 I/O 口、定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器、串行口等，各部分通過(guò)內(nèi) 部總線相連。 3.3.2 調(diào)整電路的設(shè)計(jì) 如圖 7 所示為最基本的調(diào)整電路，圖中 1 為輸出，接單片機(jī)的 P0.7,P0.6 輸入輸出口。 圖 7 紅外熱釋防盜電報(bào)警電路 四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會(huì) 本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器， 它的制作簡(jiǎn)單、 成本低、 安裝 比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全 可靠。 這種防盜器安裝隱蔽， 不易被盜賊發(fā)現(xiàn)， 同時(shí)它的信號(hào)經(jīng)過(guò)單 片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和

11、 PC機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。本設(shè)計(jì)包 括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。硬件部分包括單片機(jī)控制電路、 LED控 制電路等部分組成。處理器采用 51 系列單片 AT89C51，整個(gè)系統(tǒng)是 在系統(tǒng)軟件控制下工作的。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) , 發(fā)現(xiàn), 提出, 分析和解決實(shí)際問(wèn)題 , 鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié) , 是對(duì)學(xué) 生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。 五、參考文獻(xiàn) 10 J. 錦州師范學(xué)院 高等教育出版社 西安 : 西安電子科技 北京 : 北京航空航天 2 宋文緒. 傳感器與檢測(cè)技術(shù) M. 北京 3 余錫存 . 單片機(jī)原理及接口技術(shù) M. 大學(xué)出版社 4 李全利 . 單片機(jī)原理及接口技術(shù) M. 大學(xué)出版社 1 吳政江 . 單片機(jī)控制紅外線防盜報(bào)警器 學(xué)報(bào) 讀書(shū)的好處 1、行萬(wàn)里路，讀萬(wàn)卷書(shū)。 2、書(shū)山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟。 3、讀書(shū)破萬(wàn)卷，下筆如有神。 4、我所學(xué)到的任何有價(jià)值的知識(shí)都是由自學(xué)中得來(lái)的。 達(dá)爾文 5、少壯不努力，老大徒悲傷。 6、黑發(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書(shū)遲。 顏真卿 11 7、寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來(lái)。 8、讀書(shū)要三到：心到、眼到、口到 9、玉不琢、不成器，人不學(xué)、不知義。 10、一日無(wú)書(shū)，百事荒廢。 陳壽 11、書(shū)是人類進(jìn)步的階梯。 12、一日不讀口生，一日不寫(xiě)手生。 13 、我撲在書(shū)上，就像饑餓的人撲在面