基于單片機(jī)的微波防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的微波防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)xxx物理與電子信息學(xué)院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)號：xxxxxxxxx指導(dǎo)教師：xx摘要：本文基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)微波防盜報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)控制核心用的是at89c52，主要包括微波探測器、熱釋電式紅外傳感器、單片機(jī)控制、信號放大及相關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路組成。本設(shè)計(jì)操作簡單、運(yùn)行可靠，除了具有基本的防盜報(bào)警功能，還能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)探測信號和自動(dòng)報(bào)警功能。自動(dòng)探測是由熱釋電紅外傳感器和微波探測器共同完成，雙探測器的應(yīng)用使得系統(tǒng)的可靠性大大增強(qiáng)，誤報(bào)率明顯降低；自動(dòng)報(bào)警是指當(dāng)單片機(jī)接收到由探測器檢測到入侵信號時(shí)，通過程序控制自動(dòng)輸出報(bào)警信號引發(fā)揚(yáng)聲器和led發(fā)光報(bào)警。關(guān)鍵詞：微波探

2、測器；單片機(jī)；熱釋電式紅外傳感器；防盜報(bào)警 the design of microwave anti-theft alarm circuitzhang peng-luo college of physics and electronic information electronic information science and technology no: xxxxxxxx tutor: ning ningabstract : this system includes two parts: hardware design and software design. hardware desig

3、n is consisted by microwave detector circuit design, pyroelectric infrared sensors design, single-chip microcomputer control circuit design, signal amplifier circuit design and relevant driver circuit design. the whole system is controlled by the system software. this topic designs a simple and reli

4、able operation of the anti-theft alarm system based on single chip. it has a basic security alarm function ,and it can automatically detect the signal and realize the automatic alarm. automatic detection is completed by both of pyroelectric infrared sensors and microwave detector. double detector ap

5、plication makes the system reliability greatly enhanced, it also reduced the rate of false positives. the automatic alarm means that when microcontroller receives the invasion signal by the probe detector, it will automatically output alarm signal to trigger the speaker and led through the program c

6、ontrolling.key words: microwave detector; mcu; pyroelectric infrared sensors; anti-theft alarm1目 錄摘要11 引言32 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)42.1 整體電路框圖42.2 報(bào)警器的功能及工作過程43 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)53.1 電源模塊53.2 控制模塊53.2.1 at89c52單片機(jī)介紹63.2.2 復(fù)位、晶振電路的設(shè)計(jì)73.3 探測器模塊73.3.1 熱釋電紅外線探測器83.3.2 微波感應(yīng)模塊114 信號處理模塊134.1 hn911l的輸出信號處理模塊134.2 hb100輸出信號處理模塊135 聲

7、光報(bào)警模塊145.1 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)145.2 蜂鳴器報(bào)警電路的設(shè)計(jì)145.3 led顯示模塊155.4 手工暫停模塊166 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)176.1 中斷服務(wù)程序工作流程圖176.2 主程序工作流程圖177 總結(jié)19參考文獻(xiàn)20附錄1：程序21附錄2：微波報(bào)警原理圖231 引言在高新技術(shù)日新月異的今天，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為整個(gè)社會(huì)發(fā)展的源動(dòng)力，電子領(lǐng)域的發(fā)展更是令人目不暇接，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，遍及了千家萬戶，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。安全是一個(gè)永恒的話題，如何保障我們的生命

8、和財(cái)產(chǎn)安全成為我們不斷研究的對象。電子技術(shù)的發(fā)展為人類作出了突出貢獻(xiàn)，隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種不同的防盜報(bào)警器也相繼被設(shè)計(jì)出來，在保障我們生命財(cái)產(chǎn)安全的工作中發(fā)揮了越來越重要的作用。防盜報(bào)警器一般是通過檢測人或其他物體的位移、移動(dòng)速度、熱輻射量、發(fā)出的聲響、對紅外信號的遮擋以及反射等，通過檢測這些量中的一個(gè)或多個(gè)，然后進(jìn)行信號的放大濾波以及整形送入處理電路進(jìn)行報(bào)警事件的處理進(jìn)而發(fā)出聲光報(bào)警。只進(jìn)行一種報(bào)警事件檢測的報(bào)警器稱為單鑒型，進(jìn)行兩種事件檢測的稱為雙鑒型，檢測三種以及三種以上報(bào)警事件的稱為多鑒型。相對于單鑒型產(chǎn)品來說雙鑒型和多鑒型產(chǎn)品具有很突出的優(yōu)點(diǎn)。防盜報(bào)警器的早期產(chǎn)品主要是采用純

9、硬件電路實(shí)現(xiàn)，分為機(jī)械式報(bào)警器和電子式報(bào)警器。常見的防盜報(bào)警器類型有斷線報(bào)警器、主動(dòng)紅外報(bào)警器、被動(dòng)紅外報(bào)警器、門磁報(bào)警器、震動(dòng)報(bào)警器等。斷線報(bào)警器是一種將被保護(hù)物品用易斷且不易察覺的導(dǎo)線連接，當(dāng)有人挪動(dòng)物品扯斷導(dǎo)線后報(bào)警器會(huì)發(fā)出聲光等報(bào)警信號。這類報(bào)警結(jié)構(gòu)簡單，用簡單的觸發(fā)及自鎖電路就能實(shí)現(xiàn)。紅外防盜報(bào)警器主要通過檢測防區(qū)內(nèi)有無物體或人移動(dòng)、遮擋等信息而產(chǎn)生報(bào)警信號的1。這類產(chǎn)品又可以分為主動(dòng)型和被動(dòng)型，主動(dòng)型抗干擾性能好，但是安裝不便，功耗大，常見的有墻頭上的遮擋報(bào)警器；被動(dòng)型的功耗低，安裝方便，但是抗干擾性能差不適合室外環(huán)境。震動(dòng)報(bào)警器主要應(yīng)用于車輛、電動(dòng)車等的防盜上，它通過收集震動(dòng)信號

10、，當(dāng)震動(dòng)信號達(dá)到一定的強(qiáng)度時(shí)便會(huì)報(bào)警，這類報(bào)警裝置抗干擾性能特差。近年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一些高端的技術(shù)漸漸地應(yīng)用到了防盜報(bào)警產(chǎn)品上，如單片機(jī)、dsp、嵌入式微處理器等，這些技術(shù)的應(yīng)用使防盜報(bào)警器的性能大大提高。報(bào)警器廣泛應(yīng)用于安防行業(yè)，例如公共場所的安全防盜防火、倉庫的防盜防火、超市商場的防盜防火等。近年來隨著各類報(bào)警器性能的提高以及成本的降低，報(bào)警器逐漸走入尋常百姓家，成為家庭必備的小產(chǎn)品。這些都不斷刺激著安防行業(yè)不斷向前發(fā)展各種高性能低價(jià)格的防盜報(bào)警器不斷涌向市場。隨著社會(huì)的發(fā)展，我們對防盜報(bào)警器的性能指標(biāo)要求也會(huì)越來越高，防盜報(bào)警器已經(jīng)開始向智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、低功耗的方向發(fā)展。本課

11、題正是要設(shè)計(jì)一種集智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化于一體的報(bào)警器，即微波防盜報(bào)警器。2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 整體電路框圖本課題有數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報(bào)警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)部分可劃分為：電源、報(bào)警探測器部分、聲光報(bào)警部分、單片機(jī)控制部分、信號放大部分及相關(guān)的驅(qū)動(dòng)部分組成。用戶可以自己單獨(dú)進(jìn)行信號采集、發(fā)送、處理等操作，還能自己在后期添加附加功能。at89c52單片機(jī)是本設(shè)計(jì)的核心模塊，也就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以本系統(tǒng)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種應(yīng)用。硬件系統(tǒng)包括at89c52單片機(jī)、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、電源還有外圍電路等組成。從課題的要求來看該設(shè)計(jì)需要包含以下結(jié)構(gòu)部分：電源、熱釋電紅外傳感和微波探測器探

12、頭部分、聲光報(bào)警部分、單片機(jī)部分及有關(guān)放大驅(qū)動(dòng)模塊組成。本課題從防盜報(bào)警系統(tǒng)的簡單、可靠和低成本方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究，總體設(shè)計(jì)如下圖1總體設(shè)計(jì)框圖所示。圖1 微波防盜報(bào)警器電路框圖2.2 報(bào)警器的功能及工作過程at89c52單片機(jī)作為控制中心。單片機(jī)在系統(tǒng)軟件控制下工作進(jìn)而控制整個(gè)系統(tǒng)正常工作。監(jiān)控點(diǎn)上的熱釋電紅外探測器可將人體輻射的紅外線轉(zhuǎn)變成電信號，微波探測器可檢測人體移動(dòng)轉(zhuǎn)變成電信號，送至at89c52單片機(jī)。然后在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)過軟件查詢、判決識別等過程發(fā)出報(bào)警信號。再經(jīng)過各部分驅(qū)動(dòng)電路將報(bào)警信號放大以推動(dòng)揚(yáng)聲器和led發(fā)光報(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)報(bào)警持續(xù)一段時(shí)間后自動(dòng)解除，或者也可以人工

13、手動(dòng)停止報(bào)警信號，當(dāng)報(bào)警停止后復(fù)位電路將系統(tǒng)復(fù)位，或者可以在報(bào)警一段指定時(shí)間后由定時(shí)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停止報(bào)警并復(fù)位報(bào)警電路。 兩個(gè)報(bào)警探測器安裝在使用者家里需要防范的區(qū)域，例如主門、窗戶、客廳、臥室等，報(bào)警主系統(tǒng)必須放在家里比較隱蔽即不易發(fā)現(xiàn)的區(qū)域。在正常情況下，這個(gè)系統(tǒng)包括探頭均處在關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)使用者要出門或需要監(jiān)控時(shí)，使用者可以通過鍵盤控制啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，單片機(jī)會(huì)控制啟動(dòng)探頭，此時(shí)報(bào)警器處于正常的防范監(jiān)控狀態(tài)，如果有人在探頭檢測范圍內(nèi)出現(xiàn)或移動(dòng)經(jīng)過，報(bào)警探測器馬上向單片機(jī)發(fā)送報(bào)警信號，單片機(jī)接收到報(bào)警信號后，經(jīng)查詢判斷確認(rèn)后輸出信號引發(fā)聲光報(bào)警。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 電源模塊本報(bào)警器擬采用直流供

14、電，并且要有足夠?qū)挼妮斎腚妷悍秶约胺€(wěn)定的電壓足夠的電流，經(jīng)查閱相關(guān)資料決定采用ht7550低壓差三端穩(wěn)壓芯片作為電源供電芯片2，該芯片特性如下：(1)輸出電壓5v，精度5%(2)低輸入輸出壓差(3)超低功耗(4)低輸出電壓溫漂(5)最高可承受24v輸入電壓(6)可以提供100ma的輸出電流以上這些特性表明ht7550完全可以滿足本電路的供電需求，其應(yīng)用電路如圖2所示。j3為電源接口；d1為二極管，它的作用是防止電源反接時(shí)損壞器件；c3、c4、c5、c6為濾波電容，經(jīng)過濾波后便可以得到紋波很低的直流電壓；ht7550完成將外部輸入的6至20v直流電壓穩(wěn)壓到5v供整個(gè)電路工作，電源電路如圖2所示

15、。3.2 控制模塊控制部分為整個(gè)報(bào)警器的心臟，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析、控制報(bào)警電路等功能。圖2 電源部分電路圖單片機(jī)的選擇是決定報(bào)警器性能的關(guān)鍵因素，本設(shè)計(jì)采用mcs-51系列單片機(jī)，其特點(diǎn)是通用性強(qiáng)，易。其flash型如：atmel公司的at89c51、at89c52、at89c1051、at89c2051等和臺灣華幫公司的w78e51、w78e52等，使用十分方便。所以本次設(shè)計(jì)選用atmel公司的at89c52，其內(nèi)部有8kb的程序存儲器，無須外部擴(kuò)展，使硬件電路簡單。 3.2.1 at89c52單片機(jī)介紹at89c52是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k

16、b的可反復(fù)檫寫的程序存儲器和256b的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)配置通用8位中央處理器（cpu）和flash存儲單元，功能強(qiáng)大的at89c52單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。at89c52單片機(jī)屬于at89c51單片機(jī)的增強(qiáng)型，與intel公司的80c52在引腳排列、硬件組成、工作特點(diǎn)和指令系統(tǒng)等方面兼容3。 at89c52有pdip、pqfp/tqfp及plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 其主要工作特性是：（1） 片內(nèi)程序存儲器內(nèi)含8kb的flash程序存儲器，可擦寫壽命為1000次；（2

17、） 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含256字節(jié)的ram；（3） 具有32根可編程i/o口線；（4） 具有3個(gè)可編程定時(shí)器；（5） 中斷系統(tǒng)是具有8個(gè)中斷源、6個(gè)中斷矢量、2個(gè)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；（6） 串行口是具有一個(gè)全雙工的可編程串行通信口；（7） 具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針dptr；（8） 低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；（9） 具有可編程的3級程序鎖定位；（10） at89c52工作電源電壓為5（10.2）v，且典型值為5v；（11） at89c52最高工作頻率為24mhz。3.2.2 復(fù)位、晶振電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)正常工作時(shí)，都需要有一個(gè)時(shí)鐘電路和一個(gè)復(fù)位電路。設(shè)計(jì)at89c52單片機(jī)復(fù)位、晶振電路如圖3所示。

18、 圖3 at89c52單片機(jī)控制電路at89c52與時(shí)鐘電路（包括晶體振蕩器、電容c14、c15），上電復(fù)位電路（包括r3、c31、s2、r5、r4）構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)。其中，晶體振蕩器選用12mhz的高穩(wěn)定無源晶體振蕩器，它與at89c52中的反向放大器構(gòu)成振蕩器，給cpu提供高穩(wěn)定的時(shí)鐘信號。電容c14、c15可起頻率微調(diào)作用，電容值在5pf30pf之間選擇，本電路選20pf。電容c31和電阻r3構(gòu)成上電復(fù)位電路。電源開啟時(shí)，電源對電容c31充電，在cpu的復(fù)位端產(chǎn)生一高脈沖。只要高電平的維持時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期），cpu就可復(fù)位，利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時(shí)間未到10

19、秒時(shí)，用手工按鍵停止的聲光報(bào)警的作用。3.3 探測器模塊防盜探測器是由紅外與微波探測器組成的雙鑒探測器,較之以往的微波或紅外單信號探測器,其誤報(bào)率明顯下降,原理示意圖如圖4所示。雙鑒探測器工作時(shí)將探測到的紅外和微波兩種信號經(jīng)過與門處理后送單片機(jī),即只有同時(shí)檢測到兩個(gè)探測器輸出端口為高電平信號時(shí),自動(dòng)報(bào)警器才會(huì)響應(yīng)盜情報(bào)警信號,否則不報(bào)警。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在紅外探測器中,通過菲涅爾透鏡4的分割方式的改變可以降低由于小寵物引起的誤報(bào),從而彌補(bǔ)了微波探測器監(jiān)視面積較大的弱點(diǎn):但紅外探測器對環(huán)境溫度的變化比較敏感,而微波探測器所檢測的只是活動(dòng)的目標(biāo),所以對于如果只是溫度變化引起的干擾并不會(huì)被自動(dòng)報(bào)警器響應(yīng)。

20、通過這樣雙重的檢測就進(jìn)一步減小了外界干擾,降低了報(bào)警信號誤報(bào)的發(fā)生率,下面詳細(xì)介紹本系統(tǒng)中紅外與微波探測器電路的設(shè)計(jì)原理、特點(diǎn)以及實(shí)際的工作過程。圖4 防盜探測器原理圖3.3.1 熱釋電紅外線探測器在自然界，任何高于絕對溫度（-273）的物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的。（1）熱釋電效應(yīng)熱釋電效應(yīng)是指如果使某些強(qiáng)介電質(zhì)材料(如欽酸鋇、欽錯(cuò)酸鉛(pzt )等)的表面溫度發(fā)生變化，則隨著溫度的上升或下降，材料表面發(fā)生極化，即表面上就會(huì)產(chǎn)生電荷的變化，從而使物質(zhì)表面電荷失去平衡，最終電荷變化將以電壓或電流形式輸出：在熱釋電紅外探

21、測器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件，一個(gè)是熱釋電紅外傳感器。能將紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并能對自然界中的白光信號具有抑制作用。另一個(gè)是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡是一種由塑料制成的特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)透鏡，它用來配合熱釋電紅外線傳感器，以達(dá)到提高接收靈敏度。用菲涅爾透鏡配合放大電路將信號放大60db70db，就可以檢測10m20m處人的活動(dòng)5。（2）紅外線傳感器的基本結(jié)構(gòu)熱釋電人體紅外線傳感器由敏感單元、阻抗變換器和濾光窗等三大部分組成。敏感單元：對不同的傳感器來說，敏感單元的制造材料有所不同。這些材料做成很薄的薄片，每一片薄片相對的兩面各引出一根電極，在電極兩端則形成一個(gè)等效的小電容。因?yàn)檫@兩個(gè)小電容是做在同一

22、硅晶片上的，而它們形成的等效小電容能自身產(chǎn)生極化，極化的結(jié)果是，在電容的兩端產(chǎn)生極性相反的正、負(fù)電荷。但這兩個(gè)電容的極性是相反串聯(lián)的。這正是傳感器的獨(dú)特設(shè)計(jì)之處，因而使得它具有獨(dú)特的抗干擾性。 傳感器沒有檢測到人體輻射出的紅外線信號時(shí)，由于p1、p2自身產(chǎn)生極化，在電容的兩端產(chǎn)生極性相反、電量相等的正、負(fù)電荷，而這兩個(gè)電容的極性是相反串聯(lián)的，所以，正、負(fù)電荷相互抵消，回路中無電流，傳感器無輸出。當(dāng)人體靜止在傳感器的檢測區(qū)域內(nèi)時(shí)，照射到p1、p2上的紅外線光能能量相等，且達(dá)到平衡，極性相反、能量相等的光電流在回路中相互抵消。傳感器仍然沒有信號輸出。當(dāng)環(huán)境溫度變化而引起傳感器本身的溫度發(fā)生變化時(shí)，

23、因p1、p2做在同一硅晶片上的，它所產(chǎn)生的極性相反、能量相等的光電流在回路中仍然相互抵消，傳感器無輸出。 從原理上講，任何發(fā)熱體都會(huì)產(chǎn)生紅外線，熱釋電人體紅外線傳感器對紅外線的敏感程度主要表現(xiàn)在傳感器敏感單元的溫度所發(fā)生的變化，而溫度的變化導(dǎo)致電信號的產(chǎn)生。環(huán)境與自身的溫度變化由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了它不向外輸出信號；而傳感器的低頻響應(yīng)（一般為0.110hz）和對特定波長紅外線（一般為515um）的響應(yīng)決定了傳感器只對外界的紅外線的輻射而引起傳感器的溫度的變化而敏感，而這種變化對人體而言就是移動(dòng)。所以，傳感器對人體的移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)敏感，對靜止或移動(dòng)很緩慢的人體不敏感；它可以抗可見光和大部分紅外線的干擾。

24、濾光窗： 它是由一塊薄玻璃片鍍上多層濾光層薄膜而成的，濾光窗能有效地濾除7.014um波長以外的紅外線。例如，sca02-1對7.514um波長的紅外線的穿透量為70%，在6.5um處時(shí)下降為65%，而在5.0um處時(shí)陡降為0.1%；p2288的響應(yīng)波長為614um，中心波長為10um。 物體發(fā)射出的紅外線輻射能，最強(qiáng)波長和溫度的關(guān)系滿足m*t=2989（um.k）（其中m為最大波長，t為絕對溫度）。人體的正常體溫為3637.5。c ，即309310.5k，其輻射的最強(qiáng)的紅外線的波長為m=2989/（309310.5）=9.679.64um，中心波長為9.65um。因此，人體輻射的最強(qiáng)的紅外線

25、的波長正好落在濾光窗的響應(yīng)波長（714um）的中心。所以，濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過，而最大限度地阻止陽光、燈光等可見光中的紅外線的通過，以免引起干擾。 綜上所述，傳感器只對移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的人體和體溫近似人體的物體起作用。菲涅爾透鏡：不使用菲涅爾透鏡時(shí)傳感器的探測半徑不足2米，只有配合菲涅爾透鏡使用才能發(fā)揮最大作用。配上菲涅爾透鏡時(shí)傳感器的探測半徑可達(dá)到10米。例如，一些傳感器對遠(yuǎn)在20米處快速行駛的汽車?yán)锏娜梭w也能可靠地檢測到。菲涅爾透鏡采用塑料片制作而成。透鏡在水平方向上分寸成3個(gè)部分，每一部分在豎直方向上又等分成若干不同的區(qū)域。最上面部分的每一等份為一個(gè)透鏡單元，它們由一個(gè)個(gè)同心圓

26、構(gòu)成，同心圓圓心在透鏡單元內(nèi)。中間和下半部分的每一等份也為分別一個(gè)透鏡單元，同樣由同心圓構(gòu)成，但同心圓圓心不在透鏡單元內(nèi)。當(dāng)光線通過這些透鏡單元后，就會(huì)形成明暗相間的可見區(qū)和盲區(qū)。由于每一個(gè)透鏡單元只有一個(gè)很小的視角，視角內(nèi)為可見區(qū)，視角外為盲區(qū)。任何兩個(gè)相鄰?fù)哥R單元之間均以一個(gè)盲區(qū)和可見區(qū)相間隔，它們斷續(xù)而不重疊和交叉。這樣，當(dāng)把透鏡放在傳感器正前方的適當(dāng)位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)的人體一旦出現(xiàn)在透鏡的前方，人體輻射出的紅外線通過透鏡后在傳感器上形成不斷交替變化的陰影區(qū)（盲區(qū)）和明亮區(qū)（可見區(qū)），使傳感器表面的溫度不斷發(fā)生變化，從而輸出電信號。也可以這樣理解，人體在檢測區(qū)內(nèi)活動(dòng)時(shí)，一離開一個(gè)透鏡單元的視場

27、，又會(huì)立即進(jìn)入另一個(gè)透鏡單元的視場，（因?yàn)橄噜復(fù)哥R單元之間相隔很近），傳感器上就出現(xiàn)隨人體移動(dòng)的盲區(qū)和可見區(qū)，導(dǎo)致傳感器的溫度變化，而輸出電信號。（3）熱釋電紅外傳感器功能接收監(jiān)測范圍內(nèi)物體的紅外輻射，并將接收到的信號轉(zhuǎn)化為電信號，輸送到下一級信號處理模塊。 熱釋電紅外探測模塊原理圖如圖5所示。圖5 熱釋電紅外探測模塊原理圖模塊連接：輸出端連到后面信號放大處理端r17。3.3.2 微波感應(yīng)模塊微波感應(yīng)模塊是根據(jù)多普勒效應(yīng)原理設(shè)計(jì)制作而成的一種新穎器件，它集收發(fā)于一體，通過天線向周圍空間發(fā)射無線電磁波，同時(shí)又通過天線接收周圍物體反射的回波，通過模塊內(nèi)部電路對收、發(fā)信號的相位進(jìn)行比較。如果周圍空間

28、有移動(dòng)物體存在，回波信號將產(chǎn)生頻移與相差，模塊就會(huì)有直流電平輸出。其工作原理與探空雷達(dá)極為相似，所以商品名通常又稱為雷達(dá)模塊，也稱雷達(dá)感應(yīng)頭等，它們可用于各種自動(dòng)控制及報(bào)警場合， 如自動(dòng)門、自動(dòng)燈、atm取款機(jī)自動(dòng)錄相監(jiān)控等7。本設(shè)計(jì)采用hb100型微波雷達(dá)感應(yīng)模塊，其參數(shù)如下：發(fā)射頻率： 10.525 ghz 頻率設(shè)置精度： 3mhz 輸出功率(最小)： 13dbm eirp 工作電壓： 5v0.25v 工作電流(cw)： 60ma max., 37ma typical 諧波發(fā)射： -10dbm 平均電流 (5dc) ： 2ma 脈沖寬度(min)： 5usec 接收靈敏度3hz 至 80h

29、z 帶寬： -86db 3hz 至 80hz帶寬雜波： 10uv 天線增益： 8dbi 垂直面3db波束寬度： 36 度 水平面3db波束寬度： 72 度 hb100微波移動(dòng)傳感器是x波段移動(dòng)傳感多譜勒模塊，其由多普勒效應(yīng)收發(fā)機(jī)模塊利用dro（介質(zhì)諧振振蕩器）和微帶接插天線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了低電流消耗、高溫穩(wěn)定性、高靈敏度和扁平外形，是理想的低成本移動(dòng)檢測器。其基波振動(dòng)是由gas fet介質(zhì)，諧振振蕩器（dro）不會(huì)產(chǎn)生輻射諧波。該模塊采用的平面天線和普通型微波感應(yīng)模塊相比不僅體積大小相差甚遠(yuǎn)，其探測范圍方式也不一樣。普通環(huán)狀天線微波模塊發(fā)射微波沿環(huán)狀天線平面向空間輻射，在垂直于環(huán)狀天線軸線方向(前后

30、雙向)探測靈敏度最高；而新穎平板天線微波模塊發(fā)射微波則是平板天線向前方作定向傳播，如圖7所示，因此它更適合單方向人體移動(dòng)監(jiān)控，它后方最多能感應(yīng)一米左右的距離。圖6 環(huán)狀天線和平面天線傳播方向其信號輸出端（if）有三種型號的信號輸出：多譜勒移位（doppler shift）當(dāng)有物體在覆蓋面積移動(dòng)時(shí)，在信號輸出（if）端有多譜勒信號輸出，其輸出強(qiáng)度與發(fā)射能量的反射強(qiáng)度有關(guān)，一般在微伏級，所以需要一個(gè)高增益的低頻放大器來處理該信號，使它能達(dá)到用處理器來處理。多譜勒信號的頻率與物體運(yùn)動(dòng)和速度成正比；一般人類走動(dòng)的多譜勒信號頻率在100hz以下。噪音信號組件內(nèi)部及環(huán)境所產(chǎn)生的噪音，尤其是照明燈（其主本在

31、100/120hz），非常接近人類移動(dòng)所產(chǎn)生的多譜勒信號頻率。直流信號（dc levd）大概有0.1v左右的直流信號存在于if信號輸出端，它的極性可能是正的也可能是負(fù)的。故需要用交流耦合方法連接信號輸出（if）和低頻放大器之間。4 信號處理模塊4.1 hn911l的輸出信號處理模塊功能：將hn911l輸出的有效信號保持放大，并輸送到與門。hn911l的輸出信號處理電路設(shè)計(jì)如圖7所示。圖7 hn911l的輸出信號處理模塊原理圖器件選擇：運(yùn)算放大器選擇lm3588,9。模塊連接：r18與r17及c12的接點(diǎn)處接熱釋電紅外的輸出端，運(yùn)算放大器的輸出端接與門。4.2 hb100輸出信號處理模塊功能：把

32、hb100輸出的反應(yīng)物體移動(dòng)的低頻信號選通輸出，并對信號采樣保持， 保證信號的連續(xù)和完整。由n1及其它部件組成的低通放大電路把hb100的輸出放大，在n1的1腳輸出?？烧{(diào)電阻rp用于調(diào)整一級放大器的增益，調(diào)整r13的大小可以調(diào)整探測距離。hb100的輸出信號處理電路設(shè)計(jì)如圖8所示，該模塊vt3只在hb100起作用期間導(dǎo)通，把hb100輸出的反應(yīng)物體移動(dòng)的低頻信號選通輸出， c1為采樣保持電路， 保證信號的連續(xù)和完整。由lm358組成的低通放大電路把hb100的輸出放大，在hb100的1腳輸出?？烧{(diào)電阻rp 用于調(diào)整一級放大器的增益，調(diào)整rp的大小可以調(diào)整探測距離10。hb100輸出信號處理電路

33、如圖8所示。 圖8 hb100輸出信號處理模塊原理圖模塊連接：vt3的集電極接微波探測器輸出端；電阻r13接與門。5 聲光報(bào)警模塊5.1 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)由4個(gè)發(fā)紅光的二極管接上電阻后連上單片的p3.0的引腳，外接vcc，當(dāng)單片機(jī)的p3.0引腳被置低電平后，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，起到報(bào)警作用。發(fā)光二極管報(bào)警電路如圖9所示。5.2 蜂鳴器報(bào)警電路的設(shè)計(jì)蜂鳴器與家用電器上面的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作電流比較大，電路上的ttl11電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，需要增加一個(gè)電流放大的電路才可以，這一點(diǎn)與家用電器中的功放有相似之處。蜂鳴器報(bào)警電路如圖10所示，蜂鳴器的正極性的一端聯(lián)接到5v電源上面，另

34、一端圖9 發(fā)光二極管報(bào)警電路圖連接到三極管的集電極，三極管的基級由一個(gè)i/o管腳來控制，i/o管腳為低時(shí)，三極管截止，蜂鳴器不發(fā)出聲音。當(dāng)i/o管腳位高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。用戶可以通過程序控制i/o管腳的置低和置高來使蜂鳴器發(fā)出聲圖10 蜂鳴器報(bào)警電路音和關(guān)閉。 蜂鳴器的聲音大小及音調(diào)可以通過調(diào)整i/o管腳的置高時(shí)間及輸出的波形進(jìn)行控制。5.3 led顯示模塊針對報(bào)警次數(shù)的顯示，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用化基于單片機(jī)atc52的led顯示電路。此電路實(shí)現(xiàn)的功能是顯示報(bào)警次數(shù)信號。當(dāng)查詢p1.0有高電平時(shí)，進(jìn)行報(bào)警處理，7段led數(shù)碼管顯示報(bào)警次數(shù)，當(dāng)報(bào)警次數(shù)超過10次，

35、清零。同時(shí)通過p3.0和p3.1口設(shè)置進(jìn)行聲光報(bào)警。 數(shù)碼管顯示如圖11所示。圖11 數(shù)碼管顯示5.4 手工暫停模塊針對中斷系統(tǒng)的顯示，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用化基于單片機(jī)at89c52的手工暫停電路。該電路可通過按按鈕s1能夠?qū)崿F(xiàn)手工解除警報(bào)信號。電平信號經(jīng)放大電路到聲光報(bào)警器后，當(dāng)報(bào)警延時(shí)10s一段時(shí)間后會(huì)自動(dòng)解除，同樣也可以通過按下zan ting鍵，單片機(jī)接收int0的中斷信號，調(diào)用int0中斷子程序，從而解除報(bào)警。手工暫停電路圖如12所示。圖12 手工暫停電路 6 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)6.1 中斷服務(wù)程序工作流程圖本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)單片機(jī)檢測到外部熱釋電傳感器送來的脈沖信號后，表示有人闖入監(jiān)控

36、區(qū)，從而經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開始報(bào)警，報(bào)警持續(xù)6秒鐘后自動(dòng)停止報(bào)警,然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā)信號，等待報(bào)警從而使報(bào)警器進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。同時(shí)，利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時(shí)間未到6秒時(shí)，用手工按鍵停止的聲光報(bào)警的作用。手工按鍵停止報(bào)警中斷服務(wù)程序工作流程圖，如下圖13 所示；中斷源發(fā)出中斷申請關(guān)中斷、保護(hù)現(xiàn)場into端有輸入信號關(guān)閉報(bào)警恢復(fù)現(xiàn)場、開中斷中斷返回圖13 中斷服務(wù)程序工作流程圖6.2 主程序工作流程圖按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如下圖14所示。ynyy 系統(tǒng)初始化 聲光報(bào)警結(jié)束 檢測外部有無信號輸入聲光報(bào)警是 否持續(xù)1

37、0秒開始啟動(dòng)聲光報(bào)警電路開始報(bào)警是否還有檢測信號等待下次報(bào)警 結(jié)束ynnyyn圖14 主程序工作流程圖7 總結(jié)本文首先通過對微波防盜報(bào)警器硬件電路進(jìn)行了詳細(xì)分析，確定了實(shí)際可行硬件方案，然后根據(jù)對硬件電路的特點(diǎn)以及微波模塊的輸出特性進(jìn)行的分析，確定了本設(shè)計(jì)的編程思想，應(yīng)用單片機(jī)的相應(yīng)軟硬件資源完成了軟件設(shè)計(jì)。本文通過對安防行業(yè)中各類防盜報(bào)警器的現(xiàn)狀分析，著重介紹了微波防盜報(bào)警器的優(yōu)點(diǎn)及其未來的應(yīng)用前景，同時(shí)也分析了目前市場上存在的微波報(bào)警器的特點(diǎn)及其在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，以此作為借鑒，取長補(bǔ)短，設(shè)計(jì)出在現(xiàn)代安防行業(yè)中更具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的微波防盜報(bào)警器。本課題設(shè)計(jì)了一個(gè)操作簡單、運(yùn)行可靠的基于單

38、片機(jī)的防盜報(bào)警系統(tǒng)。它具有基本的防盜報(bào)警功能，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)探測信號，自動(dòng)報(bào)警功能。自動(dòng)探測是由熱釋電紅外傳感器和微波探測器共同完成，雙探測器的應(yīng)用使得系統(tǒng)的可靠性大大增強(qiáng)，誤報(bào)率明顯降低；自動(dòng)報(bào)警是指當(dāng)單片機(jī)接收到由探測器檢測到入侵信號時(shí)，通過程序控制自動(dòng)輸出報(bào)警信號引發(fā)揚(yáng)聲器、led發(fā)光報(bào)警和數(shù)碼管計(jì)數(shù)。 參考文獻(xiàn)1 陳永甫. 紅外探測與控制電路m. 人民郵電出版社, 2004: 13-20.2 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分m). 高等教育出版社, 2002:35-37.3 王幸之, 鐘愛琴, 王雷, 王閃. at89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)m. 北京航空航天大學(xué)出版社, 2004: 71-89.4 何希才. 常用電子電路m. 電子工業(yè)出版社, 2006: 107-200.5 吳英才, 林華清. 熱釋電紅外傳感器在防盜系統(tǒng)中的