家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)

1、-摘 要本設(shè)計(jì)為一種以51單片機(jī)、熱釋電紅外傳感器等元器件組成電路為系統(tǒng)控制核心的防盜報(bào)警器執(zhí)行電路。由于紅外線是不可見(jiàn)光, 有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性, 因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。此外,在電子防盜、人體探測(cè)等領(lǐng)域中,被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器也以其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。關(guān)鍵詞：家庭防盜，51單片機(jī)，熱釋電紅外傳感器 Ii 目 錄摘要 I1. 緒論. 1 1.1 發(fā)展概況與設(shè)計(jì)背景. 1 1.2 本設(shè)計(jì)概述. 22. 總體設(shè)計(jì)方案. 2 2.1 方案選擇論證. 2 2.2 主控芯片單片機(jī)的選擇. 32.2.1 AT89C51的結(jié)構(gòu). 32.2.

2、2 AT89C51的引腳結(jié)構(gòu). 4 2.3 傳感器的選擇. 72.3.1 常見(jiàn)的幾種熱傳感器介紹. 72.3.2 熱釋電紅外傳感器的原理. 92.3.3 人體熱釋電傳感器的原理. 113. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).12 3.1 放大電路的設(shè)計(jì).12 3.2 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì).12 3.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì).13 3.4 發(fā)光二極管報(bào)警電路的設(shè)計(jì).13 3.5 聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì).144. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).15 4.1 主程序工作流程圖.15 4.2 設(shè)計(jì)編程程序.165. 結(jié)論.19致謝.20參考文獻(xiàn).21附錄.22 IIi 1. 緒論1.1 發(fā)展概況與設(shè)計(jì)背景隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科技技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人

3、們生活水平得到很大的提高，人們對(duì)自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不時(shí)刻留意那些不速之客?，F(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報(bào)警系統(tǒng), 因而大大提高了小區(qū)的安全程度 , 有效保證了居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。由于紅外線是不可見(jiàn)光, 有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性, 因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。此外,在電子防盜、人體探測(cè)等領(lǐng)域中,被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器也以其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的防盜報(bào)警系統(tǒng)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)

4、，投資規(guī)模和企業(yè)規(guī)模都在迅速發(fā)展和擴(kuò)大。但是與國(guó)外廠商相比還有很大差距。現(xiàn)階段，大部分工程商安裝防盜報(bào)警產(chǎn)品時(shí)傾向于國(guó)外品牌，其中，安裝的國(guó)外產(chǎn)品主要來(lái)自美國(guó)、日本和韓國(guó)，這三個(gè)國(guó)家的產(chǎn)品占據(jù)我國(guó)報(bào)警市場(chǎng)的近80%的市場(chǎng)份額。這主要是因?yàn)?，在產(chǎn)品供給市場(chǎng)上，絕大部分國(guó)外品牌來(lái)自美國(guó)和日韓，防盜報(bào)警產(chǎn)品在這些國(guó)家的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，產(chǎn)品功能穩(wěn)定、性能完善，再加上進(jìn)入我國(guó)是時(shí)間較早，所以在我國(guó)市場(chǎng)上占有相當(dāng)大的份額。 智能化住宅保安系統(tǒng)具有較高的自動(dòng)化技術(shù)水平及完善的功能，安全性、可靠性高。每個(gè)住戶單元的防盜、防災(zāi)報(bào)警裝置通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與小區(qū)管理中心的監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)不問(wèn)斷監(jiān)控。安防報(bào)警包括

5、：門禁系統(tǒng)、紅外門磁報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警、煤氣泄漏報(bào)警、緊急求助、閉路電視監(jiān)控、周邊防越報(bào)警、對(duì)講防盜門系統(tǒng)等。1.2 本設(shè)計(jì)概述隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對(duì)私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)在不斷的增強(qiáng)，因而對(duì)防盜措施提出了新的要求。本設(shè)計(jì)就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計(jì)的家庭式電子防盜系統(tǒng)。就目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開(kāi)關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報(bào)警器等各種報(bào)警器，但這幾種比較常見(jiàn)的報(bào)警器都存在一些缺點(diǎn)。而本設(shè)計(jì)中所使用的紅外線是不可見(jiàn)光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。這種熱釋電紅外傳感器能以非

6、接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，同時(shí)，熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報(bào)警裝置，也可用于制動(dòng)控制、接近開(kāi)關(guān)、遙測(cè)等領(lǐng)域。2. 總體設(shè)計(jì)方案2.1 方案選擇論證本設(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)，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

7、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。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1總體設(shè)計(jì)框圖所示：AT 89C51 復(fù)位電路信號(hào)檢測(cè)電路報(bào)警執(zhí)行電路LED發(fā)光顯示放大驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)圖 .1 處理器采用51系列單片機(jī) AT89C51。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、比較電路送至門限開(kāi)關(guān)，打開(kāi)門限閥門送出TTL 電平至 AT89C51單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識(shí)別判決等

8、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，也可人工手動(dòng)解除報(bào)警信號(hào)，當(dāng)警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位，或者是在聲光報(bào)警10s鐘后有定時(shí)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)消除報(bào)警4。2.2 主控芯片單片機(jī)的選擇. 2.2.1 AT89C51的結(jié)構(gòu)AT89C51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)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）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

9、理器（CPU）和Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大3。AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 圖2為AT89C51單片機(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。下面介紹幾個(gè)主要部分。振蕩器和時(shí)序OSC程序存儲(chǔ)器4 KB ROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256 B RAM/SFR定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 16 AT89C51CPU64 KB總線 擴(kuò)展控制器可編程 I/O可編程全雙工串行口內(nèi)中斷 圖 . 22.2.2 AT89C51的引腳結(jié)構(gòu)ATMEL公

10、司的AT89C51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝形式。AT89C51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉

11、為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位

12、地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 INT0（外部中斷0）P3.3 INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：

13、復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許端的輸出電平用于鎖存地址的地址字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時(shí)ALE才起作用。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)端。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)

14、據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/VP：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：反向振蕩器的輸出,如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，應(yīng)不接。（3）振蕩特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)

15、要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。（4）芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。我們常見(jiàn)的單片機(jī)就是51

16、系列，但是他們根據(jù)類型和特性不同分為好多種,此次設(shè)計(jì)我們選擇了AT89C51單片機(jī)。2.3 傳感器的選擇 2.3.1 常見(jiàn)的幾種熱傳感器介紹 （1）紅外探測(cè)器：紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測(cè)器，按照探測(cè)的機(jī)理的不同，可以分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。熱探測(cè)器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測(cè)元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測(cè)器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測(cè)其中某一性能的變化，便可探測(cè)出輻射。多數(shù)情況下是通過(guò)熱電變化來(lái)探測(cè)輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)淖儞Q后測(cè)量相應(yīng)的電量變化。（2）紅外測(cè)溫產(chǎn)品：HEITRONICS 擁有40多年非接觸紅外測(cè)溫經(jīng)驗(yàn)，50多種紅外測(cè)溫儀

17、和非接觸紅外測(cè)溫系統(tǒng)可滿足不同行業(yè)用戶的特殊需求,提供最優(yōu)非接觸紅外測(cè)溫解決方案。在高性能和高品質(zhì)的紅外測(cè)溫產(chǎn)品市場(chǎng)，來(lái)自德國(guó)的HEITRONICS以其在尖端領(lǐng)域應(yīng)用中良好的品質(zhì)紀(jì)錄，被廣泛公認(rèn)為是世界一流的紅外測(cè)溫產(chǎn)品供應(yīng)者而受到信任。HEITRONICS 系列產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于冶金，玻璃,造紙, 紡織, 橡膠, 木材, 制陶,塑料 涂層, 瀝青 建筑, 電子, 食品,石化，水泥等工業(yè)制造、科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。 HEITRONICS紅外測(cè)溫儀部分產(chǎn)品KT19系列-50C - 3000C 智能型紅外測(cè)溫儀 智能測(cè)溫系統(tǒng) 19種光譜范圍 實(shí)時(shí)數(shù)字處理 5 ms響應(yīng)時(shí)間 光學(xué)瞄準(zhǔn) ,帶激光瞄準(zhǔn) LC

18、D顯示 可編程 ,RS232串行接口KT15D系列-50C - 3000C 通用型紅外測(cè)溫儀 通用測(cè)溫專家 19種光譜范圍 實(shí)時(shí)數(shù)字處理 響應(yīng)時(shí)間50ms 可編程 RS232串行接口 緊湊型結(jié)構(gòu)KTX系列0C - 2000C 集成型紅外測(cè)溫儀 響應(yīng)時(shí)間50ms 全金屬外殼 抗電磁干擾 HD版適合在180C惡劣環(huán)境下工作 LS12系列-50C - 3000C 線性掃描式測(cè)溫儀 19種光譜范圍 實(shí)時(shí)數(shù)字處理 可編程 RS232串行接口 獨(dú)立使用遠(yuǎn)端軟件遙控 KT18S50C - 2500C 光譜式紅外測(cè)溫儀 響應(yīng)時(shí)間10ms 距離目標(biāo)系數(shù)為400:1 光學(xué)瞄準(zhǔn) 硅探測(cè)器(3)壓電傳感器壓電傳感器(

19、Piezoelectric sensor)是一種典型的有源傳感器,它是以某些電介質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ),在外力作用下,電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷,從而實(shí)現(xiàn)外力與電荷量間的轉(zhuǎn)換,達(dá)到非電量的電測(cè)目的.壓電傳感器的應(yīng)用:可分為單向力,雙向力和三向力傳感器.壓電傳感器的物理基礎(chǔ)是壓電效應(yīng),壓電敏感元件感受力的作用而產(chǎn)生電壓或電荷輸出,即根據(jù)輸出電壓或電荷的大小和極性,就可確定作用力的大小和方向.由此可見(jiàn),壓電傳感器可以直接用于測(cè)力,或測(cè)與力相關(guān)的壓力 位移 振動(dòng)加速度等.(4)磁電傳感器磁電傳感器可分為兩大類,一類是基于鐵芯線圈電磁感應(yīng)原理的磁電感應(yīng)式傳感器,一類是基于半導(dǎo)體材料磁敏效應(yīng)的磁敏傳感器磁敏管的應(yīng)用

20、:不但具有很高的磁靈敏度,同時(shí)能識(shí)別磁場(chǎng)極性;而且體積小 功耗低,因而具有廣泛的應(yīng)用前景.(5)光電傳感器光電傳感器(Photoelectric sensor)是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置,它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能可靠,精度高,反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)代測(cè)量和自動(dòng)控制系統(tǒng)中,應(yīng)用非常廣泛,是一種很有發(fā)展前途的新型傳感器.(6)人體熱釋電紅外傳感器介紹和應(yīng)用:在電子防盜、人體探測(cè)器領(lǐng)域中，被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)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。（7）無(wú)線紅外傳感器無(wú)線紅外傳感器又名無(wú)線紅外探測(cè)器無(wú)線智能幕簾/廣角紅外探測(cè)器采用美國(guó)軍用紅外傳感器進(jìn)行信號(hào)采集探測(cè)與

21、摩托羅拉芯片組合集成單片機(jī)智能技術(shù)控制，自動(dòng)溫度補(bǔ)償，微電流省耗，無(wú)誤報(bào)，無(wú)漏報(bào)，探測(cè)距離遠(yuǎn)，工作穩(wěn)定，性能可靠，外形精巧，美觀大方。機(jī)內(nèi)設(shè)置電源外撥開(kāi)關(guān)，外出設(shè)防可以接通電源，達(dá)到更加省電的效果。 它是根據(jù)人體紅外光譜而工作，當(dāng)人體在其接收范圍內(nèi)活動(dòng)時(shí)，探測(cè)器輸出報(bào)警信號(hào)，廣泛用于銀行、倉(cāng)庫(kù)和家庭等場(chǎng)所的安全防范。它是目前可靠性較高的產(chǎn)品，紅外探測(cè)部分采用報(bào)警器用傳感器和紅外專用處理IC。高頻發(fā)射部分采用最新聲表面（S）穩(wěn)頻技術(shù)，配合成熟的外圍電路，使得產(chǎn)品具有紅外探測(cè)靈敏度好、誤報(bào)率低、高頻發(fā)射頻率穩(wěn)定、發(fā)射功率大的特點(diǎn)。工作原理：紅外廣角型探頭的防范區(qū)域是以其透鏡始點(diǎn)，向前散發(fā)120度，

22、長(zhǎng)12米的圓錐形的探測(cè)區(qū)域，在這區(qū)域內(nèi)，只要是熱能動(dòng)物在區(qū)域內(nèi)活動(dòng)，其散發(fā)的紅外熱能將被吸收。 幕簾型探頭工作原理：紅外幕簾型探頭的防范區(qū)域是以其透鏡始點(diǎn)，向前散發(fā)120度，長(zhǎng)12米的圓錐形的探測(cè)區(qū)域，在這區(qū)域內(nèi)，只要是熱能動(dòng)物在區(qū)域內(nèi)活動(dòng)，其散發(fā)的紅外熱能將被吸收。2.3.2 熱釋電紅外傳感器的原理熱釋電紅外線(PIR)傳感器是80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型高靈敏度探測(cè)元件。是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路2。如圖.3

23、示為熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖。圖 . 3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.4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)楦唠娢唬俳?jīng)過(guò)NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。圖 . 4熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化

24、而產(chǎn)生的干擾 ，該傳感器在工藝上將兩個(gè)特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動(dòng)平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測(cè)出物體放出的紅外線能量變化 ，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場(chǎng)效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號(hào)，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式 ，該電阻阻抗高達(dá)104M，故引入的N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式，即源極跟隨器來(lái)完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片， 并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對(duì)其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測(cè)元。由于加電極化的電壓是有

25、極性的，因此極化后的探測(cè)元也是有正、負(fù)極性的。2.3.3 人體熱釋電傳感器的原理熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)制成的探測(cè)元件，在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為9-10um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.2-20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7-10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了

26、一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而輸出電壓信號(hào)。3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 放大電路的設(shè)計(jì)如圖.5所示為最基本的放大電路，Vi是輸入電壓信號(hào)，Vo是輸出放大的電壓信號(hào)。圖 . 53.2 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有6個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為2個(gè)振蕩周期，所以一個(gè)機(jī)器周期共有12個(gè)振蕩周期，

27、如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個(gè)振蕩周期為1/12us，故而一個(gè)機(jī)器周期為1us5。如圖.6所示為時(shí)鐘電路。圖 . 63.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位方法一般有上電自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后, 在RESET端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作6。例如使用晶振頻率為12MHz時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于2us7。本設(shè)計(jì)采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。如圖.7示為復(fù)位電路。圖 . 7 3.4 發(fā)光二極管報(bào)警電路的設(shè)計(jì)由4個(gè)發(fā)光二極管接上電阻后連上單片的RXD的引腳，外接VCC，當(dāng)單片機(jī)的RXD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8。圖

28、.8所示為發(fā)光二極管報(bào)警電路。圖 . 8 3.5 聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)如下圖所示，用一個(gè)Speaker和三極管、電阻接到單片機(jī)的TXD引腳上，構(gòu)成聲音報(bào)警電路，如圖.9示為聲音報(bào)警電路。圖 . 94. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 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.10所示系統(tǒng)初始化聲光報(bào)警結(jié)束檢測(cè)有無(wú)信號(hào)輸入報(bào)警是否持續(xù)10秒開(kāi)始啟動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警是否還有檢測(cè)信號(hào)等待下次報(bào)警結(jié)束YNNYYN圖 . 10來(lái)的脈沖信號(hào)后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過(guò)單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警，報(bào)警持續(xù)10秒鐘后自動(dòng)停止報(bào)警,然后程序開(kāi)始循環(huán)工作，檢測(cè)是否還

29、有下次觸發(fā)信號(hào)，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10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.11所示中斷源發(fā)出中斷申請(qǐng)關(guān)中斷、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)INTO端有輸入信號(hào)關(guān)閉報(bào)警恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、開(kāi)中斷中斷返回圖 . 114.2 設(shè)計(jì)編程程序 主程序清單如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 0200HMAIN: MOV IE,#81H ;CPU開(kāi)放中斷，INT0允許中斷 SETB IT0 ;外部中斷為邊沿觸發(fā)方式 MOV SP,#30H ;指針入口地址 SETB P

30、3.0 CLR P3.1 MOV P1,#0FFH ;使P1口全部置1 MOV P2,#00H ;P2口清零 CLR P1.2 LP: JNB P1.0,LA ;監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)，是否有輸入信號(hào) LA: ACALL DELAY ;延時(shí)消抖 JNB P1.0,ALARM ;再次監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)，若有輸入信號(hào)轉(zhuǎn)入報(bào)警子程序 AJMP LPDELAY:MOV R1,0AAH LD2:MOV R2,0BBH LD1:NOP DJNZ R2,LD1 DJNZ R1,LD2 RET ALARM:SETB P1.2 ;開(kāi)始報(bào)警使運(yùn)行正常綠指示燈熄滅，紅燈和聲報(bào)警啟動(dòng)CPL P3.0CPL P3.1;10S鐘定時(shí):

31、MOV 51H,#14H ;10S循環(huán)次數(shù) MOV TMOD,#01H ;定時(shí)器T0定時(shí) 方式1 MOV TL0,#0B0H ;置50ms定時(shí)初值 MOV TH0,#3CH SETB TR0 ;啟動(dòng)T0 L2:JBC TF0,L1 ;查詢記數(shù)溢出 SJMP L2 L1:MOV TL0 #0B0H MOV TH0 #3CH DJNZ 51H,L2 ;未到10S繼續(xù)循環(huán) SETB P3.0 ;10s到關(guān)閉報(bào)警 CLR P3.1 CLR P1.2 ;報(bào)警結(jié)束，正常運(yùn)行綠指示燈亮 LJMP LP ;循環(huán),繼續(xù)工作 2. 外部中斷INTO服務(wù)程序：PINT0: CLR EX0 ;外部中斷0服務(wù)程序開(kāi)始，屏蔽外部中斷 PUSH PSW PUSH ACC JNB P3.2,LN ;監(jiān)測(cè)是否有中斷輸入LN: LCALL DELAY ;延時(shí)消抖 JNB P3.2,LN1 AJMP LN2 ;無(wú)中斷輸入,中斷返回LN1: SETB P3.0 CLR P3.1 CLR P1