【正文】 態(tài)下打開(kāi)門(mén)窗，則啟動(dòng)光報(bào)警（系統(tǒng)中采用閃光式的報(bào)警方式），并啟動(dòng)被入侵位 置錄像，監(jiān)控被入侵位置的一切。 其特點(diǎn)有： ，但又不放過(guò)一切危害家庭房屋內(nèi)財(cái)產(chǎn)安全因素的存在，本系統(tǒng)采用觸發(fā)即報(bào)警式的方法，但一次瞬間觸發(fā)的 聲光報(bào)警時(shí)間為一分鐘，即若只是誤報(bào)的話，報(bào)警的時(shí)間只有一分鐘，但為了安全起見(jiàn)，以便于主人下次排除潛在的危險(xiǎn)因素，監(jiān)控?cái)z像頭保持開(kāi)的狀態(tài)。 但若真是盜賊鍵入家中，則系統(tǒng)會(huì)一直工作。 2．由于是三門(mén)四窗需要被監(jiān)控，即需要 7 組獨(dú)立的檢測(cè)電路。在日常生活中，即使可能性很小，但本系統(tǒng)仍然考慮了當(dāng)三門(mén)四窗中同時(shí)被多個(gè)盜賊入侵的情況。此時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)同時(shí)監(jiān)控多個(gè)地方 。 單片機(jī)選擇 在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，選擇的單片機(jī)型號(hào)為 AT89C51。 AT89C51 型號(hào)的單片機(jī)是由美國(guó) Atmel 公司 采用 INTEL 公司可靠的 CHMOS技術(shù)制造 出來(lái)的 的高性能單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 的 HCMOS 產(chǎn)品 。 它是一款低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，內(nèi)含 4K bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器即 EPROM 和 128K bytes 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器即 RAM 的單片機(jī)。他 兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51 指令系統(tǒng)， 并且 內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元 ，功能強(qiáng)大。 圖 AT89C51 單片機(jī)實(shí)物圖 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 在 proteus 仿真軟件中的 AT89C51 的引腳圖 圖 單片機(jī)的硬件框圖 振蕩器及基準(zhǔn)電路 4KB 程序存儲(chǔ)器 128KB 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器 8B 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 事件計(jì)數(shù)器 8051 CPU 64KB 總線擴(kuò)展控制 可編程Ｉｏ口 可編程串行口 計(jì)數(shù)器 頻率基準(zhǔn)源 中斷 中端 控制 并 行 ＩＯ 口 串行輸入 串行輸出 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 AT89C51 單片機(jī)的 40 條引腳功能說(shuō)明如下： （ 1） 主電源引腳 Vss 和 Vcc Vss 為 電源地。 Vcc 為 正常工作電壓 +5V 端口。 （ 2）時(shí)鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1 片內(nèi)震蕩電路輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。 XTAL2 片內(nèi)震蕩電路 的輸出端，是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。 （ 3）控制信號(hào)引腳 RST／ Vpd ， ALE／ PROG， PSEN／ EA／ Vpp RST／ Vpd 復(fù)位控制輸入／斷電時(shí)，提供備用電源 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，使單片機(jī)復(fù)位。 在 Vcc 掉電時(shí)，此引腳上可接備用電源，由 Vpd 向內(nèi) RAM 提供備用電源，以保持片內(nèi) RAM 數(shù)據(jù)不丟失。 ALE ／ PROG 允許地址鎖存輸出／編程脈沖輸入 正常工作時(shí)為ＡＬＥ功能，提供把低字節(jié)地址鎖存到外部鎖存器的信號(hào)。ＡＬＥ引腳以 不變的頻率周期性的發(fā)出正脈沖信號(hào)。 ＰＳＥＮ 片外程序儲(chǔ)蓄器選通信號(hào)輸出 從外部程序存儲(chǔ)器中選取指令期間， PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。 PSEN同樣可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 電路。 ＥＡ／ Vpp 片內(nèi)，片外程序存儲(chǔ)器選擇輸出／編 程電壓輸入 當(dāng) EA 為高電平時(shí)，訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；當(dāng) EA 為 低電平時(shí)，則訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。 （ 4） 輸入 /輸出端口引腳 , 個(gè)8 位端口的特性： 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(mén)電流 。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫(xiě) 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 ，做通用的 I／ O端口使用。 P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門(mén)電流。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，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，安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2口被寫(xiě) 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(xiě)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)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口是一個(gè)帶有內(nèi)部 上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，且是一個(gè)雙功能口。當(dāng)它作第一功能口使用時(shí)，工作原理與 P1 口和 P2 口類(lèi)似，但作為第二輸出功能線保持為高電平時(shí)，使用非門(mén) N3 對(duì)鎖存器輸出暢通。 當(dāng) P3 口作為第二功能使用時(shí)，相應(yīng)位的鎖存器必須為 1 狀態(tài)，使用非門(mén) N3的輸出電平由第二輸出功能線的狀態(tài)來(lái)確定，或使此口線允許輸入第二功能信號(hào)。對(duì) P3 口不管是作通用輸入口還是第二功能輸入口，相應(yīng)位的鎖存器和第二輸出功能端必須為 1。 P3 口的第二功能定義見(jiàn) 表 21 表 21 P3 口的第二功能定義表 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0 （外部中斷 0輸入線） INT1（外部中斷 1輸出線） T0（定時(shí)器 0外部輸入） T1（定時(shí)器 1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與選通信號(hào)） RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出） 紅外傳感器的選擇 紅外輻射俗稱(chēng)紅外線，他是一種不可見(jiàn)光，由于是位于可見(jiàn)光中紅色光以外的光線，故稱(chēng)紅外線。他的波長(zhǎng)范圍大致在 。工程上 又把紅外線所占據(jù)的波段分為四部分，即近紅外，中紅外，遠(yuǎn)紅外和極遠(yuǎn)紅外。 它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì) 。 紅外輻射 的 本質(zhì) 其實(shí)是一種熱輻射，它是由于物體在它的自身 的溫度高于絕對(duì)零度（ 273 度）的情況下向外部空間以輻射紅外線的方式散出 能量。 而 物體向外輻射的能量大部分是通過(guò)紅 外線輻射這種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。物體的溫度越高，輻射出來(lái)的紅外線就越多， 輻射的能量就越強(qiáng)。 同時(shí)，物體與物體之間的熱傳播和熱互換也是通過(guò)紅外輻射這一途徑實(shí)現(xiàn)的： 紅外線 在輻射之后 被物體吸收后刻轉(zhuǎn)安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 化為 其物體自身的 熱能 ，被儲(chǔ)存起來(lái)，或是等待再被輻射 出去。 紅外線傳感器 內(nèi)部系統(tǒng)包括 光學(xué)系統(tǒng)、 探測(cè) 元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類(lèi)。 探 測(cè)元件按工作原理可分為熱敏 探 測(cè)元件和光電 探 測(cè)元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。光電檢測(cè)元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。 其中，紅外探測(cè)器是紅外傳感器的核心。紅外探測(cè)器是利用紅外輻射與物質(zhì)轉(zhuǎn)化作用所呈現(xiàn)的的物理效應(yīng)來(lái)探測(cè)紅外輻射的。紅外探測(cè)器的種類(lèi)很多，按探測(cè)的 機(jī)理不同，分為熱探測(cè)和光子探測(cè)兩大類(lèi)。 熱探測(cè)器的工作機(jī)理是：利用紅外輻射的熱效應(yīng)，探測(cè)器的敏感元件系收購(gòu)輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而是某些有關(guān)物理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，通過(guò)測(cè)量物理參數(shù)的變化來(lái)確定探測(cè)器所吸收的紅外輻射。 熱探測(cè)器主要 分為 有四類(lèi)：熱釋電型，熱敏電阻型，熱電阻型和氣體型。 紅外線傳感器是利用紅外線的物理性質(zhì)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。紅外線傳感器由于 測(cè)量時(shí)不與被測(cè)物體直接接觸，不存在摩擦， 所以 有靈敏度 和準(zhǔn)確度較 高 且具有 方便使用，測(cè)量范圍寬，響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。目前紅外線傳感器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)工業(yè)軍事等生 活的方方面面。 根據(jù)課題要求和實(shí)際生活需要，選取被動(dòng)式 熱釋電 紅外傳感器。 圖 RE200B 傳感器實(shí)物圖 熱釋電紅外線 傳感器 是從 80 年代發(fā)展起來(lái) ，是 一種新型 的 能檢測(cè) 出 人體發(fā)射 出來(lái) 的紅外線 并 輸出電信號(hào)的傳感器 。他的主要特點(diǎn)就是 它的 高靈敏度。 熱釋安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 電紅外傳感器 (PIR)，它能 檢測(cè)出并 將波長(zhǎng)為 8 一 12um 之間的紅外信號(hào) 的 變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào) 的變化 ， 更具有可操作性的是它 能對(duì)自然界中的白光信號(hào)具有抑制作用， 所以在日常生活需要檢測(cè)的 警戒區(qū)內(nèi)， 安裝熱釋紅外線傳感器之后，當(dāng)沒(méi)有人體 溫度這個(gè)范圍內(nèi) 紅外信號(hào)輸入傳感器 時(shí)，傳感器檢測(cè)到得只是檢測(cè)區(qū)域的無(wú)人時(shí)的環(huán)境溫度。但當(dāng)有人入侵時(shí)，人體所散發(fā)的紅外熱信號(hào)就會(huì)觸發(fā)改變傳感器內(nèi)的敏感元件的阻值 ， 因此， 熱釋電紅外感應(yīng)器 就會(huì) 感應(yīng)到 有人環(huán)境與無(wú)人環(huán)境 的差 異信號(hào) 。所以 紅外探測(cè)器的紅外探測(cè)的 就是感應(yīng) 有人（或者是在測(cè)量體溫范圍內(nèi)的動(dòng)物）環(huán)境與無(wú)人環(huán)境 的 溫度的 差異 。 熱釋電紅外傳感器 利用了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的高輸入阻抗這一特點(diǎn)，利用場(chǎng)效應(yīng)晶體管來(lái) 完成阻抗變換。 但 由于熱電元 吸收紅外線之后 輸出的是電荷信號(hào)，不能用作日常生活的使用。要想能夠滿(mǎn)足直接使用這一條件，必須借用電阻將其轉(zhuǎn)化為 電壓形式。故引入 的 N 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式來(lái)完成阻抗變換。 熱釋電紅外傳感器 在結(jié)構(gòu)上 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。 在 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， 同時(shí)應(yīng)該對(duì)金屬電極 加電 進(jìn)行極化 :利用電極極化之后其電壓也具有極性再而其極化后的探測(cè)元也因而有了極性。利用兩端極性相反，特性一致的兩個(gè)探測(cè)元串聯(lián)一起，器極性特征相互抵消的特點(diǎn)，達(dá)到了消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾因素。這樣就制成了 穩(wěn)定的，具有補(bǔ)償性的探測(cè)元。 圖 熱釋傳感器的引腳結(jié)構(gòu) 其中 GND 為接 地 D 為接電源引腳 S 為接信號(hào)引腳 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 在本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，我選用的熱釋電傳感器為 RE200B 型傳感器。其具體參數(shù)如下： 敏元面積 為： 基片材料 為： 硅 基片厚度 為： 工作波長(zhǎng) 為： 714μm 平均透過(guò)率 為： ＞ 75% 輸出信號(hào) 為： ＞ (420176。k 黑體 1Hz 調(diào)制頻率 帶寬 增益 ) 噪聲 為： ＜ 200mV (mVpp) (25℃ ) 平衡度 為： ＜ 20% 工作電壓 為： 工作電流 為： (VD=10V,Rs=47kΩ,25℃ ) 源極電壓 (VD=10V,Rs=47kΩ,25℃ ) 工作溫度 為： 20℃ +70℃ 保存溫度 為： 35℃ +80℃ 視場(chǎng) 為： 13917