【正文】 “盲區(qū) ”進入 “高靈敏區(qū) ”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強其能量幅度。 人體輻射的紅外線中心波長為 910um，而探測元件的波長靈敏度在 范圍內幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的 窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為 710um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器 。 一旦人侵入探測區(qū)域內 ， 人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，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，經信號處理 而輸出電壓信號。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 3 在該探測技術中，所謂 “被動 ”是指探測器本身不發(fā)出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量變化來完成探測目的。被動紅外報警器的特點是能夠響應入侵者在所防范區(qū)域內移動時所引起的紅外輻射變化， 并能使監(jiān)控報警器產生報警信號，從而完成報警功能 。 PIR 結構特性及安裝 圖 11：雙探測元熱釋電紅外傳感器 圖 11 是一個雙探測元熱釋電紅外傳感器的結構示意圖。使用時 D 端接電源正極， G 端接電源負極， S 端為信號輸出。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內部相互抵消的原理來使傳感器得到補償。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上， 從而使傳感器輸出電壓信號。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為 。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外 。 當人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號，然后使該信號通過一個由 C C R R2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為 16Hz，下限截止頻率為 。由于熱 釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱（通常僅有 １ mV 左右），而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常為 左右），所以應對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進行放大。本設計運用集成運算放大器 LM324 來進行兩級放大，以使其獲得足夠的增益。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 4 本設計所用的熱釋感器就采用這種 雙探測元的結構 。 其工作電路原理及設計電路如圖 12 所示 , 在 VCC 電源端利用 C1 和 R2 來穩(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。當檢測到人體移動信號 時，電荷信號經過 場效應管 FET 放大后，經過 C2， R1 的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢唬俳涍^ 三極管 Q2 的轉化，輸出OUT 為低電平 。 RSY2 Y1R1 R2 C2 C1 R3 R4 Q2N P NQ1F E TV c c V C C3v 12vOUT 圖 12 : 熱釋電紅外傳感器原理圖 被動紅外探測器光學系統(tǒng)的類型 ：被動紅外探測器光學系統(tǒng)包括菲涅爾透鏡、拋物面反射鏡、遮擋片三種類型。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 5 雙元紅外傳感器示意圖 菲涅爾透鏡作用有兩個：一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射（反射）在PIR 上；第二個作用是將警戒區(qū)內分為若干個明區(qū)和暗區(qū)。 菲涅爾透鏡是凸透鏡，將物體的紅外影像投射 在熱電元件表面。 熱釋電紅外傳感器其熱釋電器件及前置放大電路封裝在圓型金屬帽內，金屬帽頂部方型開孔鑲嵌有抗冷白光的硅紅外濾光片，底部有金屬引腳，分別為電源引腳，地線引腳，熱電信號輸出腳。 熱釋電器件是熱釋電傳感器的核心元件，是將熱輻射變?yōu)殡娏鞯膭討B(tài)能量轉換元件，熱釋電器件的電特征屬性是一個以熱電晶體薄膜為電介質的平板電容器，隨著溫度的改變，熱電晶體表面自發(fā)極化電荷其規(guī)模具有跟隨變化的性質，即熱輻射可引起該電容器的電容量變化，從而可利用這一特性來探測變化的熱輻射。熱釋電紅外傳感器包括單元、雙元、四元三種類 型?，F在主要使用的是雙元和四元傳感器。 被動紅外傳感器優(yōu)缺點 優(yōu)點主要為： 本身不發(fā)射任何類型輻射，安全可靠； 價格低廉。 缺點主要為： 容易受各種熱源、陽光源干擾； 受環(huán)境溫度限制，環(huán)境溫度和人體溫度接近時，靈敏度下降； 針對被動紅外探測器存在的缺點，可以采用不同的措施來避免產品誤報和漏報現象。一方面是采用新技術來加強抗干擾能力；另一方面是在安裝方面加以注意。 安裝方向 產品在安裝過程中還需要注意安裝方向，由于透鏡的光學特性決定橫切探測區(qū)域比較敏感，所以產品安裝時要注意入侵方向與探 測器視場的夾角，最好成 90o 垂直，這樣就可以保證有人入侵時能最大程度橫切探測區(qū)域。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 6 第二章 AT89S51 單片機概述 AT89S51 單片機的基本原理 AT89S51 單片 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS 51 指令系統(tǒng)及80C51 引腳結構，芯片內集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲 單元，功能強大的微型計算機的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89S51 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內程序存儲器， 128 bytes的隨機存取數據存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數器 ,2 個 全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內時鐘振蕩器。 此外， AT89S51 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定 時計數器，串行口，外中斷 系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存 RAM 的數據，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和PLCC 等三 種封裝形式，以適應不同產品的需求。 圖 21 為 AT89S51 單片機的基本組成功能方塊圖。有圖可見，在這一塊芯片上，集成了一臺微型計算機的主要組成部分，其中包括 CPU、存儲器、可編程 I/O 口、定時器 /計數器、串行口等，各部分通過內部總線相連。下面介紹幾個主要部分。 1. 中央處理器（ CPU） 中央處理器是單片機最核心的部分，是單片機的大 腦和心臟，具有運算和控制功能。 AT89S51 的 CPU 是一個字長為 8 位的中央處理單元，即它對數據的處理是按字節(jié)為單位進行的。 （內部 RAM） 芯片中共有 256B 的 RAM 單元，但其中后 128 個單元（ 80H0FFH）被專用寄存器占用，能作為寄存器提供用戶使用的只是前 128 個單元（ 007FH），用于存放可讀寫的數據。因此常說的內部數據存儲器是指前 128 個單元，簡稱內部 RAM。 （內部 ROM） 芯片內部有 4 KB 的掩膜 ROM，可用于存放程序、原始數據和表格等，因此稱為無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 7 程序存 儲器，簡稱內部 ROM。 外時鐘源 外部事件計數 外中斷 控制 P3 P2 P1 P0 RXD TXD 圖 21 :AT89S51 功能方塊圖 4. 定時器 /計數器 出于控制應用的需要，芯片內部共有兩個 16 位的定時器 /計數器以實現定時或計數功能，并以其定時或計數結果對 單片機進行控制。 5. 并行 I/O 口 AT89S51 共有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3 口），可以實現數據的并行輸入 /輸出。 6. 串行口 AT89S51 有 1 個全雙工的可編程串行口，以實現單片機和其他設備之間的串行數據傳送。該串行口功能較強，既可以作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可以作為同步移位寄存器使用。 AT89S51 的中斷系統(tǒng)功能較強，可以滿足一般控制應用的需要。它共有 5 個時鐘電路 程序存儲器 4 KB ROM 數據存儲器 256 B RAM/SFR 2 16 位 定時器 /計數器 AT89S51 CPU 64 KB 總線 擴展控制器 并行 I/O 串行口 中斷控制系統(tǒng) 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 8 中斷源： 2 個外部中斷源 /INTO 和 /INT1 ； 3 個內部中斷源，即 2 個定 時 /計數中斷，1 個串行口中斷。 8. 時鐘電路 AT89S51 單片機芯片內部有時鐘電路，但石英晶體和微調電容需要外接。時鐘電路為單片機產生時鐘脈沖序列，系統(tǒng)允許的最高晶振頻率為 12MHz。 9. 內部總線 上述部件只有通過內部總線將其連接起來才能構成一個完整的單片機系統(tǒng)?？偩€在圖中以帶箭頭的空心線表示。系統(tǒng)的地址信號、數據信號和控制信號分別通過系統(tǒng)的三大總線 —地址總線、數據總線和控制總線進行傳送，總線結構減少了單片機的連線和引腳，提高了集成度和可靠性。 由上所述， AT89S51 雖然是一塊芯片， 但它包括了構成計算機的基本部件，因此可以說它是一臺簡單的計算機。 AT89S51 較詳細的內部結構如 圖 22 所示。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 9 圖 22: AT89S51 內部結構框圖 管腳說明 AT89S51 是一種高效微控制器 。采用 40 引腳雙列直插封裝（ DIP）形式，如圖23 所示。 AT89S51 單片機是高性能單片機，因為受引腳數目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。 圖 23:AT89S51 引腳圖 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 10 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 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，被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口 當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數據存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2口在 FLASH