【正文】 專業(yè)方向綜合設(shè)計報告 1 1 緒論 隨著科技的提高，電子電器飛速發(fā)展，人民生活水平有了很大提高。各種高檔家電和貴重物品為許多家庭所擁有。然而一些不法分子也越來越多。這點就是因為不法分子看到了大部分人防盜意識不夠強所造成的結(jié)果。因此越來越多的居民家庭對財產(chǎn)安全問題十分擔(dān)憂。報警系統(tǒng)這時為人們解決了大部分問題。但是市場上的報警系統(tǒng)大部分是適用于一些大公司的重要機構(gòu)。其價格昂貴，使普通家庭難以承受。如果設(shè)計一種價格低廉，性能可靠、智能化的報警系統(tǒng)，必將在私人財產(chǎn)的防盜領(lǐng)域起到巨大作用。由于紅外線是不可見光，隱蔽性能良好，因此在防盜、警戒等 安保裝置中被廣泛應(yīng)用。而本設(shè)計的電路包括硬件和軟件兩個部分。硬件部分包括紅外感應(yīng)部分與單片機控制部分，整個系統(tǒng)電路可劃分為：電源部分、傳感器模塊部分、單片機控制電路，而單片機控制由最小系統(tǒng)和指示燈電路、報警電路等子模塊組成。主要工作由熱釋電紅外感應(yīng)器完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過單片機功能設(shè)定到達報警模塊這一過程。就此設(shè)計的核心模塊來說，單片機就是設(shè)計的中心單元。單片機應(yīng)用系統(tǒng)也是由硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入 /輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是主要是工作的程序通過編寫程序來控制輸入的 信號。 2 設(shè)計任務(wù)分析 。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、 按鍵設(shè)定 、報警等。 、 蜂鳴 器、單片機控制電路、 LED 指示電路及軟件組成。 。當(dāng)人員外出時，可把報警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀態(tài)，探測器工作起來 ,當(dāng)有人闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設(shè)置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號， 紅外熱釋電模塊 送出 TTL 電平至 STC89C52 單片機，經(jīng)單片機處理運算后驅(qū)動執(zhí)行報警電路使警號發(fā)聲。 3 技術(shù)方案的詳細設(shè)計 本系統(tǒng)的設(shè)計方案 系統(tǒng)概述 本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外線傳感器，它的制作簡單、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、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)，便于多用戶統(tǒng)一管理和用戶操作。 為了探測移動人體，通常使用雙元件型熱釋電紅外線傳感器，在這種傳感器內(nèi)部，兩專業(yè)方向綜合設(shè)計報告 2 個靈敏元件反相連接，當(dāng)人體靜止時兩元件極化程度相同，互相抵消。但人體移動時，兩元件極化程度不同，凈輸出電壓不為 0，從而達到了探測移動人體的目的。 該設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。模塊化 分為數(shù)據(jù)采集、按鍵控制、報警等模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器、蜂鳴器、單片機控制電路、 LED 指示燈組成。 硬件電路設(shè)計 本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。 從設(shè)計的要求來分析該設(shè)計須包含如下結(jié)構(gòu)： 紅外感應(yīng)部分、 STC89C52 單片機、報警系統(tǒng)三大部分。電路總原理圖如圖 31 所示 ： 圖 31 總體設(shè)計框圖 處理器采用 51系列單片機 STC89C52。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號， 送出 TTL 電平至 STC89C52 單片機。在單片機內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出入侵報警狀態(tài)控制信號。驅(qū)動蜂鳴器及報警指示燈報警 。 紅外感應(yīng)部 分 電源模塊 本系統(tǒng)電壓為 左右，直接接 3 個 的直流干電池提供電源，然后用導(dǎo)線連接電源接口模塊。 熱釋電傳感器 熱釋電紅外傳感器 (簡稱 PIR)是 80 年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)動各 種控制電路，如作電源開關(guān)控制、防盜防火報警、自動覽測等 ， 人體輻射的紅外線中心波長為 9~10um，而探測元件的波長靈敏度在 ~20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)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 7~10um，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 ，本傳感器是 電源開關(guān) 電源 STC89C52 單片機 復(fù)位電路 LED 指示燈 報警電路 按鍵控制 專業(yè)方向綜合設(shè)計報告 3 整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，只有本傳感器才能感應(yīng)到人體紅外線。如圖 32所示。 圖 32熱釋感應(yīng)傳感器 菲涅耳透鏡 菲涅耳透鏡片相當(dāng)于熱釋感應(yīng)傳感器的“眼鏡”，它和人的眼睛一樣的作用，配用得當(dāng)與否直接影響到使用的功效，配用不當(dāng)產(chǎn)生錯誤的動作，致使用戶或者開發(fā)者對其失去信心。它的作用是有效的將探測到空間的紅外線集中到傳感器上，菲涅耳透鏡根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴(yán)密。如圖 33所示為菲涅耳透鏡模型圖。 圖 33 菲涅耳透鏡 BISS0001 芯片簡介 BISS0001 是一款 傳感信號處理集成電路，只要熱釋感應(yīng)器把紅外線接收到信號傳輸?shù)?BISS0001 里進行信號處理，它本身靜態(tài)電流極小，工作電壓在 3V— 5V 之間，當(dāng)工作電壓為 5V 時輸出的驅(qū)動電流為 10MA。配以熱釋電紅外傳感器和少量外圍元器件即可構(gòu)成被動式熱釋電紅外傳感器，廣泛用于安防，自控等一些領(lǐng)域，它是有 16 個管腳組成的一種集成塊。如圖 34所示為 BISS000 集成芯片的內(nèi)部框圖，管腳功能說明如表 1 所示。 專業(yè)方向綜合設(shè)計報告 4 圖 34 BISS0001內(nèi)部框圖 引腳 名稱 I/O 功能說明 1 A I 可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸 發(fā)選擇端。當(dāng) A為“ 1”時，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā) 2 VO O 控制信號輸出端。由 VS的上跳前沿觸發(fā)，使 Vo輸出從低電平跳變到高電平時視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時間 Tx之外和無 VS的上跳變時， Vo保持低電平狀態(tài)。 3 RR1 輸出延遲時間 Tx的調(diào)節(jié)端 4 RC1 輸出延遲時間 Tx的調(diào)節(jié)端 5 RC2 觸發(fā)封鎖時間 Ti的調(diào)節(jié)端 6 RR2 觸發(fā)封鎖時間 Ti的調(diào)節(jié)端 7 VSS 工作電源負端，一般接 0V 8 VRF I 參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接 VCC，當(dāng)接 “ 0”時可使定時器復(fù)位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。當(dāng) Vc＞ VR時允許觸發(fā) (VR≈ ) 10 IB 運算放大器偏置電流設(shè)置端， 經(jīng) RB 接 VSS 端， RB 取值為 1M 左右。 11 VCC 工作電源正端，范圍為 3~5V 12 2OUT O 第二級運算放大器的輸出端 13 2IN I 第二級運算放大器的反相輸入端 14 1IN+ I 第一級運算放大器的同相輸入端 專業(yè)方向綜合設(shè)計報告 5 15 1IN I 第一級運算放大器的反相輸入端 16 1OUT O 第一級運算放大器的輸出端 表 1：管腳說明圖 由圖可見 BISS0001 由運算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時間定時器、封鎖時間定時器即參考電壓等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。可廣泛應(yīng)用于多種傳感器和延時控制器。首先，根據(jù)實際需要，利用運算放大器 OP1組成傳感信號預(yù)處理電路，將信號放大。然后耦合給運算放大器 OP2，再進行第二級放大，同時將直流電位抬高為 VM(≈ )后，將輸出信號 V2送到由比較器