【正文】 件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路三部分組成。 (2) 轉(zhuǎn)換元件 (變換器 )。因此也稱紅外發(fā)射二極管。紅外發(fā)光二極管所發(fā)的光是視覺看不到的紅外光，而普通發(fā)光二極管發(fā)出的是可見光。管壓降約 ，工作電流一般小于 20mA。提高 Ip 的方法 ，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度 T，一些彩電紅外遙控器，其紅外發(fā)光管的工作脈沖占空比約為 1/31/4；一些電器青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 產(chǎn)品紅外遙控器，其占空比是 1/10。 用紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線去控制受控裝置時(shí)，受控裝置中均有相應(yīng)的紅外光 電轉(zhuǎn)換元件，如紅外接收 二極管，光電三極管等。雙管紅外發(fā)射電路，可提高發(fā)射功率，增加紅外發(fā)射的作用距離。其振蕩頻率約為 30kHz,占空比為 1:10?遠(yuǎn)紅外 線???正常情況下紅外接收管收到由發(fā)送管送來(lái)的紅外信號(hào)后，轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯碾娦盘?hào)， 555定時(shí)器接成了一個(gè)低頻多諧振蕩器，其控制電壓輸入端 5腳與單片機(jī) AT89C2051的 腳相連，受 腳輸出的高低電平間隔 1S 的脈沖信號(hào)控制。時(shí)， 腳輸 出的高低電平間隔 1S 的脈沖信號(hào)經(jīng)電阻 R8 加到紅色發(fā)光二極 VD13 上， VD13 將閃爍發(fā)光。 硬件電路 本設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：用當(dāng)今最流行的 AT89C2051 單片機(jī)控制，體積小，成本低；用紅外線收發(fā)管進(jìn)行檢測(cè)，安裝隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)；探測(cè)信號(hào)采用脈沖信號(hào)，節(jié) 能且抗干擾；當(dāng)有人試圖闖入室內(nèi)時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警將該報(bào)警器原理介紹如下：可將該電路分為以下三個(gè)部分； 1. 電源電路。 C1， R0， R1 和復(fù)位按鈕 RESET組成手動(dòng)電平復(fù)位和上電自動(dòng)復(fù)位電路； C2， C3 以及晶振 JT1 組成時(shí)鐘電路；C4， C5 為 +5V 電源濾波電容。發(fā)射管和接收管分別安裝在門和窗口的適當(dāng)位置，當(dāng)有人闖入時(shí)遮擋了紅外線，接收管截止，反相器輸入端為低電平，這時(shí) U1的 ~ 為高電平。 3. 聲光報(bào)警電路。當(dāng) UT+較高時(shí)，電容 C9 充、放電的電壓幅度較大 ，因而振蕩頻率較低。同時(shí)， 腳輸出的高低電平間隔 1S的脈沖信號(hào)經(jīng)電阻 R8 加到紅色發(fā)光二極管 VD13 上， VD13 將閃爍發(fā)光。這可通過(guò)使 口每隔 1S取反一次實(shí)現(xiàn)。如圖 62所示。 (2) 電源電路調(diào)試。用相同方法反復(fù)調(diào)整其他幾對(duì) 紅外收發(fā)管的位置和角度。故障的類型有損壞性故障和漂移性故障。例如：溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致電阻阻值的 變化，此時(shí)設(shè)備表現(xiàn)為時(shí)好時(shí)壞。 報(bào)警器設(shè)計(jì)引起的誤報(bào)警 要減少由于器材選擇不當(dāng)引起的誤報(bào)警，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員要十分熟悉各種報(bào)警器材的原 理、特點(diǎn)、適用范圍和局限性。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 報(bào)警器安裝引起的誤報(bào)警 這部分問(wèn)題 主要表現(xiàn)在以下方面： (1) 沒有嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工。 (5) 施工用檢測(cè)設(shè)備不符合計(jì)量要求。 用戶使用不當(dāng)引起的誤報(bào)警 由于用戶使用不當(dāng)常常會(huì)引起報(bào)警系統(tǒng)的誤報(bào)警。例如：熱氣流引起被動(dòng)紅外入侵探測(cè)器的誤報(bào)警；高頻聲響引起單技術(shù)玻璃破碎探測(cè)器的誤報(bào)警；超聲源引起超聲波探測(cè)器的誤報(bào)警等。為此，科技人員又將 微處理技術(shù)引進(jìn)報(bào)警系統(tǒng)，使其具備一定的鑒別和思考能力，能在一定程度上判斷是入侵者還是環(huán)境噪擾引起的報(bào)警。通過(guò) protel實(shí)現(xiàn)原理圖到 PCB 的轉(zhuǎn)換。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 。 該設(shè)計(jì)由原理到產(chǎn)品這一過(guò)程比較復(fù)雜，在實(shí)際操作中綜合考慮了電磁兼容和抗干擾設(shè)計(jì)，對(duì)于 protel 的使用有較高的要求，其中的原件布局以及布線是PCB 設(shè)計(jì)的重中之重，稍有不當(dāng)就會(huì)造成產(chǎn)品的缺陷。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 結(jié) 論 系統(tǒng)的硬件部分包括電源電路、單片機(jī)系統(tǒng)和聲光報(bào)警電路，該系統(tǒng)用紅外線收發(fā)管進(jìn)行檢測(cè)，探測(cè)信號(hào)采用脈沖信號(hào)，節(jié)能且抗干擾；當(dāng)檢測(cè)到有人闖入時(shí)就由 口輸出高低電平間隔 1S 的脈沖信號(hào)去驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路，產(chǎn)生聲光報(bào)警?，F(xiàn)青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 行的產(chǎn)品有：微波－被動(dòng)紅外雙鑒器、聲控－振動(dòng)玻璃破碎雙鑒器、超聲波－被動(dòng)紅外雙鑒器等。對(duì)用戶使用不當(dāng)進(jìn)行分析，弄清錯(cuò)誤所在，提高使用者的水平，可以大大降低報(bào)警系統(tǒng)的誤報(bào)警次數(shù)。報(bào)警器安裝位置、安裝角度、防護(hù)措施以及系統(tǒng)布線等方面。 (3) 焊點(diǎn)有虛焊、毛刺現(xiàn)象，或是屏蔽措施不得當(dāng)。除設(shè)備器材選擇之外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)還表現(xiàn)在設(shè)備器材安裝位置、安裝角度、防護(hù)措施以及系統(tǒng)布線等方面。 無(wú)論是損壞性故障還是漂移性故障都將使系統(tǒng)誤報(bào)警，要減少由此產(chǎn)生的誤報(bào)警必須提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平和工藝水平，在作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的同時(shí)，還需作可行性設(shè)計(jì)，如冗余設(shè)計(jì)、三防設(shè)計(jì) (防潮、防鹽霧、防霉菌 )等。這類故障通常是由元器件的損壞或生產(chǎn)工藝不良 (如虛焊等 )造成。 (4) 將固化好程序的 AT89C2051 插入電路中的 U1 插座上，接上電源即可工作。 (3) 先不裝入 AT89C2051 單片機(jī)，用短路線把 U1插座的 12 腳接地，調(diào)整 VD1 和 VD7 的安裝位置和角度，測(cè)量 U1插座的 2腳電壓。先在 Keilc51 環(huán)境中進(jìn)行軟件調(diào)試，再利用編程器將調(diào)試好的程序固化到 AT89C2051 單片機(jī)中。用工作寄存器 R1 作循環(huán)計(jì)數(shù)器，初值為 10(0AH)。 電路原理圖如 圖 61所示。即當(dāng) =1 時(shí)， 555 輸出脈沖的振蕩頻率較低；當(dāng) =0 時(shí)， 555輸出脈沖的振蕩頻率高。其中 555 定時(shí)器接成了一個(gè)低頻多諧振蕩器，其控制電壓輸入端 5 腳與單片機(jī) AT89C2051 的 腳相連，受 腳輸出的高低電平間隔1S的脈沖信號(hào)控制。驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路，進(jìn)行聲光報(bào)警，直至按復(fù)位按鈕 RESET 或電源開關(guān) S1。 VD1VD6為紅外發(fā)射管，其負(fù)極端接與 P1 口， P1口設(shè)置為輸出狀態(tài)，當(dāng) P1 口為“ 0”時(shí)，VD1~VD6 發(fā)紅外光。 2. 單片機(jī)系統(tǒng)。 圖 52 接收器電路原理圖 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 第 6 章 單片機(jī)控制紅外防盜報(bào)警系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)裝置 變壓器 (+5V)、 無(wú)極性電容、 保險(xiǎn)管、 無(wú)極性電容、 1K電 晶錚、 20uF 無(wú)極性電容、 30pF 無(wú)極性電容 (3 個(gè) )、 78L05 三端穩(wěn)壓管、AT89S2051 單片機(jī)、 100K 電阻、 270電阻、 470 電阻 、 470uF 極性電容、 555 定時(shí)器、 2021uF 極性電容揚(yáng)聲器、 CMOS6 反相器 CC406 30uF 極性電容、紅色發(fā)光二極 IN4007 二極管 (4 個(gè) )、紅外線發(fā)射 (接收 )(對(duì) 10K 電阻 (7 個(gè) )、 PCB 版、排線。當(dāng) =0 時(shí)， 555 輸出脈沖的振蕩頻率高。在該電路中， k1 為開關(guān)，NE555 組成一個(gè)振蕩頻率約為 32kHz 的多諧振蕩器，由振蕩器③腳輸出調(diào)制脈沖通過(guò)紅外發(fā)送管向外發(fā)送。紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。常見的紅外發(fā)光二極管，其功率分為小功率(1mW10mW)、中功率 (20mW50mW)和大功率 (50mW100mW 以上 )三大類。發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時(shí)，其控制的距離與發(fā)射功率成正比。管徑有φ 3mm、φ 5mm，兩種，常用的是φ 5mm 的。如彩色電視機(jī)的遙控、音響的遙控、空調(diào)的遙控等部是采用紅外發(fā)光二極管構(gòu)成的遙控電路。 當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，則一般稱為變送器。由圖可知，傳感器由以下部分組成： 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 415 傳感器的組成框圖 (1) 敏感元件 (預(yù)變換器 )。由于低頻振蕩器Ⅰ的輸出端 3 接到高頻振蕩器Ⅱ的復(fù)位端 4，故當(dāng)振蕩器Ⅰ的輸出電壓 uo1為高電平時(shí)，振蕩器Ⅱ就振蕩；當(dāng) uo1 為低電平時(shí)，振蕩器Ⅱ停止振蕩，從而使揚(yáng)聲器便發(fā)出間歇聲響。兩個(gè) F 的電容作補(bǔ)償用，防止產(chǎn)生不必要的振蕩。 圖 412 反相器 CC4069 CC4069 其他應(yīng)用 CC4069 構(gòu)成的低成本積分器 如 圖 413 所示，為低成本積分電路。只有在 BC段， V1 和 V2 均導(dǎo)通時(shí)才有電流 iD 流過(guò) V1 和 V2，并且在 UI=1/2UDD 附近， iD最大。此時(shí) UO=UOL≈ 0，即輸出為低電平。為了使電路能正常工作，要求電源電壓 UDD＞ (UTN+|UTP|)。 3. 組成占空比可調(diào)的多諧振蕩器 電路如 圖 49， D D2 用來(lái)決定電容充、放電電流流經(jīng)電阻的途徑 (充電時(shí)D1導(dǎo)通， D2截止；放電時(shí) D2導(dǎo)通， D1截止 )。電容 C在充電和放電，從而在輸出端得到一系列的矩形波，對(duì)應(yīng)的波形如圖 410所示?；?RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器 C C2的輸出端控制。電阻分壓器由三個(gè) 5kΩ的等值電阻串聯(lián)而成。 5腳： CO(或 VC)為控制電壓端。 2腳： TR 低觸發(fā)端。 1腳： GND(或 Vss)外接電源負(fù)端 VSS 或接地，一般情況下接地。比較器的輸入端有一個(gè)由三個(gè) 5kW 電阻組成的分壓器，由此可以獲得 0 和 1 兩個(gè)分壓值，一般稱為閾值。 555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。輸出電流以 78(或 79)后面加字母來(lái)區(qū)分。但壓差取得大時(shí)，又會(huì)增加集成塊的功耗，所以，兩者應(yīng)兼顧，即既保證在最大負(fù)載電流時(shí)調(diào)整管不進(jìn)入飽和，又不致于功耗偏大。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個(gè)引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。 (1) 由于 89C2051 內(nèi)部程序存貯器為 Flash，所以修改它內(nèi)部的程序十分方便快捷，只要配備一個(gè)可以編程 89C2051 的編程器即可。同時(shí)AT89C2051 的時(shí)鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設(shè)置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有 RAM、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚 醒后即進(jìn)入繼續(xù)工作狀態(tài)。 10. 量子阱探測(cè)器 (QWIP)：將兩種半導(dǎo)體材料用人工方法薄層交替生長(zhǎng)形成超晶格，在其界面有能帶突變，使得電子和空穴被限制在低勢(shì)能阱內(nèi)，從而能量量子化形成量子阱。能量大于禁帶寬度的紅外光子在結(jié)區(qū)及其附近激發(fā)電子空穴對(duì)。 7. 光電導(dǎo)探測(cè)器：又稱光敏電阻。因半導(dǎo)體電阻有高的溫度系數(shù)而應(yīng)用最多，測(cè)溫輻射熱計(jì)常稱“熱敏電阻”。分別利用上述不同性能可制成多種熱探測(cè)器： 1. 液態(tài)的水銀溫度計(jì)及氣動(dòng)的高萊池 (Golay cell)：利用了材料的熱脹 冷縮效應(yīng)。探測(cè)器已經(jīng)有了 20 多年的發(fā)展歷史，但是基于探測(cè)器本身的原理，目前還存在很多不盡人意的地方。由于這種變化是由入射光子數(shù)的變化引起的，光子探測(cè)器的響應(yīng)正比于吸收的光子數(shù)。紅外探測(cè)器是將不可見的紅外輻 射能轉(zhuǎn)變成其它易于測(cè)量的能量形式的能量轉(zhuǎn)化器，作為紅外整機(jī)系統(tǒng)的核心關(guān)鍵部件，紅外探測(cè)器的研究始終是紅外物理與技術(shù)發(fā)展的中心。一個(gè)紅外探測(cè)器至少有一個(gè)對(duì)紅外輻射產(chǎn)生敏感效應(yīng)的物體，稱為響應(yīng)元。要察覺這種輻射的存在并測(cè)量其強(qiáng)弱，必須把它轉(zhuǎn)變成可以察覺和測(cè)量的其他物理量。 3. 探測(cè)器在焦平面上實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能，按程序進(jìn)行邏輯處理，使紅外整機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化。 紅外技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 紅外技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵在于紅外材料的研制、紅外設(shè)備的制冷、紅外設(shè)備向更長(zhǎng)波段發(fā)展、紅外焦平面陣列器件的研制和紅外設(shè)備與數(shù)據(jù)處理設(shè)備的結(jié)合等。一切軍事目標(biāo)，如海洋中的艦船、地面部隊(duì)行動(dòng)及各種裝備、空中的飛機(jī)、導(dǎo)彈，都散發(fā)熱量，發(fā)出大量的紅外輻射。 K 或273℃ )的物體都在向外輻射各種波長(zhǎng)的紅外線，物體的溫度越高，其輻射紅外線的強(qiáng)度也越大。與紅外線相關(guān)的技術(shù)還有：探測(cè)技術(shù) 。 2. 紅外元件、部件的研制，包括輻射源、微型制冷器、紅外窗口材料和濾光電等。視度操作 D： S是指視點(diǎn)直徑距離的比率，它包括目標(biāo)物前面最大限度接受輻射的 90%。視覺范圍比率和到直徑距離的比率 視覺范圍是指儀器操作的角度，它是由該個(gè)體的視度所決定的。輻射原理 所有的物體都是由不斷震動(dòng)的原子構(gòu)成的，高能量的原子震動(dòng)頻率越高。已知帶電體受到擾動(dòng)就發(fā)射出電磁波。 1864 年，英國(guó)物理學(xué)家 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 總結(jié)了當(dāng)時(shí)已有的電磁學(xué)規(guī)律 ,提出了存在電磁波的可能性 ,它的傳播速度可用純電學(xué)量計(jì)算出來(lái)。這種不可見光稱為紅外輻射，又稱紅外光、紅外線。 1666 年，英國(guó)物理學(xué)家 ，太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)三棱鏡后分裂成彩色光帶──紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。太陽(yáng)光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見光線，波長(zhǎng)為～ 1000μ m。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 2 章 紅外線 紅外線簡(jiǎn)介 紅外線 紅外線是太陽(yáng)光線中眾多不可見光線中的一種，由德國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800 年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射 ,他將太陽(yáng)光用三棱鏡分解開，在各種不同 顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì)，試圖測(cè)量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。 信號(hào)接收部分采用的是 AT89C2051 單片機(jī)，現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器 (CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ) (RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器 (ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如 A/D 轉(zhuǎn)換器、 PMW(脈寬調(diào)制電路 )、 WDT(看門狗 )、有些單片機(jī)將LCD(液晶 )驅(qū)動(dòng)電路都集成 在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。如果紅外線一直照射，無(wú)不平衡電荷