【正文】 ....... 21 傳感器組成 ............................................. 21 紅外發(fā)光二極管 ......................................... 22 第 5 章 聲光報警電路 ........................................... 24 555 定時器組成的聲光報警電路 ........................... 24 發(fā)射器原理 ....................................... 24 接收器原理圖： AT89C2051 紅外接收電路圖 ........... 24 第 6 章 單片機控制紅外防盜報警系統(tǒng) ............................. 26 實驗裝置 ............................................... 26 硬件電路 ............................................... 26 軟件設計 ............................................... 28 系統(tǒng)調試 ............................................... 29 第 7 章 防盜報警器誤報的分析與解決方法 ......................... 30 防盜報警器故障引起的誤報警 ............................. 30 報警器設計引起的誤報警 ................................. 30 報警器安裝引起的誤報警 ................................. 31 用戶使用不當引起的誤報警 ............................... 31 環(huán)境引起的誤報警 ....................................... 31 結論 ........................................................... 33 致謝 ........................................................... 34 參考文獻 ....................................................... 35 青島理工大學畢業(yè)設計 V 附錄 A ......................................................... 36 青島理工大學畢業(yè)設計 青島理工大學畢業(yè)設計 1 前 言 科技發(fā)展到今天，人們的生活中涌現(xiàn)出各種各樣的科技產(chǎn)品，各種各樣的電子產(chǎn)品更是花樣百出、遍及人們生活中的每一部分。報警器為人們解決了不少問題 .但是市場上的報警器大部分都是用于一些大公司財政機構。針對偷盜、搶劫、火災、煤氣泄漏等事故進行檢測和報警的系統(tǒng)，其需求也越來越高。這種監(jiān)控報警裝置廣泛應用與博物館、單位要害部門和家庭的防護。本設計就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設計的家庭式電子防盜系統(tǒng)。但是與國外廠商相比還有很大差距。采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，不需重新布線，特別適用于已裝修用戶及布線不方便的場合。如果紅外線一直照射，無不平衡電荷，電壓的變化為零。 青島理工大學畢業(yè)設計 5 第 2 章 紅外線 紅外線簡介 紅外線 紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由德國科學家霍胥爾于1800 年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射 ,他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同 顏色的色帶位置上放置了溫度計，試圖測量各種顏色的光的加熱效應。 1666 年，英國物理學家 ，太陽光經(jīng)過三棱鏡后分裂成彩色光帶──紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。 1864 年，英國物理學家 青島理工大學畢業(yè)設計 6 總結了當時已有的電磁學規(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量計算出來。輻射原理 所有的物體都是由不斷震動的原子構成的，高能量的原子震動頻率越高。視度操作 D： S是指視點直徑距離的比率，它包括目標物前面最大限度接受輻射的 90%。與紅外線相關的技術還有：探測技術 。一切軍事目標，如海洋中的艦船、地面部隊行動及各種裝備、空中的飛機、導彈，都散發(fā)熱量，發(fā)出大量的紅外輻射。 3. 探測器在焦平面上實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡功能，按程序進行邏輯處理，使紅外整機實現(xiàn)智能化。一個紅外探測器至少有一個對紅外輻射產(chǎn)生敏感效應的物體，稱為響應元。由于這種變化是由入射光子數(shù)的變化引起的，光子探測器的響應正比于吸收的光子數(shù)。分別利用上述不同性能可制成多種熱探測器： 1. 液態(tài)的水銀溫度計及氣動的高萊池 (Golay cell)：利用了材料的熱脹 冷縮效應。 7. 光電導探測器：又稱光敏電阻。 10. 量子阱探測器 (QWIP)：將兩種半導體材料用人工方法薄層交替生長形成超晶格，在其界面有能帶突變，使得電子和空穴被限制在低勢能阱內，從而能量量子化形成量子阱。 (1) 由于 89C2051 內部程序存貯器為 Flash，所以修改它內部的程序十分方便快捷，只要配備一個可以編程 89C2051 的編程器即可。但壓差取得大時，又會增加集成塊的功耗，所以，兩者應兼顧，即既保證在最大負載電流時調整管不進入飽和，又不致于功耗偏大。 555定時器成本低，性能可靠，只需要青島理工大學畢業(yè)設計 15 外接幾個電阻、電容，就可以實現(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。 1腳： GND(或 Vss)外接電源負端 VSS 或接地，一般情況下接地。 5腳： CO(或 VC)為控制電壓端?；?RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器 C C2的輸出端控制。 3. 組成占空比可調的多諧振蕩器 電路如 圖 49， D D2 用來決定電容充、放電電流流經(jīng)電阻的途徑 (充電時D1導通， D2截止；放電時 D2導通， D1截止 )。此時 UO=UOL≈ 0，即輸出為低電平。 圖 412 反相器 CC4069 CC4069 其他應用 CC4069 構成的低成本積分器 如 圖 413 所示，為低成本積分電路。由于低頻振蕩器Ⅰ的輸出端 3 接到高頻振蕩器Ⅱ的復位端 4，故當振蕩器Ⅰ的輸出電壓 uo1為高電平時，振蕩器Ⅱ就振蕩；當 uo1 為低電平時，振蕩器Ⅱ停止振蕩，從而使揚聲器便發(fā)出間歇聲響。 當輸出為規(guī)定的標準信號時，則一般稱為變送器。管徑有φ 3mm、φ 5mm，兩種，常用的是φ 5mm 的。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。在該電路中， k1 為開關，NE555 組成一個振蕩頻率約為 32kHz 的多諧振蕩器，由振蕩器③腳輸出調制脈沖通過紅外發(fā)送管向外發(fā)送。 圖 52 接收器電路原理圖 青島理工大學畢業(yè)設計 26 第 6 章 單片機控制紅外防盜報警系統(tǒng) 實驗裝置 變壓器 (+5V)、 無極性電容、 保險管、 無極性電容、 1K電 晶錚、 20uF 無極性電容、 30pF 無極性電容 (3 個 )、 78L05 三端穩(wěn)壓管、AT89S2051 單片機、 100K 電阻、 270電阻、 470 電阻 、 470uF 極性電容、 555 定時器、 2021uF 極性電容揚聲器、 CMOS6 反相器 CC406 30uF 極性電容、紅色發(fā)光二極 IN4007 二極管 (4 個 )、紅外線發(fā)射 (接收 )(對 10K 電阻 (7 個 )、 PCB 版、排線。 VD1VD6為紅外發(fā)射管，其負極端接與 P1 口， P1口設置為輸出狀態(tài)，當 P1 口為“ 0”時，VD1~VD6 發(fā)紅外光。其中 555 定時器接成了一個低頻多諧振蕩器，其控制電壓輸入端 5 腳與單片機 AT89C2051 的 腳相連，受 腳輸出的高低電平間隔1S的脈沖信號控制。 電路原理圖如 圖 61所示。先在 Keilc51 環(huán)境中進行軟件調試，再利用編程器將調試好的程序固化到 AT89C2051 單片機中。 (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。 無論是損壞性故障還是漂移性故障都將使系統(tǒng)誤報警，要減少由此產(chǎn)生的誤報警必須提高產(chǎn)品的設計水平和工藝水平，在作系統(tǒng)設計的同時，還需作可行性設計，如冗余設計、三防設計 (防潮、防鹽霧、防霉菌 )等。 (3) 焊點有虛焊、毛刺現(xiàn)象，或是屏蔽措施不得當。對用戶使用不當進行分析，弄清錯誤所在，提高使用者的水平，可以大大降低報警系統(tǒng)的誤報警次數(shù)。 青島理工大學畢業(yè)設計 33 結 論 系統(tǒng)的硬件部分包括電源電路、單片機系統(tǒng)和聲光報警電路，該系統(tǒng)用紅外線收發(fā)管進行檢測，探測信號采用脈沖信號，節(jié)能且抗干擾；當檢測到有人闖入時就由 口輸出高低電平間隔 1S 的脈沖信號去驅動聲光報警電路，產(chǎn)生聲光報警。 青島理工大學畢業(yè)設計 34 。為此，科技人員又將 微處理技術引進報警系統(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)境噪擾引起的報警。 用戶使用不當引起的誤報警 由于用戶使用不當常常會引起報警系統(tǒng)的誤報警。 青島理工大學畢業(yè)設計 31 報警器安裝引起的誤報警 這部分問題 主要表現(xiàn)在以下方面： (1) 沒有嚴格按設計要求施工。例如：溫度過高會導致電阻阻值的 變化，此時設備表現(xiàn)為時好時壞。用相同方法反復調整其他幾對 紅外收發(fā)管的位置和角度。如圖 62所示。同時， 腳輸出的高低電平間隔 1S的脈沖信號經(jīng)電阻 R8 加到紅色發(fā)光二極管 VD13 上， VD13 將閃爍發(fā)光。 3. 聲光報警電路。 C1， R0， R1 和復位按鈕 RESET組成手動電平復位和上電自動復位電路； C2， C3 以及晶振 JT1 組成時鐘電路；C4， C5 為 +5V 電源濾波電容。時， 腳輸 出的高低電平間隔 1S 的脈沖信號經(jīng)電阻 R8 加到紅色發(fā)光二極 VD13 上， VD13 將閃爍發(fā)光。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。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畢業(yè)設計 23 產(chǎn)品紅外遙控器，其占空比是 1/10。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。 (2) 轉換元件 (變換器 )。 青島理工大學畢業(yè)設計 21 圖 413 CC4069構成的低成本積分器 模擬聲響發(fā)生器 (揚聲器 ) 圖 414 是由兩個多諧振蕩器構成的模擬聲響發(fā)生器。此器件主要用作通用反相器，即用于不需要中功率 TTL 驅動和邏輯電平轉換的電路中。 青島理工大學畢業(yè)設計 19 圖 410 CMOS反相器 工作原理： (1) 當 UI=UIL=0V 時， UGS1=0，因此 V1管截止，而此時 |UGS2|＞ |UTP|，所以 V2 導通，且導通內阻很低，所以 UO=UOH≈ UDD， 即輸出為高電平。 外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性， 555 定時器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強的功率輸出能力。比較器由兩個結構相同的集成運放 C C2組成。 4腳： R是直接清零端。555 定時器的輸出端電流可以達到 200mA，因此可以直接驅動與這個電流數(shù)值相當?shù)呢撦d，如繼電器、揚聲器、發(fā)光二極管等。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應的雙定時器 556/7556。在使用時必須注意： (VI)和 (Vo)之間的關系，以 7805 為例，該三端穩(wěn)壓器的固定輸出電壓是 5V，而輸入電壓至少大于 7V，這樣輸入 /輸出之間有 2－ 3V 及以上的壓差。 1. 程序保密： 89C2051 設計有 2 個程序保密位，保密位 1 被編程之后，程序存儲器不能再被編程除非做一次擦除，保密位 2被編程之后，程序不能被讀出。與光電導探測器比較，光伏探測器背景限探測率大 40%，不需要外加偏置電場和負載電阻，不消耗功率，有高的阻抗。如果室溫超導成為現(xiàn)實，將是 21 世紀最引人注目的一類探測器； 青島理工大學畢業(yè)設計 11 5. 熱釋電探測器：有些晶體，如硫酸三甘酞 、鈮酸鍶鋇等，當受到紅外輻射照射溫度升高時，引起自發(fā)極化強度變化，結果在垂直于自發(fā)極化方向的晶體兩個外表面之間產(chǎn)生微小電壓，由此能測量紅外輻射的功率。 紅外探測器分類 紅外探測器制備涉及物理、材料、化學、機械、微電子、計算機等多學科，是一門綜合科學。根據(jù)能量轉換方式，紅外探測器青島理工大學畢業(yè)設計 10 可分為熱探測器和光子探測器兩大類?，F(xiàn)代紅外探測器所利用的主要是紅外熱效應和光電效應。 1. 紅外焦平面器件發(fā)展到高密度、快響應、元數(shù)達到 106— 108元以上的大青島理工大學畢業(yè)設計 8 規(guī)模集成器件，由二維向三維多層次 結構發(fā)展