【文章內(nèi)容簡介】 6。126176。 RE200B 即雙元熱釋電紅外傳感器，處理的是模擬信號，輸出的是數(shù)字信號，且其輸出電壓符合單片機(jī)的工作電壓，可以直接連接單片機(jī)，不需經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)化，也不需要經(jīng)過放大處理。 但熱釋紅外傳感器除了敏感度高和制造簡單價格低廉之外還存在著一些缺點(diǎn)： （ 1）由于自然界中的光都是具有能量的，各種光線之間又很難區(qū)分。所以，熱釋紅外傳感器在 工作是 容易受各種 光 源 或是熱 源 的 干擾 。 （ 2）在紅外線傳播的過程中，容易被打斷。并且對于各種物體紅外線的穿透能力不相同。所以種種原因?qū)е?人體 輻射的 紅外 線 容易被遮擋， 探頭不易被檢測到 。 （ 3）熱釋紅外傳感器自身對于環(huán)境和溫度的穩(wěn)定要求較高 未解決以上熱釋電紅外傳感器的缺點(diǎn)，參考市場上的成型防盜商品，可以總結(jié)如下： 在完整的的一個紅外線感應(yīng)系統(tǒng)中，完成該系統(tǒng)的一整套探測動作至少需要安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 14 兩個部分：第一，就是熱釋電傳感器，他完成了系統(tǒng)的感應(yīng)動作，把光熱信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。 另外一個器件就是菲涅爾透鏡 。 圖２ .４－ 3 菲涅爾透鏡實物圖 菲涅爾透鏡 又稱螺紋透鏡，根據(jù)法國的著名的土木工程兼物理學(xué)家菲涅爾發(fā)明的偏振光理論制作而成的。菲涅爾透鏡 多是 由有機(jī) 材料 采用電動模具工藝 注壓而成的薄片 也有玻璃制作而成的 。 鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了 一圈圈半徑有小到大向外由淺至深得 的同心圓。 從剖面看似鋸齒。圓環(huán)線多而密感應(yīng)角度大，焦距遠(yuǎn)；圓環(huán)線刻錄的深感應(yīng)距離遠(yuǎn)，焦距近。 它的紋理是根據(jù)光的干涉及擾射以及相對靈敏度和接收角度要求來設(shè)計的。 紅外光線越是靠進(jìn)同心環(huán)光線越集中而且越強(qiáng)。同一行的數(shù)個同心環(huán)組成一個垂直感應(yīng)區(qū)，同心環(huán)之間組成一個水平感 應(yīng)段。垂直感應(yīng)區(qū)越多垂直感應(yīng)角度越大；鏡片越長感應(yīng)段越多水平感應(yīng)角度就越大。區(qū)段數(shù)量多被感應(yīng)人體移動幅度就小，區(qū)段數(shù)量少被感應(yīng)人體移動幅度就要大。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。區(qū)與區(qū)之間，段與段之間，區(qū)段之間形成盲區(qū)。由于鏡片受到紅外探頭視場角度的制約，垂直和水平感應(yīng)角度有限，鏡片面積也有限。鏡片從外觀分類為：長形、方形、圓形，從功能分類為：單區(qū)多段、雙區(qū)多段、多區(qū)多段。 在工業(yè)上，對于菲涅爾 透鏡的要求很高 ：菲涅爾透鏡的 表面 必須具有非常高的 光潔 度 ， 且要求其紋理 理清晰 。在實際應(yīng)用上，實際用途 決定了菲涅爾透鏡的厚度，大 多 數(shù)厚度 在 1mm 左右 。菲涅爾透鏡的 特性為面積大、厚度薄及偵測距離遠(yuǎn)。菲涅爾透鏡的在很多時候 的作用就 相當(dāng)于紅外線及可見光的凸透鏡， 且 效果較好，但成本 要 比普通的凸透鏡低很多。 就像人依靠望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)大視野一樣，本系統(tǒng)的紅外傳感器需要依靠菲涅爾透鏡來擴(kuò)展探測范圍。菲涅爾透鏡就是 RE200B 傳感器的眼鏡。 它的正確 配用與否直接影響到 紅外線熱探測頭的使用 功效 ：如果安裝不當(dāng)或是角度沒有校正好可能會導(dǎo)致探測頭接收不到或是測量到的信號比較微弱， 致使 系統(tǒng)失去或是沒有完全達(dá)到預(yù)期目標(biāo) 。 只有按照正確的角度和焦 距去安裝，才能在擴(kuò)展視野最大化的同時安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 15 得到信號的最優(yōu)測量結(jié)果 。 在本設(shè)計中 菲涅爾透鏡的主要作用就是將探測空間的紅外線 盡可能 地 聚焦到 集中 到紅外線 傳感器 的探測元 上。 其功能的實現(xiàn)是 通過分布在鏡片上的同心圓的窄帶（視窗）用來實現(xiàn)紅外線的聚集， 就相當(dāng)于起到了 凸透鏡的作用。這部分選擇 與決定 主要是看 菲涅爾 透鏡窄帶的設(shè)計 和 透鏡材質(zhì)。 需要參照的菲涅爾 透鏡的參數(shù)主要有：光通量、不同透鏡同心度、厚度不均勻性、透鏡光軸與外形同心度、透過率、焦距誤差等。菲涅爾透鏡窄帶（視窗）的設(shè)計一般都是不均勻的，自上而下分為幾排，上面較多、下邊較少，一般中間密集、兩側(cè)疏。因為人臉部、膝部、手臂紅外輻射較強(qiáng)，正好對著上邊的透鏡；下邊較少，一是因為人體下部紅外輻射較弱，二是為防止地面小動物紅外輻射干擾。 其工作原理十分簡單：假設(shè)一個透鏡的折射能量僅僅發(fā)生在光學(xué)表面（如：透鏡表面），拿掉盡可能多的光學(xué)材料，而保留表面的彎曲度。 另外一種理解就是，透鏡連續(xù)表面部分 “ 坍陷 ” 到一個平面 上。從剖面看，其表面由一系列鋸齒型凹槽組成，中心部分是橢圓型弧線。每個凹槽都與相鄰凹槽之間角度不同，但都將光線集中一處，形成中心焦點(diǎn)，也就是透鏡的焦點(diǎn)。每個凹槽都可以看做一個獨(dú)立的小透鏡，把光線調(diào)整成平行光或聚光。這種透鏡還能夠消除部分球形像差。 圖２ .４－ 4 菲涅爾透鏡的原理 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 16 電磁繼電器的選擇 電磁繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流。較低的電壓去控制較大電流。較高的電壓的一種 “自 動開關(guān) ”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 圖 電磁繼電器實物圖 電磁式繼電器 由 控制線圈、鐵芯、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成，控制線圈和接點(diǎn)組之間是 互相 絕緣的 ，保證了被控制電路的 電氣隔離。在繼電器 被 加上其 線圈的額定的電壓時， 由于線圈之間的電磁效應(yīng)， 銜鐵就會 由于 電磁力吸引 被 吸向鐵芯，從而 使得 銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn) 連接 。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在 彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn) 連接 。 通過對動靜觸點(diǎn)的吸合和斷開 從而達(dá)到了在電路中的接通、切 斷的開關(guān)目的。 我們在根據(jù)電磁繼電器不同的用途和屬性 以及結(jié)構(gòu)上的差異 ，可以將電磁繼電器分為六大類： (1)直流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為直流的電磁繼電器。 (2)交流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器。 (3)磁保持繼電器：將磁鋼引入磁回路，繼電器線圈斷電后，繼電器的銜鐵仍能保持在線圈通電時的狀態(tài)，具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)。 (4)極化繼電器：狀態(tài)改變?nèi)Q于輸入激勵量極性的一種直流繼電器。 (5)舌簧繼電器：利用密封在管內(nèi)，具有觸點(diǎn)簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧的動作來開、閉或轉(zhuǎn)換線路 的繼電器。 (6)節(jié)能功率繼電器 :輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器 ,但它的 電 流大 (一般 30100A),體積小 , 具有 節(jié)電功能 。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 17 在實際使用時 選取電磁繼電器 時需要 考慮 電磁繼電器的參數(shù)，一旦所輸入線圈的電壓或是電流過小，則會啟動不了繼電器或者燒壞線圈。此時，應(yīng)該考慮的參數(shù)為： ： 繼電器正常工作時線圈所需要的電壓 。 2． 直流電阻 ： 繼電器中線圈的直流電阻 。 3．吸合電流 ： 指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對于線圈所加 的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的 倍 。 4．釋放電流 ： 繼電器 產(chǎn)生釋放動作 的最大電流 。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。 5．觸點(diǎn)切換電壓和電流 :指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流 的大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn) 我們在使用繼電器時，也應(yīng)該注意 繼電器測試 ： 測觸點(diǎn)電阻 用萬能表的電阻檔，測量常閉觸點(diǎn)與動點(diǎn)電阻，其阻值應(yīng)為 0；而常開觸點(diǎn)與動點(diǎn)的阻值就為無窮大。由此可以區(qū)別出哪個是常閉 觸點(diǎn)，哪個是常開觸點(diǎn)。 測線圈電阻 可用萬能表 R10Ω 檔測量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現(xiàn)象。 測量吸合電壓和吸合電流 找來可調(diào)穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進(jìn)行監(jiān)測。慢慢調(diào)高電源電壓，聽到繼電器吸合聲時，記下該吸合電壓和吸合電流。為求準(zhǔn)確，可以試多幾次而求平均值。 繼電器線圈在電路中用一個長方框符號表示，如果繼電器有兩個線圈，就畫兩個并列的長方框。同時在長方框內(nèi)或長方框旁標(biāo)上繼電器的文字符號 “J”。繼電器的觸點(diǎn)有兩種表示方法：一種是把它們直接畫 在長方框一側(cè)，這種表示法較為直觀。另一種是按照電路連接的需要，把各個觸點(diǎn)分別畫到各自的控制電路中，通常在同一繼電器的觸點(diǎn)與線圈旁分別標(biāo)注上相同的文字符號，并將觸點(diǎn)組編上號碼，以示區(qū)別。繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式： （ H 型）線圈不通電時兩觸點(diǎn)是斷開的，通電后，兩個觸點(diǎn)就閉合。以合字的拼音字頭 “H”表示。 （ D 型）線圈不通電時兩觸點(diǎn)是閉合的，通電后兩個觸點(diǎn)就斷開。用斷字的拼音字頭 “D”表示。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 18 （ Z 型）這是觸點(diǎn)組型。這種觸點(diǎn)組共有三個觸點(diǎn)，即中間是動觸點(diǎn)，上下各一個靜觸點(diǎn)。線圈不通電 時，動觸點(diǎn)和其中一個靜觸點(diǎn)斷開和另一個閉合，線圈通電后，動觸點(diǎn)就移動，使原來斷開的成閉合，原來閉合的成斷開狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點(diǎn)組稱為轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。用 “轉(zhuǎn) ”字的拼音字頭 “z”表示。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 19 在本設(shè)計系統(tǒng)中，包含的硬件系統(tǒng)包括單片機(jī)的最小系統(tǒng) 和外圍電路。其中外圍電路包括發(fā)光二級管警報電路和高音喇叭警報電路以及繼電器電路。 復(fù)位電路的設(shè)計 復(fù)位方法一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位，單片機(jī)在時鐘電路工作以后 , 在 RESET 端持續(xù)給出 2 個機(jī)器周期的高 電平時就可以完成復(fù)位操作。 本設(shè)計采用的是外部手動按鍵復(fù)位電路。 圖 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 20 發(fā)光二極管報警電路的設(shè)計 發(fā)光二極管接上電阻后連上單片的 RXD 的引腳，外接 VCC，當(dāng)單片機(jī)的 RXD引腳被置低電平后，發(fā)光 二極管被點(diǎn)亮，起到報警作用 。 圖 發(fā)光二極管電路 時鐘電路的設(shè)計 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2應(yīng)不接。 因為一個機(jī)器周期含有 6 個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為 2 個振蕩周期， 所以一個機(jī)器周期共有 12 個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為 1/12us，故而一個機(jī)器周期為 1us。 一般的單片機(jī)其晶振頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度越快。而一般的單片機(jī)其晶振頻率都為 12MHZ。 圖 時鐘電路的設(shè)計 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 21 語音電路的設(shè)計 R31kQ1F M M T 7 2 3L S 1S P E A K E R 圖 語音報警電路 在設(shè)計語音報警電路的時候，需要計算電路中串聯(lián)的電阻大小。由于，一般三極管的安全電流為 3mA 到 10mA，而一般單片機(jī)輸出的電流為 5V，故其必須串聯(lián)一個限流電阻，其值大約為 300 歐姆至 1K 之 間 。三極管起到放大電壓電流作用。 繼電器電路 abcdef231X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P