【文章內(nèi)容簡介】 而引起內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)等光子效應(yīng)，從光子效應(yīng)的大小可以測定被吸收的光子數(shù)。 (1)光電導(dǎo)探測器：又稱光敏電阻。半導(dǎo)體吸收能量足夠大的光子后，體內(nèi)一些載流子從束縛態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂蓱B(tài)，從而使半導(dǎo)體電導(dǎo)率增大，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。利用光電導(dǎo)效應(yīng)制成的光電導(dǎo)探測器分為多 晶薄膜型和單晶型兩種。 (2)光伏探測器：主要利用 pn結(jié)的光生伏特效應(yīng)。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。存在的結(jié)電場使空穴進入 p 區(qū)，電子進入 n 區(qū)，兩部分出現(xiàn)電位差，外電路就有電壓或電流信號。與光電導(dǎo)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(fù)載電阻，不消耗功率，有高的阻抗。 (3)光發(fā)射 Schottky 勢壘探測器：金屬和半導(dǎo)體接觸，形成 Schottky 勢壘，紅外光子透過 Si 層被 PtSi 吸收，使電子獲得能量躍遷至費米能級，留下空穴越過勢壘進入 Si 襯底， PtSi 層的電子被收集，完成紅外探測。 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計 (4)量子阱探測器（ QWIP）：將兩種半導(dǎo)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(nèi)，從而能量量子化形成量子阱。利用量子阱中能級電子躍遷原理可以做紅外探測器。因入射輻射中只有垂直于超晶格生長面的電極化矢量起作用，光子利用率低；量子阱中基態(tài)電子濃度受摻雜限制，量子效率不高；響應(yīng)光譜區(qū)窄；低溫要求苛刻。 被動紅外報警探測器 在室溫條件下，任何物品均有輻射。溫度越高的物體，紅外輻射越強。人是恒溫動物，紅 外輻射也最為穩(wěn)定。我們之所以稱為被動紅外，即探測器本身不發(fā)射任何能量而只被動接收、探測來自環(huán)境的紅外輻射。探測器安裝后數(shù)秒種已適應(yīng)環(huán)境，在無人或動物進入探測區(qū)域時，現(xiàn)場的紅外輻射穩(wěn)定不變，一旦有人體紅外線輻射進來，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦就使熱釋電器件產(chǎn)生突變電信號，而發(fā)出警報。被動紅外入侵探測器形成的警戒線一般可以達到數(shù)十米。被動式紅外探測器主要由光學(xué)系統(tǒng)、熱傳感器（或稱為紅外傳感器）及報警控制器等部分組成。其核心是不見是紅外探測器件，通過關(guān)學(xué)系統(tǒng)的配合作用可以探測到某個立體防范空間內(nèi)的熱輻射的變化。紅外傳感器的探 測波長范圍是 8～ 14μ m，人體輻射的紅外峰值波長約為 10μ m，正好在范圍以內(nèi) 被動式紅外探測器（ Passive Infared Detector， PIR）根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同、警戒范圍及探測距離也有所不同，大致可以分為單波束型和多波束型兩種。單波束 PIR采用反射聚焦式光學(xué)系統(tǒng)，利用曲面反射鏡將來自目標(biāo)的紅外輻射匯聚在紅外傳感器上。這種方式的探測器境界視場角較窄，一般在 5176。以下，但作用距離較遠(yuǎn)，可長達百米。因此又稱為直線遠(yuǎn)距離控制型被動紅探測器，適合保護狹長的走廊、通道以及封鎖門窗和圍墻。多波束型采用透鏡聚焦式 光學(xué)系統(tǒng)，目前大都采用紅外塑料透鏡 —— 多層光束結(jié)構(gòu)的菲涅爾透鏡。這種透鏡是用特殊塑料一次成型，若干個小透鏡排列在一個弧面上。警戒范圍在不同方向呈多個單波束狀態(tài)，組成立體扇形感熱區(qū)域，構(gòu)成立體警戒。菲涅爾透鏡自上而下分為幾排，上面透鏡較多，下邊較少。因為人臉部、膝部、手臂紅外輻射較強，正好對著上邊的透鏡。下邊透鏡較少，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。多波束型 PIR的警戒視場角比單波束型大得多，水平可以大于 90176。，垂直視場角最大也可以達到90176。，但作用距離較近。所有透鏡都向內(nèi)部設(shè) 置的熱釋電器件聚焦，因此靈敏度較高，只要有人在透鏡視場內(nèi)走動就會報警。 紅外光穿透力差，在防范區(qū)內(nèi)不應(yīng)有高大物體，否則陰影部分有人走動將不能報警，不要正對熱源和強光源，特別是空調(diào)和暖氣。否則不斷變化的熱氣流將引起誤報警。為了解決物品遮擋問題，又發(fā)明了吸頂式被動紅外入侵探測器。 主動式紅外探測器 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計 主動紅外探測器由紅外發(fā)射機、紅外接收機和報警控制器組成。分別置于收、發(fā)端的光學(xué)系統(tǒng)一般采用的是光學(xué)透鏡，起到將紅外光束聚焦成較細(xì)的平行光束的作用，以使紅外光的能量能夠集中傳送。紅外光在人眼 看不見的光譜范圍，有人經(jīng)過這條無形的封鎖線，必然全部或部分遮擋紅外光束。接收端輸出的電信號的強度會因此產(chǎn)生變化，從而啟動報警控制器發(fā)出報警信號。主動式紅外探測器遇到小動物、樹葉、沙塵、雨、雪、霧遮擋則不應(yīng)報警，人或相當(dāng)體積的物品遮擋將發(fā)生報警。由于光束較窄，收發(fā)端安裝要牢固可靠，不應(yīng)受地面震動影響，而發(fā)生位移引起誤報，光學(xué)系統(tǒng)要保持清潔，注意維護保養(yǎng)。因此主動式探測器所探測的是點到點，而不是一個面的范圍。其特點是探測可靠性非常高。但若對一個空間進行布防，則需有多個主動式探測器，價格昂貴。主動式探測器常用于博 物館中單體貴重文物展品的布防以及工廠倉庫的門窗封鎖、購物中心的通道封鎖、停車場的出口封鎖、家居的陽臺封鎖等等。 主動式紅外探測器有單光束、雙光束、四光束之分。以發(fā)射機與接收機設(shè)置的位置不同分為對向型安裝方式和反射式安裝方式，反射型安裝方式的接收機不是直接接收發(fā)射機發(fā)出的紅外光束，而是接收由反射鏡或適當(dāng)?shù)姆瓷湮铮ㄈ缡覊?、門板表面光滑的油漆層）反射回的紅外光束。當(dāng)反射面的位置與方向發(fā)生變化或紅外發(fā)射光束和反射光束之一被阻擋而使接收機無法接收到紅外反射光束時發(fā)出報警信號。當(dāng)使用較多的探測器進行防范布局時應(yīng)該注意 消除射束的交叉誤射 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計 第五章 主要元器件介紹 單片機 AT89C2051 at89c2051 單片機 圖 at89c2051 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 2k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128bytes 的隨機數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強大at89c2051 單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合。 同時 AT89C2051 的時鐘頻率可以為零，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 /計數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi) RAM將被凍結(jié)，時鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼續(xù)運行。 1 程序保密 ： 89C2051 設(shè)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。 2 軟硬件的開發(fā) ： 89C2051 可以采用下面 2 種方法開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)。 （ 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，只要配備一個可以編程 89C2051 的編程器即可。調(diào)試人員可以采用程序編輯 編譯 固化 插到電路板中試驗這樣反復(fù)循環(huán)的方法，對于熟練的 MCS51程序紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計 員來說，這種調(diào)試方法并不十分困難。當(dāng)做這種調(diào)試不能夠了解片內(nèi) RAM 的內(nèi)容和程序的走向等有關(guān)信息。 （ 2） 將普通 8031/80C31 仿真器的仿真插頭中 ～ 和 ～ 引出來仿真 205T,這種方法可以運用單步、斷點的調(diào)試方法，但是仿真不夠真實，比如，2051 的內(nèi)部模擬比較器功能， P1 口、 P3口的增 強下拉能力等等。 3 主要性能： （ 1） 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) ； （ 2） 15 條可編程 I/O 口 線 （ 3） 兩個 16位 可編程 定時器 /計數(shù)器 (4) 時鐘頻率 024MHz （ 5） 兩個外部中斷源 （ 6） 可直接驅(qū)動 LED （ 7） 低功耗睡眠功能 （ 8） 可編程串行 （ UARL） 通道 （ 9） 2k可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM； （ 10） 6 個中斷源 （ 11） 的寬工作電壓范圍 ； （ 12） 128*8 位內(nèi)部 RAM （ 13） 兩個串行中斷 （ 14） 2 級程序存儲器保密鎖定 (15) 內(nèi)置一個模擬比較放大器 (16) 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 ， 全靜態(tài)工作： 0Hz24KHz AT89C2051單片機 引腳 圖 圖 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計 AT89C2051最小應(yīng)用系統(tǒng) 圖 電 源電路 ５ . 固定三端穩(wěn)壓器 三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)太器，其基本原理相同，均采用 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價格低廉等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一 種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸也三端穩(wěn)太器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電 路。 在使用時必須注意： (VI)和 (Vo)之間的關(guān)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。使調(diào)整管保證工作在放大區(qū)。但壓差取得大時，又會增加集成塊的功耗，所以，兩者應(yīng)兼顧，即既保證在最大負(fù)載 電流時調(diào)整管不進入飽和，又不致于功耗偏大。 另外一般在三端穩(wěn)壓器的輸入輸出端接一個 二極管 ，用來防止輸入端短路時 ,輸出端存儲的電荷通過穩(wěn)壓器 ,而損壞器件。 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路原理圖 (圖 ) 圖 ５ .２ .２ 78 系列 應(yīng)用電路 （ 1） 提高輸電壓的電路 如圖，其中 I1 為三端穩(wěn)壓器的靜態(tài)工作電流，其值變化不大，一般在 5mA 左右，最大 8mA，由于穩(wěn)壓作用，所以輸出端為 5V，也就是 R1兩端為 5V，流過電流 I2=5/R1， I2 加上 I1 流過 R2，所以 R2 兩端的電壓為（ I1+I2） *R2，最后兩個電阻兩端的電壓加起來就是，輸也電壓 UO。 １ .雙電源電路 雙 電 雙 源電路 圖 ２ .雙電源電路 正負(fù)電源在音響電路，運放電路中廣泛運用，下面是一個雙 15V 電路，注意電解電容的極性。 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計 雙電源電路 圖 ５ . 78L05 三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有 78 系列（下電源）和 79 系列（負(fù)電源），輸出電壓由 具體型號中的后面兩個數(shù)字代表，有 5V， 6V， 8V， 9V， 12V，15V， 18V， 24V 等檔次。輸出電流以 78（或 79）后面加字母來區(qū)分。 L表示 ,M 表示 ，無字母表示 ，如 78L05 表求 5V 。 78l05管腳圖引腳圖 圖 555 定時器 ５ .３ .１ 555 定時器簡介 555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。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(yīng)的雙定時器 556/7556。 555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 ~16V 工作， 7555 可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。 555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、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。 555 定時器有二個比較器 A1 和 A2，有一個 RS觸發(fā)器， R 和 S 高電平有效。三極管 VT1 對清零起跟隨作用，起緩沖作用。三極管 VT2 是放電管，將對外電路的元件提供放電通路。比較器的輸入端有一個由三個 5kW 電阻組成的分壓器，由此可以獲得 0和 1 兩個分壓值，一般稱為閾值。 555定時器的 1 腳是接地端 GND， 2 腳是低觸發(fā)端 TL，3 腳是輸出端 OUT， 4 腳是清除端 Rd， 5 腳是電壓控制端 CV， 6腳是高觸發(fā)端