【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(cè)定被吸收的光子數(shù)。 (1)光電導(dǎo)探測(cè)器：又稱(chēng)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(chēng)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(cè)器分為多 晶薄膜型和單晶型兩種。 (2)光伏探測(cè)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(duì)。存在的結(jié)電場(chǎng)使空穴進(jìn)入 p 區(qū)，電子進(jìn)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(hào)。與光電導(dǎo)探測(cè)器比較，光伏探測(cè)器背景限探測(cè)率大 40%，不需要外加偏置電場(chǎng)和負(fù)載電阻，不消耗功率，有高的阻抗。 (3)光發(fā)射 Schottky 勢(shì)壘探測(cè)器：金屬和半導(dǎo)體接觸，形成 Schottky 勢(shì)壘，紅外光子透過(guò) Si 層被 PtSi 吸收，使電子獲得能量躍遷至費(fèi)米能級(jí)，留下空穴越過(guò)勢(shì)壘進(jìn)入 Si 襯底， PtSi 層的電子被收集，完成紅外探測(cè)。 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì) (4)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。利用量子阱中能級(jí)電子躍遷原理可以做紅外探測(cè)器。因入射輻射中只有垂直于超晶格生長(zhǎng)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(dòng)紅外報(bào)警探測(cè)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(qiáng)。人是恒溫動(dòng)物，紅 外輻射也最為穩(wěn)定。我們之所以稱(chēng)為被動(dòng)紅外，即探測(cè)器本身不發(fā)射任何能量而只被動(dòng)接收、探測(cè)來(lái)自環(huán)境的紅外輻射。探測(cè)器安裝后數(shù)秒種已適應(yīng)環(huán)境，在無(wú)人或動(dòng)物進(jìn)入探測(cè)區(qū)域時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的紅外輻射穩(wěn)定不變，一旦有人體紅外線輻射進(jìn)來(lái)，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(hào)，而發(fā)出警報(bào)。被動(dòng)紅外入侵探測(cè)器形成的警戒線一般可以達(dá)到數(shù)十米。被動(dòng)式紅外探測(cè)器主要由光學(xué)系統(tǒng)、熱傳感器（或稱(chēng)為紅外傳感器）及報(bào)警控制器等部分組成。其核心是不見(jiàn)是紅外探測(cè)器件，通過(guò)關(guān)學(xué)系統(tǒng)的配合作用可以探測(cè)到某個(gè)立體防范空間內(nèi)的熱輻射的變化。紅外傳感器的探 測(cè)波長(zhǎng)范圍是 8～ 14μ m，人體輻射的紅外峰值波長(zhǎng)約為 10μ m，正好在范圍以?xún)?nèi) 被動(dòng)式紅外探測(cè)器（ Passive Infared Detector， PIR）根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同、警戒范圍及探測(cè)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(lái)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(cè)器境界視場(chǎng)角較窄，一般在 5176。以下，但作用距離較遠(yuǎn)，可長(zhǎng)達(dá)百米。因此又稱(chēng)為直線遠(yuǎn)距離控制型被動(dòng)紅探測(cè)器，適合保護(hù)狹長(zhǎng)的走廊、通道以及封鎖門(mén)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(gè)小透鏡排列在一個(gè)弧面上。警戒范圍在不同方向呈多個(gè)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?yàn)槿四槻?、膝部、手臂紅外輻射較強(qiáng)，正好對(duì)著上邊的透鏡。下邊透鏡較少，一是因?yàn)槿梭w下部紅外輻射較弱，二是為防止地面小動(dòng)物紅外輻射干擾。多波束型 PIR的警戒視場(chǎng)角比單波束型大得多，水平可以大于 90176。，垂直視場(chǎng)角最大也可以達(dá)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(chǎng)內(nèi)走動(dòng)就會(huì)報(bào)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(dòng)將不能報(bào)警，不要正對(duì)熱源和強(qiáng)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(bào)警。為了解決物品遮擋問(wèn)題，又發(fā)明了吸頂式被動(dòng)紅外入侵探測(cè)器。 主動(dòng)式紅外探測(cè)器 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主動(dòng)紅外探測(cè)器由紅外發(fā)射機(jī)、紅外接收機(jī)和報(bào)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(jiàn)的光譜范圍，有人經(jīng)過(guò)這條無(wú)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(hào)的強(qiáng)度會(huì)因此產(chǎn)生變化，從而啟動(dòng)報(bào)警控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。主動(dòng)式紅外探測(cè)器遇到小動(dòng)物、樹(shù)葉、沙塵、雨、雪、霧遮擋則不應(yīng)報(bào)警，人或相當(dāng)體積的物品遮擋將發(fā)生報(bào)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(dòng)影響，而發(fā)生位移引起誤報(bào)，光學(xué)系統(tǒng)要保持清潔，注意維護(hù)保養(yǎng)。因此主動(dòng)式探測(cè)器所探測(cè)的是點(diǎn)到點(diǎn)，而不是一個(gè)面的范圍。其特點(diǎn)是探測(cè)可靠性非常高。但若對(duì)一個(gè)空間進(jìn)行布防，則需有多個(gè)主動(dòng)式探測(cè)器，價(jià)格昂貴。主動(dòng)式探測(cè)器常用于博 物館中單體貴重文物展品的布防以及工廠倉(cāng)庫(kù)的門(mén)窗封鎖、購(gòu)物中心的通道封鎖、停車(chē)場(chǎng)的出口封鎖、家居的陽(yáng)臺(tái)封鎖等等。 主動(dòng)式紅外探測(cè)器有單光束、雙光束、四光束之分。以發(fā)射機(jī)與接收機(jī)設(shè)置的位置不同分為對(duì)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(jī)不是直接接收發(fā)射機(jī)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(mén)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(jī)無(wú)法接收到紅外反射光束時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)使用較多的探測(cè)器進(jìn)行防范布局時(shí)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(jì) 第五章 主要元器件介紹 單片機(jī) AT89C2051 at89c2051 單片機(jī) 圖 at89c2051 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 2k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和 128bytes 的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)單元，功能強(qiáng)大at89c2051 單片機(jī)可為您提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合。 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)。省電模式中，片內(nèi) RAM將被凍結(jié)，時(shí)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(yùn)行。 1 程序保密 ： 89C2051 設(shè)計(jì)有 2 個(gè)程序保密位，保密位 1 被編程之后，程序存儲(chǔ)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(kāi)發(fā) ： 89C2051 可以采用下面 2 種方法開(kāi)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(gè)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(yàn)這樣反復(fù)循環(huán)的方法，對(duì)于熟練的 MCS51程序紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì) 員來(lái)說(shuō)，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(lái)仿真 205T,這種方法可以運(yùn)用單步、斷點(diǎn)的調(diào)試方法，但是仿真不夠真實(shí)，比如，2051 的內(nèi)部模擬比較器功能， P1 口、 P3口的增 強(qiáng)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(gè) 16位 可編程 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 (4) 時(shí)鐘頻率 024MHz （ 5） 兩個(gè)外部中斷源 （ 6） 可直接驅(qū)動(dòng) 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(xiě) (1000 次） Flash ROM； （ 10） 6 個(gè)中斷源 （ 11） 的寬工作電壓范圍 ； （ 12） 128*8 位內(nèi)部 RAM （ 13） 兩個(gè)串行中斷 （ 14） 2 級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定 (15) 內(nèi)置一個(gè)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(jī) 引腳 圖 圖 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(chēng)為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱(chēng)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(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。三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱(chēng)為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一 種輸出電壓是可調(diào)的，稱(chēng)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(shí)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(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。 另外一般在三端穩(wěn)壓器的輸入輸出端接一個(gè) 二極管 ，用來(lái)防止輸入端短路時(shí) ,輸出端存儲(chǔ)的電荷通過(guò)穩(wěn)壓器 ,而損壞器件。 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(guò)電流 I2=5/R1， I2 加上 I1 流過(guò) R2，所以 R2 兩端的電壓為（ I1+I2） *R2，最后兩個(gè)電阻兩端的電壓加起來(lái)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(yùn)放電路中廣泛運(yùn)用，下面是一個(gè)雙 15V 電路，注意電解電容的極性。 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(hào)中的后面兩個(gè)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(lái)區(qū)分。 L表示 ,M 表示 ，無(wú)字母表示 ，如 78L05 表求 5V 。 78l05管腳圖引腳圖 圖 555 定時(shí)器 ５ .３ .１ 555 定時(shí)器簡(jiǎn)介 555 定時(shí)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(chēng)為 555，用 CMOS 工藝制作的稱(chēng)為 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。 555 定時(shí)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(dòng)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(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(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。 555 定時(shí)器有二個(gè)比較器 A1 和 A2，有一個(gè) RS觸發(fā)器， R 和 S 高電平有效。三極管 VT1 對(duì)清零起跟隨作用，起緩沖作用。三極管 VT2 是放電管，將對(duì)外電路的元件提供放電通路。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(chēng)為閾值。 555定時(shí)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