【文章內(nèi)容簡介】 出腳。 熱釋電器件是熱釋電傳感器的核心元件，是將熱輻射變?yōu)殡娏鞯膭討B(tài)能量轉換元件，熱釋電器件的電特 征屬性是一個以熱電晶體薄膜為電介質(zhì)的平板電容器，隨著溫度的改變，熱電晶體表面自發(fā)極化電荷其規(guī)模具有跟隨變化的性質(zhì)，即熱輻射可引起該電容器的電容量變化，從而可利用這一特性來探測變化的熱輻射。熱釋電紅外傳感器包括單元、雙元、四元三種類型?，F(xiàn)在主要使用的是雙元和四元傳感器。 、被動紅外傳感器優(yōu)缺點： 優(yōu)點主要為： 本身不發(fā)射任何類型輻射，安全可靠； 價格低廉。 缺點主要為： 容易受各種熱源、陽光源干擾； 受環(huán)境溫度限制，環(huán)境溫度和人體溫度接近時，靈敏度下降； 針對被動紅外探測器存在的缺點 ，可以采用不同的措施來避免產(chǎn)品誤報和漏報現(xiàn)象。一方面是采用新技術來加強抗干擾能力；另一方面是在安裝方面加以注意。 、安裝方向 產(chǎn)品在安裝過程中還需要注意安裝方向，由于透鏡的光學特性決定橫切探測區(qū)域比較敏感，所以產(chǎn)品安裝時要注意入侵方向與探測器視場的夾角， 雖然傳感器的視場 有 139176。 126176。 ，但是安裝時 最好成 90o 垂直，這樣就可以保證有人入侵時能最大程度橫切探測區(qū)域。 紅外傳感器 RE200B的相關參數(shù) 雙探測元熱釋電紅外傳感器 現(xiàn)在市面上賣的品種很多，本次設計選擇了一種市湖南科技大學 課程設計 10 面上最常見的 RE200B，價格便宜，結構簡單，靈敏度滿足要求。 RE200B 是 紅外 傳感器的一種， RE200B 采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測紅外輻射，并配合雙靈敏元互補方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。 其相關 參數(shù) 如下： 靈敏元面積 基片材料 硅 基片厚度 工作波長 714μ m 平均透過率 75% 輸出信號 (420176。 k 黑體 1Hz 調(diào)制頻率 帶寬 增益 ) 噪聲 200mV(mVpp) (25℃ ) 平 衡度 20% 工作電壓 工作電流 A(VD=10V,Rs=47kΩ ,25℃ ) 源極電壓 (VD=10V,Rs=47kΩ ,25℃ ) 工作溫度 20℃ +70℃ 保存溫度 35℃ +80℃ 視場 139176。 126176。 說明 ： 該傳感器采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測紅外輻射，采用雙靈敏元互補方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。 上述特性指標是在源極電阻等于 47KΩ條件下測定的，用戶使用傳感器時，可根據(jù)自己的需要調(diào)整 R2的大小。 注意靈敏元的位置及視場大小，以便得到最佳光學設計。 所有電壓信號的測量都是采用峰一峰值定標。平衡度 B 中的 EA 和 EB 分別表示兩個靈敏元的電壓輸出信號的峰一峰值 使用傳感時，管腳的彎曲或焊接部位應離開管腳基部 4mm 以上。 使用傳感器前，應先參考說明書，尤其要防止接錯管腳 . 第三章 方案設計 系統(tǒng)概述 本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)，同時它的 信號經(jīng)過單片機系統(tǒng)處理后方便和ＰＣ機通信，便于多湖南科技大學 課程設計 11 用戶統(tǒng)一管理和用戶操作。 為了探測移動人體 ,通常使用雙元件型熱釋電紅外傳感器 ,在這種傳感器內(nèi)部 ,兩個敏感元件反相連接 ,當人體靜止時兩元件極化程度相同 ,互相抵消。但人體移動時 ,兩元件極化程度不同 ,凈輸出電壓不為 0 ,從而達到了探測移動人體的目的。 該設計包括硬件和軟件設計兩個部分。模塊劃分為 數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警和顯示等模塊子函數(shù)。電路結構做成可劃分為：熱釋電紅外傳感器 、家庭智能報警器、單片機控制電路及相關的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù) 傳送、功能設定、本地顯示、本地報警等功能。 就此設計的核心模塊來說，單片機就是設計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機應用系統(tǒng)的一種應用。單片機應用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入 /輸出設備、以及外圍應用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機應用系統(tǒng)的研制過程包括總體設計、硬件設計、軟件設計、在線調(diào)試等幾個階段，就本設計來說也包括這些過程。它們的進程框圖如 圖 31 所示。 圖 31 單片機應用系統(tǒng)研制過程框圖 總體設計 從設計的要求來分析該設計包含如下結構： 熱釋電紅外傳探頭電路 、報警 電路、單片機、復位電路、 LED 顯示控制電路 及相關的控制管理軟件組成 ；它們之間的構成框圖如 圖 32總體設計框圖所示： 開始 確定設計方案 硬件設計 軟件設計 聯(lián)機仿真調(diào)試 排除故障 系統(tǒng)運行 完成研制 湖南科技大學 課程設計 12 圖 32 總體設計框圖 處理器采用 51 系列單片機 AT89C51。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控 制下工作的。設置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜轉換成電信號，經(jīng)過放大電路送至門限開關，打開門限閥門送出 TTL 電平至 AT89C51 單片機。在單片機內(nèi)，經(jīng)過軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出入侵報警狀態(tài)控制信號。驅(qū)動電路將控制信號放大并推動聲光報警設備完成相應動作。當報警延遲 10s 一段時間后自動解除，也可人工手動解除報警信號， 當警情消除后復位電路使系統(tǒng)復位，或者是在聲光報警 10s鐘后有定時器實現(xiàn)自動消除報警。 系統(tǒng)硬件選擇 雙探測元熱釋電紅外傳感器 現(xiàn)在市面上賣的品種很多，本次設計選擇了一種市面上最常見的 RE200B，價格便宜，結構簡單，靈敏度滿足要求。 從以上的分析可知在本設計中還需要用到如下器件： AT89S5熱釋電紅外傳感器 ER200B、 LED、按鍵、反相器 74LS0蜂鳴器、石英晶振等一些單片機外圍應用電路，以及單片機的手工復位電路等等。 具體電路模塊設計 ..1 放大電路的設計 如圖 33 所示為最基本的放大電路， Vi是輸入電壓信號， Vo 是輸出放大的電壓信號。 CPU AT89C 51 復位電路 信號檢測電路 報警執(zhí)行電路 LED 發(fā)光顯示 放大 驅(qū)動 驅(qū)動 湖南科技大學 課程設計 13 Q29014R1210KR1110KC547uC447uVCCC647uVoVi 圖 33 放大電路 圖 時鐘電路的設計 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 應不接。 因為一個機器周期含有 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，故而一個機器周期為 1us。如圖 34 所示為時鐘電路。 CCX12MHZXTAL1XTAL2 圖 34 時鐘電路 圖 復位電路的設計 復位方法一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，單片機在時鐘電路工作以后 , 在 RESET端持續(xù)給出 2個機器周期的高電平時就可以完成復湖南科技大學 課程設計 14 位操作。例如使用晶振頻率為 12MHz 時，則復位信號持續(xù)時間應不小于2us。本設計采用的是外部手動按鍵復位電路。如圖 35 示為復位電路。 RRCVCCSVssRST單片機 圖 35 復位電路 圖 聲光報警電路的設計 由 4 個發(fā)光二極管接上電阻后連上單片的 的引腳，外接 VCC，當單片機的 引腳被置低電平后，發(fā)光二極管被點亮，起到報警作用。 用一個 Speaker 和三極管、電阻接到單片機的 引腳上，構成聲音報警電路，如圖 36 示為聲音報警電路。 圖 36 發(fā)光二極管報警電路 圖 硬件電路實現(xiàn) 經(jīng)上述分析，本設計的電路原理圖如下 圖 37 所示 : 湖南科技大學 課程設計 15 圖 37 基于單片機控制的紅外防盜報警器原理圖 軟件的程序?qū)崿F(xiàn) 按上述工作原理和硬件結構分析可知 系統(tǒng) 主程序 工作流程圖如 下 圖 38 所示 ；