【文章內容簡介】 自然界，任何高于絕對溫度的物體都將產生紅外光譜，不同溫度的物體，其紅外能 量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關的。人體都有恒定的體溫，一般在 37℃ ,所以會發(fā)出特定波長 10um左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的 10um左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的 10um左右的紅外線通過菲泥爾濾波光片增強后聚集到紅外感應源上。紅外感應源通常采用一些熱釋電元件（強介電質材料如鈦鎬酸鉛、鈦酸鋇等）作成。這種元件在接受到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，電荷變化最終將以電壓或電流的形式輸出，后續(xù)電路經檢測處理后就能產生報警信號。 被動式熱釋電紅外 探測器的特性：這種探頭是以探測人體輻射為目標的。所以熱釋電元件對波長為 10um左右的紅外輻射非常敏感。為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。 被動紅外探頭，其傳感器包含兩個互相串聯或并聯的熱釋電元件。而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產生釋電效應相互抵消，于是探測器無信號輸出。 一旦人侵入探測區(qū)域內，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元件接收，由于兩片熱釋電元件接收到的能量不同，熱釋電 也不同，不能抵消，經信號處理并報警。 抗干擾性能： 防小動物干擾：探測器安裝在推薦的使用高度，對探測范圍內地面上的小動物，一般不產生報警。 抗電磁干擾：探測器的抗電磁波干擾性能符合 GB10408（安全防范國家標準）的要求，一般手機電磁干擾不會引起誤報。 正確的安裝應滿足下列條件 : a．紅外線熱釋電傳感器應離地面 。 10 b．紅外線熱釋電傳感器遠離空調，冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。 c．紅外線熱釋電傳感器探測范圍內不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。 d．紅外線熱釋電傳感器不要直對窗口， 否則窗外的熱氣流擾動和人員走動會引起誤報，有條件的最好把窗簾拉上。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強氣流活動的地方。 振動位移傳感器 ： 高靈敏振動位移傳感器 ， 是一種集振動和位移測 量 于一身的全方 位 固態(tài)控制器件 ,是目前作為狀態(tài)檢測和報警的最佳選擇 ， 傳感部分采用目前先進固態(tài)加速度檢測器件 ， 既對振動有很高的檢測靈敏度 ， 又對周圍環(huán)境的聲音信號抑制 ， 具有很強的 抗 干擾能力 ， 可廣泛應用于機動車 、 保險柜 、門窗等場合的防盜裝置中 ， 器件的內部均含有專用的控制芯片 ， 應用非常方便 ， 可直接帶動小功率負載 。 單片機技術 單片 機的特點 ： 所謂單片機就是一塊芯片上集成了 CPU、 ROM、 RAM、定時 /計數器和多種 I/O接口電路等而具有一定規(guī)模的微型計算機。單片機與通用微型計算機相比較，它在硬件結構、指令設置上均有其獨到之處，主要特點如下： a． 單片機中的存儲器 ROM和 RAM是嚴格分工的。 ROM為程序存儲器，只存放程序、常數及數據表格。而 RAM則為數據存儲器，用作工作區(qū)及存放變量。這樣的結構主要是考慮到單片機用于控制系統(tǒng)中，有較大的程序存儲空間，把已調試好的程序固化在 ROM中，而把少量的隨機數據存放在RAM中，這樣，小容量數據存儲器能 以高速 RAM形式集成在單片機內，以加快單片機的執(zhí)行速度。但單片機上 RAM是作為數據存儲器用，而不是當作高速數據緩沖存儲器（ Cache）用。 b． 采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制的需要，單片機的邏輯控制能力要優(yōu)于同等級的 CPU，特別是單片機具有很強的位處理能力。單片11 機的運行速度也較高。 c． 單片機的 I/O引腳通常是多功能的。由于單片機機芯上引腳有限，為了解決實際引腳和需要的信號線數的矛盾，采用了引腳功能復用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來設置或由機器狀態(tài)來區(qū)分。 d． 系列齊全，功能擴展性強。單片機具有內 部掩膜 ROM、內部 EPROM和外接 ROM等形式，并可方便的擴展外部的 RAM、 ROM及 I/O接口，與許多通用的微機接口芯片兼容，對應用系統(tǒng)的設計和生產帶來極大的方便。 e． 單片機的功能是通用的。單片機雖然主要是作控制器用，但功能上還是通用的，可以像一般微處理器那樣廣泛地應用在各個方面。 單片機的應用 ： 單片機在控制應用領域中，有如下幾方面的優(yōu)點： 體積小、成本低、運用靈活、易于產品化，它能方便地組成各種智能化的控制設備和儀器，做到機電儀一體化； 面向控制，能針對性地解決從簡單到復雜的各類控制任務，因而能獲 得更 佳的性能價格比； 抗干擾能力強，適應溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠地工作，這是其他機種無法比擬的； 可以方便地實現多機和分布式控制，使整個控制系統(tǒng) 的 效率和可靠性大為提高。 單片機的應用范圍十分廣泛，下面僅列舉一些典型的應用領域。 ① 工業(yè)控制 數控機床，溫度控制，可編程順序控制，電機控制，工業(yè)機器人，智能傳感器 ， 離散與連續(xù)過程控制； ② 儀器儀表 智能儀器，醫(yī)療器械，液體和氣體色譜儀，數字示波器； ③ 電訊技術 調制解調器，聲象處理，數字濾波，智能線路運行控制； ④ 辦公自動化和計算機外部設備 12 圖形 終端機，傳真機，復印機，繪圖儀，磁盤 /磁帶機，智能終端機； ⑤ 導航與控制 導彈控制，魚雷制導，智能武器裝置，航天導航系統(tǒng)； ⑥ 汽車與節(jié)能 點火控制，變速控制，防滑車控制，排氣控制，最佳燃料控制，計費器，交通控制； ⑦ 商用產品 自動售貨機，電子收款機，電子秤，銀行統(tǒng) 計 機； ⑧ 家用電器 微波爐，電視機，錄像機，音響設備，游戲機。 AT89C51的特點 ： AT89C51是 ATMEL公司采用 CMOS工藝生產的低功耗、高性能 8位單片機，與 MCS51單片機兼容，其功能特點為： 4K字節(jié)閃爍存儲器 (FLASH)，可進行 1000次寫、擦除操作。 靜態(tài)操作，外接 OHZ24MHZ晶振。 三層程序存儲器瑣。 128字節(jié)內部數據存儲器 (RAM)。 32跟可編程輸 /輸出線。 兩個 6位定時 /計數器。 六個中斷源。 一個可編程串口。 支持低功耗模式和掉電模式。 下面我們介紹一下 AT89C51的引腳， AT89C51引腳排列如圖 22所示，各引腳的功能如下： VCC： 供電電壓。 GND： 接地。 PO口 ： PO口為一個 8位漏級開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門電流。當 P1口的管腳第一次寫 l時，被定義為高阻輸入。 PO能夠用于 外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地址的第八位。在 FLASH編程時， PO口13 作為原碼輸入口，當 FLASH進行校驗時， PO輸出原碼，此時 PO外部必須被拉高。 圖 22 AT89C51引腳排列圖 P1口 ： P1口是一個內部提供上拉電阻的 8位雙向 1/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P1口管腳寫入 1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。 P2口 ： P2口為一個內部上拉電阻的 8位雙向 1/O口 ， P2口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL門電流，當 P2口被寫“ 1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2口當用于外部程序存儲器或 16位地址外部數據存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口 ： P3口管腳是 8個帶內部上拉電阻的雙向 1/O口，可接收輸出 4個14 TTL門電流。當 P3口寫入“ 1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流 (ILL)這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下為管腳的備選功能 : RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) /INTO(外部中斷 0) /INT1(外部中斷 1) TO(記時器 0外部輸入 ) T1(記時器 1外部輸入 ) /WR(外部數據存儲器寫選通 ) /RD(外部數 據存儲器讀選通 ) P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST： 復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST腳兩個機器周期的高電平時間。 XTAL1： 反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2： 來自反向振蕩器的輸出。 河南理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 15 3 報警器硬件設計 電源電路設計 本系統(tǒng)電源電路原理圖如圖 31所示，系統(tǒng)的電源采用 220V交流供電，電網的 220V交流電經橋路整流，電容濾波，送入 7805和 7809的輸入端，最后輸出 5V和 9V的直流電。 圖 31 電源原理圖 主機電路設計 報警器的 主機采用 AT89C51單片機來實現。單片機是將中央處理器(CPU)、隨機存取存儲器 (RAM)、只讀存儲器 (ROM)、定時 /計數器及輸入輸出接口電路等計算機主要部件集成在一塊集成電路芯片上的微型 計 算機。 現在世界上已經有很多大公司能夠生產單片機，隨著超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，單片機的功能也日漸強大，運算速度日益提高，相繼出現了 32位和 64位單片機，但根據實際系統(tǒng)的需要和產品的性價比，本文選用ATMEL公司生產的 8位單片機 AT89C51，構成系統(tǒng)的主機。 主機部分的電路原理圖如圖 32所示，它由復位電路、振蕩 電路、蜂鳴器、共陰極 7段數碼管組成。引腳 ，用以檢測異常情況，以便進行報警處理。 16 圖 32 主機部分原理圖 時鐘電路 AT89C51內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和 XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內部方式產生或外部方式產生。內部方式的時鐘電路如圖 33所示，在 XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內部振蕩器就產生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯諧 振回路。晶體振蕩頻率可以在 ～12MHz之間選擇，電容值在 5～ 30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調的作用。 外部方式的時鐘電路如圖 34所示， XTAL1接地， XTAL2接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 MHz的方波信號。 片內時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產生一個兩相時鐘 P1和 P2，供單片機使用。 G16. 00 0M H ZC922 p FC 1022 p F+ 5V控制單元S2S W P BG N D1/ R E S2/ M R3V C C4J3I M P 8 1 2C8104+ 5VE A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10VCC40GND20UA T 89 C 51+ 5V蜂鳴器abcdefgdp傳感器 1傳感器 217 圖 33 內部方式時鐘電路 圖 34 外部方式時鐘電路 復位及復位電路 復位操作 ： 復位是單片機的初始化操作。其主要功能是把 PC初始化為0000H，使單 片機從 0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵重新啟動。 除 PC之外，復位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復位狀態(tài)如表 21所示。 18 表 21 一些寄存器的復位狀態(tài) 寄存器 復位狀態(tài) 寄存器 復位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H AC 00H TL0 00H