【文章內(nèi)容簡介】 系數(shù)為 400:1 光學瞄準 硅探測器 (3)壓電傳感器 壓電傳感器 (Piezoelectric sensor)是一種典型的有源傳感器 ,它是以某些電介質(zhì)的壓電效應為基礎 ,在外力作用下 ,電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷 ,從而實現(xiàn)外力與電荷量間的轉(zhuǎn)換 ,達到非電量的電測目的 . 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 9 壓電傳感器的應用 :可分為單向力 ,雙向力和三向力傳感器 .壓電傳感器的物理基礎是壓電效應 ,壓電敏感元件感受力的作用而產(chǎn)生電壓或電荷輸出 ,即根據(jù)輸出電壓或電荷的大小和極性 ,就可確定作用力的大小和方向 .由此可見 ,壓電傳感器可以直接用于測力 ,或測與力相關(guān)的壓力 位移 振動加速度等 . (4)磁電傳感器 磁電傳感器可分為兩大類 ,一類是基于鐵芯線圈電磁感應原理的磁電感應式傳感器 ,一類是基于半導體材料磁敏效應的磁敏傳感器 磁敏管的應用 :不 但具有很高的磁靈敏度 ,同時能識別磁場極性 。而且體積小 功耗低 ,因而具有廣泛的應用前景 . (5)光電傳感器 光電傳感器 (Photoelectric sensor)是一種將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的裝置 ,它具有結(jié)構(gòu)簡單 ,性能可靠 ,精度高 ,反應快等優(yōu)點 ,在現(xiàn)代測量和自動控制系統(tǒng)中 ,應用非常廣泛 ,是一種很有發(fā)展前途的新型傳感器 . (6)人體熱釋電紅外傳感器介紹和應用 : 在電子防盜、人體探測器領域中，被動式熱釋電紅外探測器的應用非常廣泛，因其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。 （ 7）無線紅外傳感器 無線 紅外傳感器又名無線紅外探測器 無線智能幕簾 /廣角紅外探測器采用美國軍用紅外傳感器進行信號采集探測與摩托羅拉芯片組合集成單片機智能技術(shù)控制，自動溫度補償，微電流省耗，無誤報，無漏報，探測距離遠，工作穩(wěn)定，性能可靠，外形精巧，美觀大方。機內(nèi)設置電源外撥開關(guān)，外出設防可以接通電源，達到更加省電的效果。 它是根據(jù)人體紅外光譜而工作，當人體在其接收范圍內(nèi)活動時，探測器輸出報警信號，廣泛用于銀行、倉庫和家庭等場所的安全防范。 它是目前可靠性較高的產(chǎn)品，紅外探測部分采用報警器用傳感器和紅外專用處理 IC。高頻發(fā)射部分采用 最新聲表面（ S）穩(wěn)頻技術(shù)，配合成熟的外圍電路，使得產(chǎn)品具有紅外探測靈敏度好、誤報率低、高頻發(fā)射頻率穩(wěn)定、發(fā)射功率大的特點。 工作原理：紅外廣角型探頭的防范區(qū)域是以其透鏡始點，向前散發(fā) 120度，長 12 米的圓錐形的探測區(qū)域，在這區(qū)域內(nèi)，只要是熱能動物在區(qū)域內(nèi)活動，其散發(fā)的紅外熱能將被吸收。 幕簾型探頭工作原理：紅外幕簾型探頭的防范區(qū)域是以其透鏡始點，向前散發(fā) 120 度，長 12 米的圓錐形的探測區(qū)域，在這區(qū)域內(nèi)，只要是熱能動物在區(qū)域內(nèi)活動，其散發(fā)的紅外熱能將被吸收 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 10 熱釋電紅外傳感器的原理 熱釋電紅外線 (PIR)傳感器是 80年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件。是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報警器或各種自動化節(jié)能裝置。 它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)動各種控制電路[2]。 如圖 21 示為熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖。 圖 21 熱釋電紅外傳感器的 內(nèi)部電路框圖 本設計所用的熱釋感器就采用這種雙探測元的結(jié)構(gòu)。 其工作電路原理及設計電路如圖 22 示 , 在 VCC 電源端利用 C1 和 R2 來穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端 也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號。當檢測到人體移動信號時，電荷信號經(jīng)過 FET放大后，經(jīng)過 C2， R1 的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過 NPN的轉(zhuǎn)化，輸出 OUT為低電平。 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 11 RSY2 Y1R1 R2 C2 C1 R3 R4 Q2N P NQ1F E TV c c V C C3v 12vOUT 圖 22 熱釋電紅外傳感器原理圖 熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠遠高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾 ， 該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成 差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化 ， 并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。 熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用 ， 因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式 ，該電阻阻抗高達 104MΩ ，故引入的 N 溝道結(jié)型場效應管應接成共漏形式 ， 即源極跟隨器來完成阻抗變換。 熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。設計時應將高熱電材料制成一定厚度的薄片， 并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負極性的。 PIR 的原理特性 熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)制成的探測元件，在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 12 電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi) 的場效應管放大后向外輸出。 人體輻射的紅外線中心波長為 910um，而探測元件的波長靈敏度在。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為 710um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號處理 而輸出電壓信號。 AT89C51 單片機的概述 （ 1） AT89C51 單片機的結(jié)構(gòu) AT89C51 單片機是美國 Atmel 公司生產(chǎn)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲器（ EPROM）和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強大 [3]。 AT89C51 單片機可提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。 圖 23 為 AT89C51 單片機的基本組成功能方塊圖。由圖可見，在這一塊芯片上，集成了一臺微型計算機的主要組成部分，其中包括 CPU、存儲器、可編程 I/O口、定時器 /計數(shù)器、串行口等，各部分通過內(nèi)部總線相連。下面介紹幾個主要部分。 外時鐘源 外部事件計數(shù) 振蕩器和時序 OSC 程序存儲器 4 KB ROM 數(shù)據(jù)存儲器 256 B RAM/SFR 定時器 /計數(shù)器 2 16 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 13 外中斷 信號 控制 并行口 串行通信 圖 23 AT89C51 功能方塊圖 （ 2） AT89C51 的管腳說明 ATMEL公司的 AT89C51是一種高效微控制器。采 用 40引腳雙列直插封裝形式。AT89C51 單片機是高性能單片機，因為受引腳數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 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 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FLASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/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(nèi)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(nèi)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(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/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(nèi)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(nèi)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(shù)據(jù)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(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)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(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。當 P3 口寫入 1 后，它們被內(nèi)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。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： P3 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入