【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 7805內(nèi)部調(diào)整管的be結(jié)，造成調(diào)整管be結(jié)擊穿而損壞。 圖31 電源電路圖 檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：熱釋電紅外傳感器被動(dòng)式紅外線傳感器技術(shù)是利用紅外光敏器件將活動(dòng)生物體發(fā)生的微量紅外線轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，并進(jìn)行放大、處理，對(duì)被監(jiān)控的對(duì)象實(shí)施控制。它能可靠地將運(yùn)動(dòng)著的生物體（人）和飄落的物體加以區(qū)別。同時(shí)，還具有監(jiān)控范圍大、隱蔽性好、抗干擾能力強(qiáng)和誤報(bào)警率低等特點(diǎn)。因而，被動(dòng)式紅外技術(shù)在自動(dòng)控制、自動(dòng)門啟動(dòng)、接近開關(guān)、自動(dòng)照明、遙控遙測(cè)等方面，特別是在保安、防火、報(bào)警方面越來越受到重視和應(yīng)用。熱釋電結(jié)構(gòu)如圖32所示,通常由熱釋電晶體、氧化膜、濾光鏡片、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管FET和電阻等部分組成。熱釋電晶體一般采用PZT或其他壓電晶體材料,將敏感材料PZT的上、下表面做成電極,并在其上表面上加1層黑色氧化膜,以提高轉(zhuǎn)換效率。在管殼頂端裝有濾光鏡片,它可以阻止不需要的紅外線或其他光線進(jìn)入傳感器。防盜報(bào)警系統(tǒng)中的熱釋電傳感器采用的濾光片厚度為8～14μm,而人體輻射的紅外線波長(zhǎng)在10μm左右,因此,該傳感器能敏銳地探測(cè)到是否有人進(jìn)入了禁區(qū)。由于熱釋電傳感器的輸出阻抗極高,而輸出電信號(hào)微弱,故在其內(nèi)部裝設(shè)場(chǎng)效應(yīng)管(FET)及偏置電阻,以進(jìn)行信號(hào)放大及阻抗匹配。 圖32　熱釋電傳感器的結(jié)構(gòu) 圖33雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)熱釋電紅外傳感器內(nèi)部的熱釋電晶體具有極化現(xiàn)象,并且隨溫度的變化而變化。當(dāng)恒定的紅外輻射照射在探測(cè)器上時(shí),熱釋電晶體溫度不變,晶體對(duì)外呈電中性,探測(cè)器沒有電信號(hào)輸出,因而恒定的紅外輻射不能被檢測(cè)到。當(dāng)交變的紅外線照射到晶體表面時(shí),晶體溫度迅速變化,這時(shí)才發(fā)生電荷的變化,從而形成一個(gè)明顯的外電場(chǎng),這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。由于熱釋電晶體輸出的是電荷信號(hào),不能直接使用,需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式,該電阻阻抗高達(dá)104MΩ,故引入N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管接成共漏形式(即源極跟隨器)來完成阻抗變換。報(bào)警電路中通常采用雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器,其結(jié)構(gòu)示意如圖33所示。該傳感器將兩個(gè)特性相同的熱釋電晶體逆向串聯(lián),用來防止其他紅外光引起傳感器誤動(dòng)作。另外,當(dāng)環(huán)境溫度改變時(shí),兩個(gè)晶體的參數(shù)會(huì)同時(shí)發(fā)生變化,這樣可以相互抵消,避免出現(xiàn)檢測(cè)誤差。該傳感器使用時(shí),D端接電源正極,G端接電源負(fù)極, S端為信號(hào)輸出。：紅外線光電傳感器紅外輻射又稱為紅外線或紅外光。紅外光是人眼看不見的光，是一種電磁波。光電傳感器是應(yīng)用非常廣泛的一種器件，有各種各樣的形式，如透射式、反射式等，它的基本原理就是紅外發(fā)光二極管是一種PN結(jié)構(gòu)成的注入電流型發(fā)光器件，在加上合適的正向偏置電壓后，就可以發(fā)出一定波長(zhǎng)的近紅外光。以透射式為例，接收光電管在沒收到紅外光信號(hào)時(shí)，光電管阻值較大，通過電阻分壓連接到比較器的反向輸入端，低于正向輸入端的電壓，比較器輸出端為高電平，發(fā)光二極管滅；當(dāng)有紅外光脈沖信號(hào)照射時(shí)，光電管的內(nèi)阻急劇減小，通過電阻分壓連接到比較器的反向輸入端，高于正向輸入端的電壓，比較器輸出端為低電平，發(fā)光二極管亮。圖34 紅外線發(fā)射 圖35 紅外線接收 由于熱釋電的監(jiān)測(cè)范圍大，紅外線光電傳感器監(jiān)測(cè)范圍相對(duì)較小，所以在家庭防盜應(yīng)用場(chǎng)合中熱釋電傳感器應(yīng)用更為廣泛，本設(shè)計(jì)選用熱釋電傳感器作為檢測(cè)元件。圖36 熱釋電檢測(cè)模塊原理圖熱釋電電路工作原理：～10Hz范圍內(nèi)。因此，在設(shè)計(jì)放大器時(shí)既要考慮需要放大的信號(hào)頻率，使人體輻射的微弱低頻移動(dòng)信號(hào)得以通過、放大，又要考慮抑制其他物體輻射來的紅外輻射信號(hào)和干擾信號(hào)，～3Hz的低頻帶通濾波器。熱釋電的信號(hào)經(jīng)過帶通濾波，電路的高低頻率為：，；信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大器的兩級(jí)放大（如圖 36所示），～，當(dāng)有人靠近時(shí)，檢測(cè)到人體紅外線，需要加兩個(gè)電壓比較器，LM324的7腳輸出高電平，三極管導(dǎo)通，發(fā)光二極管亮；，LM324的8腳輸出高電平，三極管導(dǎo)通，發(fā)光二極管亮；～，LM324的8腳輸出低電平，三極管截止，發(fā)光二極管滅（如圖37所示）。圖37熱釋電檢測(cè)模塊原理圖 通信功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1. 通信模塊的簡(jiǎn)介、結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)（1）MC39i的簡(jiǎn)介及結(jié)構(gòu)隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，GPRS產(chǎn)品在數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。尤其是GPRS模塊的出現(xiàn)更加促進(jìn)了這種應(yīng)用的發(fā)展。但普通的GPRS 模塊在使用時(shí)有些局限性。它沒有內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，需要用戶提供TCP/IP的支持。也就是需要在使用GPRS模塊的上位機(jī)系統(tǒng)中嵌入TCP/IP，對(duì)于普通的MCU系統(tǒng)這是一個(gè)復(fù)雜而繁瑣的工作。有時(shí)甚至超過了應(yīng)用本身的工作量?；谔峁┮环N簡(jiǎn)便實(shí)用的GPRS通訊解決方案的需求，西門子開發(fā)MC39i,它內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議棧，并簡(jiǎn)化了接口設(shè)計(jì)。沒有復(fù)雜接口方式和接口協(xié)議棧，取而代之的是通用的RS232接口 或者RS485接口或TTL電平接口,使用簡(jiǎn)單的AT+I命令交互界面，并且提供了更方便的電源接口。MC39i優(yōu)化了接口設(shè)計(jì)和外部伺服電路，更適合于惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)；同時(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，外型美觀、性能穩(wěn)定、使用方便。MC35i模塊結(jié)構(gòu)如圖38所示，從功能上看主要由四部分組成:GSM基帶處理器、GSM射頻部分、電源ASIC(Application specific Integrated Circuit)和Flash ROM。天線插口GSM射頻部分電源ASICFlash ROMGSM基帶處理器40腳ZIF連接 天線 圖38 MC35i模塊結(jié)構(gòu)（2）MC39i的特點(diǎn)①功能強(qiáng)大 無須PC的撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)，一套簡(jiǎn)單的單片機(jī)設(shè)備，通過RS232或者RS485或者TTL電平即可實(shí)現(xiàn)與Internet交換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線,即使在工作的中途由于某種原因突然掉電或重啟, MC39i會(huì)自動(dòng)上線。此外MC39i還可以根據(jù)外界設(shè)置定時(shí)檢測(cè)是否處于通訊狀態(tài)。如果長(zhǎng)時(shí)間停止通訊，設(shè)備將重新復(fù)位連接。 ②體積小巧 產(chǎn)品體積小巧，設(shè)計(jì)時(shí)可以直接連接標(biāo)準(zhǔn)串口線(連接 PC機(jī)標(biāo)準(zhǔn)DB9串口時(shí)，請(qǐng)使用直通線)和標(biāo)準(zhǔn)電源插頭()。 MC39i外形尺寸為75*50*16mm，重量200g。 ③擴(kuò)展性強(qiáng) MC39i擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸功能，用戶可將上位機(jī)與MC39i構(gòu)成一套完整的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，而不需要其他的設(shè)備。 ④抗干擾性強(qiáng) 外殼采用冷軋鋼板，堅(jiān)固耐用，可以有效地抵御各種惡劣環(huán)境；抗強(qiáng)電磁干擾，并且高溫散熱能力極強(qiáng)；加上性能優(yōu)異的電源伺服電路，可以最大限度地保證在變電站設(shè)備監(jiān)控、工廠車間設(shè)備監(jiān)控等環(huán)境中正常使用。 （3）技術(shù)參數(shù)MC39i支持GSM900和DCS1800雙頻，支持?jǐn)?shù)字、語音、短消息和傳真，提供SIM應(yīng)用工具箱。采用GPRS分時(shí)復(fù)用的Class 8的標(biāo)準(zhǔn)。表31 MC39i性能表頻率范圍 雙頻GSM900MHz 和 DCS1800MHz 動(dòng)態(tài)范圍 104dBm,FER% 動(dòng)態(tài)范圍 25dBm,FER% 閉環(huán)功控范圍(EIGHTH,DOWN) 24dBm 閉環(huán)功控范圍(EIGHTH,UP) 24dBm 閉環(huán)功控范圍(FULL,DOWN) 24dBm 閉環(huán)功控范圍(FULL,UP) 24dBm 閉環(huán)功控范圍(HALF,DOWN) 24dBm 閉環(huán)功控范圍(HALF,UP) 24dBm 閉環(huán)功控范圍(QUARTER,DOWN) 24dBm 閉環(huán)功控范圍(QUARTER,UP) 24dBm 波形質(zhì)量 ρ 開環(huán)功控范圍(25) 48177。 開環(huán)功控范圍(65) 8177。 開環(huán)功控范圍() 20177。 頻率誤差 D177。300Hz 時(shí)間誤差 τ177。1μs 相位誤差 90176。 載波饋通 25dBc 最大功率 23～30dBm 最小功率 50dBm 溫度范圍:正常操作20～+55℃；存放40～+85℃；SIM卡電壓:3V/；表32 GSM天線參數(shù)頻率范圍 GSM900MHz 或 GSM1800MHz VSWR ≤ 增益 2dBi 輸入阻抗 50Ω Polarization Vertical 表33 電源輸入電壓設(shè)置 State 最大電壓 通常電壓 最小電壓 外部供電 5VDC 表34 電流及電磁兼容性能參數(shù)項(xiàng)目規(guī)格待機(jī)模式 35mA 數(shù)傳狀態(tài) 350mA 靜電放電抗干擾度試驗(yàn)等級(jí) 3級(jí) 射頻電磁場(chǎng)輻射抗干擾度試驗(yàn)等級(jí) 3級(jí) 單片機(jī)與MC39i通信通過串口線相連，單片機(jī)的串口數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD、接收端RXD需連接到RS232的10腳和9腳，通過電平轉(zhuǎn)換后，RS232的7(TXD)、8(RXD)腳分別MC39i串口模塊的RXD、TXD引腳，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與MC39i的通信。單片機(jī)與MC39i通信時(shí)發(fā)送不同數(shù)據(jù)時(shí)，令不同的發(fā)光二極管導(dǎo)通，起顯示作用，單片機(jī)硬件連接如圖310所示。在實(shí)際的應(yīng)用中，有非常多的單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)需要與PC機(jī)通信，把檢測(cè)的數(shù)據(jù)、狀態(tài)傳送到PC機(jī)上，PC機(jī)做進(jìn)一步地分析及保存；或由PC機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的控制等。由于RS232C的邏輯“0”電平規(guī)定為+5～+15V，邏輯“1”電平規(guī)定為15～+5V,因此不能直接與TTL/CMOS電路連接，必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)通信電路以MAXIM公司的MAX232芯片為核心，實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換及串口通信功能。MAXIM公司的MAX232芯片包含兩路接收器和驅(qū)動(dòng)發(fā)送器的RS232電平轉(zhuǎn)換芯片。該芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以把輸入+5V的電壓(TTL/CMOS電平)轉(zhuǎn)換成177。15V的RS232電平，同時(shí)也能把177。15V的RS232電平轉(zhuǎn)換成5V的TTL/CMOS輸出，因此采用此類芯片只需要單一的5V電源。它不僅能實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了邏輯的相互轉(zhuǎn)換（正邏輯負(fù)邏輯），其供電電壓為5V。 圖310 單片機(jī)硬件連接 軟件功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)軟件流程如圖311所示，當(dāng)有人靠近熱釋電時(shí)，熱釋電模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)，單片機(jī)接收?qǐng)?bào)警信號(hào)，啟動(dòng)T0計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)功能，當(dāng)T0計(jì)數(shù)器溢出中斷時(shí)，令變量CNT置1，單片機(jī)開始與MC39i通信，依據(jù)撥碼開關(guān)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)打電話或短信報(bào)警功能。ATmega16單片機(jī)可以設(shè)置內(nèi)部晶振時(shí)鐘，為簡(jiǎn)化電路，本設(shè)計(jì)選用內(nèi)部時(shí)鐘，采用8MHz的晶振，需要用雙龍軟件對(duì)單片機(jī)的熔絲位進(jìn)行燒寫。8MHz晶振熔絲位燒寫如表35所示。圖3–11 軟件總體流程圖被校準(zhǔn)的內(nèi)部RC振蕩器提供固定的1/2/4/8MHz的時(shí)鐘，這些工作頻率是在5V，25℃下校準(zhǔn)的。內(nèi)部RC振蕩器的工作模式如表35所示，按表35對(duì)CKSEL熔絲位進(jìn)行編程可以選擇內(nèi)部RC時(shí)鐘，此時(shí)將不需要外部元件，在使用這些時(shí)鐘時(shí)，應(yīng)當(dāng)是未編程的，即CKOPT=1。當(dāng)MCU完成復(fù)位后，硬件將自動(dòng)地封裝校準(zhǔn)值到OSCCAL寄存器中，從而完成對(duì)內(nèi)部RC振蕩器的頻率校準(zhǔn)。表35 內(nèi)部RC振蕩器的工作模式表熔絲位（CKSEL3～1）工作頻率范圍（MHz）0001001000110100 檢測(cè)功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)首先要對(duì)I/O口初始化，設(shè)置PB0口為輸入，A口和C口為輸出。I/O口初始化void port_init(void){ PORTA = 0xFF。 DDRA = 0x3F。 PORTB = 0xF0。 DDRB = 0xF0。 PORTC = 0xFF。 DDRC = 0xFF。}熱釋電傳感器電路的輸出與單片機(jī)的PB0口相連，當(dāng)有人靠近熱釋電時(shí)，PB0口會(huì)接收到脈沖，脈沖頻率隨人體移動(dòng)頻率的變化而變化。選用單片機(jī)的T/C0計(jì)數(shù)器功能，T/C0是一個(gè)8位加計(jì)數(shù)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，T/C0工作在計(jì)數(shù)方式時(shí)，定義計(jì)數(shù)器為上升沿觸發(fā)，計(jì)數(shù)器從設(shè)定值開始進(jìn)行加計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到0xff后，下一個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)鐘時(shí)溢出，置位中斷標(biāo)志寄存器TIFR中的溢出中斷標(biāo)志位，而后開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序。由于T/C0是加計(jì)數(shù)，故實(shí)際的計(jì)數(shù)值為0xff減去計(jì)數(shù)初值。函數(shù)名稱：T0初始化void timer0_init(void){ TCCR0 = 0X00。//停止定時(shí)/計(jì)數(shù)器 TCNT0 = 0XFC。//初始值 TIMSK |= 0X01。//中斷允許 TCCR0 = 0X07。//啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，上升沿觸發(fā)}開啟全局中斷，設(shè)定計(jì)數(shù)器初值,當(dāng)單片機(jī)捕捉到一定次數(shù)上升沿的跳變后，計(jì)數(shù)器溢出，此時(shí)單片機(jī)執(zhí)行溢出中斷，令變量CNT加1。部分程序如下： 函數(shù)名稱：中斷初始化void init_devices(void){ CLI()。 //禁止中斷port_init()。timer0_init()。SEI()。//開啟中斷}函數(shù)名稱：T0溢出中斷pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:10void timer0_ovf_isr(void){ CNT++。}當(dāng)CNT為1時(shí)，而后單片機(jī)通過串口向MC39i發(fā)送命令，當(dāng)單片機(jī)發(fā)送完數(shù)據(jù)后則需把CNT置為2，否則單片機(jī)會(huì)一直執(zhí)行發(fā)送命令。程序流程如圖312所示，部分程序如下：if(CNT==1){ PORTA=0xfe。 for(j=0。j6。j++) { Usart_Transmit(str1[j])。 CNT=2。 }}圖312 信號(hào)檢測(cè)流程圖 無線通信功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和手機(jī)module之間通過標(biāo)準(zhǔn)RS232串口連接，單片機(jī)向手機(jī)module發(fā)送一系列的AT(Attention)命令，就能達(dá)到控制手機(jī)module收發(fā)SMS的目的。因此有必要了解一下AT指令的格式和系統(tǒng)中用到的指