【文章內容簡介】 7805內部調整管的be結，造成調整管be結擊穿而損壞。 圖31 電源電路圖 檢測模塊設計與實現：熱釋電紅外傳感器被動式紅外線傳感器技術是利用紅外光敏器件將活動生物體發(fā)生的微量紅外線轉換成相應的電信號，并進行放大、處理，對被監(jiān)控的對象實施控制。它能可靠地將運動著的生物體（人）和飄落的物體加以區(qū)別。同時，還具有監(jiān)控范圍大、隱蔽性好、抗干擾能力強和誤報警率低等特點。因而，被動式紅外技術在自動控制、自動門啟動、接近開關、自動照明、遙控遙測等方面，特別是在保安、防火、報警方面越來越受到重視和應用。熱釋電結構如圖32所示,通常由熱釋電晶體、氧化膜、濾光鏡片、結型場效應管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入傳感器。防盜報警系統(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在10μm左右,因此,該傳感器能敏銳地探測到是否有人進入了禁區(qū)。由于熱釋電傳感器的輸出阻抗極高,而輸出電信號微弱,故在其內部裝設場效應管(FET)及偏置電阻,以進行信號放大及阻抗匹配。 圖32　熱釋電傳感器的結構 圖33雙探測元熱釋電紅外傳感器的結構熱釋電紅外傳感器內部的熱釋電晶體具有極化現象,并且隨溫度的變化而變化。當恒定的紅外輻射照射在探測器上時,熱釋電晶體溫度不變,晶體對外呈電中性,探測器沒有電信號輸出,因而恒定的紅外輻射不能被檢測到。當交變的紅外線照射到晶體表面時,晶體溫度迅速變化,這時才發(fā)生電荷的變化,從而形成一個明顯的外電場,這種現象稱為熱釋電效應。由于熱釋電晶體輸出的是電荷信號,不能直接使用,需要用電阻將其轉換為電壓形式,該電阻阻抗高達104MΩ,故引入N溝道結型場效應管接成共漏形式(即源極跟隨器)來完成阻抗變換。報警電路中通常采用雙探測元熱釋電紅外傳感器,其結構示意如圖33所示。該傳感器將兩個特性相同的熱釋電晶體逆向串聯,用來防止其他紅外光引起傳感器誤動作。另外,當環(huán)境溫度改變時,兩個晶體的參數會同時發(fā)生變化,這樣可以相互抵消,避免出現檢測誤差。該傳感器使用時,D端接電源正極,G端接電源負極, S端為信號輸出。：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結構成的注入電流型發(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時，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；當有紅外光脈沖信號照射時，光電管的內阻急劇減小，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)測范圍大，紅外線光電傳感器監(jiān)測范圍相對較小，所以在家庭防盜應用場合中熱釋電傳感器應用更為廣泛，本設計選用熱釋電傳感器作為檢測元件。圖36 熱釋電檢測模塊原理圖熱釋電電路工作原理：～10Hz范圍內。因此，在設計放大器時既要考慮需要放大的信號頻率，使人體輻射的微弱低頻移動信號得以通過、放大，又要考慮抑制其他物體輻射來的紅外輻射信號和干擾信號，～3Hz的低頻帶通濾波器。熱釋電的信號經過帶通濾波，電路的高低頻率為：，；信號經過運算放大器的兩級放大（如圖 36所示），～，當有人靠近時，檢測到人體紅外線，需要加兩個電壓比較器，LM324的7腳輸出高電平，三極管導通，發(fā)光二極管亮；，LM324的8腳輸出高電平，三極管導通，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熱釋電檢測模塊原理圖 通信功能模塊設計與實現1. 通信模塊的簡介、結構及技術參數（1）MC39i的簡介及結構隨著無線通信技術的發(fā)展，GPRS產品在數據傳輸領域的應用日益廣泛。尤其是GPRS模塊的出現更加促進了這種應用的發(fā)展。但普通的GPRS 模塊在使用時有些局限性。它沒有內嵌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模塊的上位機系統(tǒng)中嵌入TCP/IP，對于普通的MCU系統(tǒng)這是一個復雜而繁瑣的工作。有時甚至超過了應用本身的工作量。基于提供一種簡便實用的GPRS通訊解決方案的需求，西門子開發(fā)MC39i,它內嵌了TCP/IP協(xié)議棧，并簡化了接口設計。沒有復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)化了接口設計和外部伺服電路，更適合于惡劣的工業(yè)現場；同時結構進行優(yōu)化，外型美觀、性能穩(wěn)定、使用方便。MC35i模塊結構如圖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模塊結構（2）MC39i的特點①功能強大 無須PC的撥號網絡，一套簡單的單片機設備，通過RS232或者RS485或者TTL電平即可實現與Internet交換數據。數據終端永遠在線,即使在工作的中途由于某種原因突然掉電或重啟, MC39i會自動上線。此外MC39i還可以根據外界設置定時檢測是否處于通訊狀態(tài)。如果長時間停止通訊，設備將重新復位連接。 ②體積小巧 產品體積小巧，設計時可以直接連接標準串口線(連接 PC機標準DB9串口時，請使用直通線)和標準電源插頭()。 MC39i外形尺寸為75*50*16mm，重量200g。 ③擴展性強 MC39i擁有強大的數據傳輸功能，用戶可將上位機與MC39i構成一套完整的數據通信系統(tǒng)，而不需要其他的設備。 ④抗干擾性強 外殼采用冷軋鋼板，堅固耐用，可以有效地抵御各種惡劣環(huán)境；抗強電磁干擾，并且高溫散熱能力極強；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備監(jiān)控、工廠車間設備監(jiān)控等環(huán)境中正常使用。 （3）技術參數MC39i支持GSM900和DCS1800雙頻，支持數字、語音、短消息和傳真，提供SIM應用工具箱。采用GPRS分時復用的Class 8的標準。表31 MC39i性能表頻率范圍 雙頻GSM900MHz 和 DCS1800MHz 動態(tài)范圍 104dBm,FER% 動態(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項目規(guī)格待機模式 35mA 數傳狀態(tài) 350mA 靜電放電抗干擾度試驗等級 3級 射頻電磁場輻射抗干擾度試驗等級 3級 單片機與MC39i通信通過串口線相連，單片機的串口數據發(fā)送端TXD、接收端RXD需連接到RS232的10腳和9腳，通過電平轉換后，RS232的7(TXD)、8(RXD)腳分別MC39i串口模塊的RXD、TXD引腳，實現單片機與MC39i的通信。單片機與MC39i通信時發(fā)送不同數據時，令不同的發(fā)光二極管導通，起顯示作用，單片機硬件連接如圖310所示。在實際的應用中，有非常多的單片機嵌入式系統(tǒng)需要與PC機通信，把檢測的數據、狀態(tài)傳送到PC機上，PC機做進一步地分析及保存；或由PC機實現對單片機嵌入式系統(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，必須經過電平轉換。數據通信電路以MAXIM公司的MAX232芯片為核心，實現電平轉換及串口通信功能。MAXIM公司的MAX232芯片包含兩路接收器和驅動發(fā)送器的RS232電平轉換芯片。該芯片內部有一個電源電壓變換器，可以把輸入+5V的電壓(TTL/CMOS電平)轉換成177。15V的RS232電平，同時也能把177。15V的RS232電平轉換成5V的TTL/CMOS輸出，因此采用此類芯片只需要單一的5V電源。它不僅能實現電平的轉換，同時也實現了邏輯的相互轉換（正邏輯負邏輯），其供電電壓為5V。 圖310 單片機硬件連接 軟件功能模塊設計與實現本設計軟件流程如圖311所示，當有人靠近熱釋電時，熱釋電模塊發(fā)出報警信號，單片機接收報警信號，啟動T0計數器計數功能，當T0計數器溢出中斷時，令變量CNT置1，單片機開始與MC39i通信，依據撥碼開關的設置，實現打電話或短信報警功能。ATmega16單片機可以設置內部晶振時鐘，為簡化電路，本設計選用內部時鐘，采用8MHz的晶振，需要用雙龍軟件對單片機的熔絲位進行燒寫。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的內部RC振蕩器提供固定的1/2/4/8MHz的時鐘，這些工作頻率是在5V，25℃下校準的。內部RC振蕩器的工作模式如表35所示，按表35對CKSEL熔絲位進行編程可以選擇內部RC時鐘，此時將不需要外部元件，在使用這些時鐘時，應當是未編程的，即CKOPT=1。當MCU完成復位后，硬件將自動地封裝校準值到OSCCAL寄存器中，從而完成對內部RC振蕩器的頻率校準。表35 內部RC振蕩器的工作模式表熔絲位（CKSEL3～1）工作頻率范圍（MHz）0001001000110100 檢測功能模塊設計與實現首先要對I/O口初始化，設置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的PB0口相連，當有人靠近熱釋電時，PB0口會接收到脈沖，脈沖頻率隨人體移動頻率的變化而變化。選用單片機的T/C0計數器功能，T/C0是一個8位加計數定時/計數器，T/C0工作在計數方式時，定義計數器為上升沿觸發(fā)，計數器從設定值開始進行加計數，計數到0xff后，下一個計數時鐘時溢出，置位中斷標志寄存器TIFR中的溢出中斷標志位，而后開始執(zhí)行中斷服務程序。由于T/C0是加計數，故實際的計數值為0xff減去計數初值。函數名稱：T0初始化void timer0_init(void){ TCCR0 = 0X00。//停止定時/計數器 TCNT0 = 0XFC。//初始值 TIMSK |= 0X01。//中斷允許 TCCR0 = 0X07。//啟動定時/計數器，上升沿觸發(fā)}開啟全局中斷，設定計數器初值,當單片機捕捉到一定次數上升沿的跳變后，計數器溢出，此時單片機執(zhí)行溢出中斷，令變量CNT加1。部分程序如下： 函數名稱：中斷初始化void init_devices(void){ CLI()。 //禁止中斷port_init()。timer0_init()。SEI()。//開啟中斷}函數名稱：T0溢出中斷pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:10void timer0_ovf_isr(void){ CNT++。}當CNT為1時，而后單片機通過串口向MC39i發(fā)送命令，當單片機發(fā)送完數據后則需把CNT置為2，否則單片機會一直執(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 信號檢測流程圖 無線通信功能模塊設計與實現單片機和手機module之間通過標準RS232串口連接，單片機向手機module發(fā)送一系列的AT(Attention)命令，就能達到控制手機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