【文章內容簡介】 隔離物。（4）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。熱釋電紅外線傳感器簡介熱釋電紅外線傳感器是80年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件，它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉化成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路，如作電源開關控制、防盜防火報警、自動檢測等。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。 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的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。在每個探測器內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，以抑制由于自身溫度升高而產生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出1020米范圍內人的行動。菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強其能量幅度。人體輻射的紅外線中心波長為910um。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，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，經信號處理而輸出電壓信號。在該探測技術中，所謂“被動”是指探測器本身不發(fā)出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量變化來完成探測目的。被動紅外報警器的特點是能夠響應入侵者在所防范區(qū)域內移動時所引起的紅外輻射變化，并能使監(jiān)控報警器產生報警信號，從而完成報警功能。 PIR結構特性及安裝使用時D端接電源正極，G端接電源負極，S端為信號輸出。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內部相互抵消的原理來使傳感器得到補償。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外。當人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號，然后使該信號通過一個由CCRR2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為16Hz。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱（通常僅有１mV左右），而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，），所以應對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進行放大。本設計運用集成運算放大器LM317來進行兩級放大，以使其獲得足夠的增益。本設計所用的熱釋感器就采用這種雙探測元的結構。其工作電路原理及設計電路如圖25所示, 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，電荷信號經過場效應管FET放大后，經過C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再經過三極管Q2的轉化，輸出OUT為低電平。圖25 熱釋電紅外傳感器原理圖圖26 菲涅爾透鏡被動紅外探測器光學系統(tǒng)的類型被動紅外探測器光學系統(tǒng)包括菲涅爾透鏡、拋物面反射鏡、遮擋片三種類型。圖28 雙元紅外傳感器示意圖菲涅爾透鏡作用有兩個：一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射（反射）在PIR上；第二個作用是將警戒區(qū)內分為若干個明區(qū)和暗區(qū)。 菲涅爾透鏡是凸透鏡，將物體的紅外影像投射在熱電元件表面。熱釋電紅外傳感器其熱釋電器件及前置放大電路封裝在圓型金屬帽內，金屬帽頂部方型開孔鑲嵌有抗冷白光的硅紅外濾光片，底部有金屬引腳，分別為電源引腳，地線引腳，熱電信號輸出腳。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，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：（1）本身不發(fā)射任何類型輻射，安全可靠；（2）價格低廉。缺點主要為：（1）容易受各種熱源、陽光源干擾；（2）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；（3）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品誤報和漏報現象。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。產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，所以產品安裝時要注意入侵方向與探測器視場的夾角，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。 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：（1）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。（2）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。單片機的運行速度也較高。（3）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。（4）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。（5）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：（1）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；（2）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；（3）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；（4）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。ST89C52單片機的結構ST89C52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS 51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的ST89C52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。ST89C52具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內程序存儲器，128 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數器,2個 全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內時鐘振蕩器。此外，ST89C52設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數器，串行口，外中斷 系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存RAM的數據，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三 種封裝形式，以適應不同產品的需求。圖29為ST89C52單片機的基本組成功能方塊圖。有圖可見，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/計數器、串行口等，各部分通過內部總線相連。下面介紹幾個主要部分。圖29 ST89C52 功能方塊圖（1）中央處理器（CPU）中央處理器是單片機最核心的部分，是單片機的大腦和心臟，具有運算和控制功能。ST89C52的CPU是一個字長為8位的中央處理單元，即它對數據的處理是按字節(jié)為單位進行的。（2）數據存儲器（內部RAM）芯片中共有256B的RAM單元，但其中后128個單元（80H0FFH）被專用寄存器占用，能作為寄存器提供用戶使用的只是前128個單元（007FH），用于存放可讀寫的數據。因此常說的內部數據存儲器是指前128個單元，簡稱內部RAM。（3）程序存儲器（內部ROM）芯片內部有4 KB的掩膜ROM，可用于存放程序、原始數據和表格等，因此稱為程序存儲器，簡稱內部ROM。（4）定時器/計數器出于控制應用的需要，芯片內部共有兩個16位的定時器/計數器以實現定時或計數功能，并以其定時或計數結果對單片機進行控制。（5）并行I/O 口ST89C52共有4 個8 位的I/O口（P0、PPP3口），可以實現數據的并行輸入/輸出。（6）串行口ST89C52有1 個全雙工的可編程串行口，以實現單片機和其他設備之間的串行數據傳送。該串行口功能較強，既可以作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可以作為同步移位寄存器使用。（7）中斷控制系統(tǒng)ST89C52 的中斷系統(tǒng)功能較強，可以滿足一般控制應用的需要。它共有5 個中斷源：2 個外部中斷源/INTO和/INT1 ；3 個內部中斷源，即2個定時/計數中斷，1個串行口中斷。（8）時鐘電路ST89C52 單片機芯片內部有時鐘電路，但石英晶體和微調電容需要外接。時鐘電路為單片機產生時鐘脈沖序列，系統(tǒng)允許的最高晶振頻率為12MHz。（9）內部總線上述部件只有通過內部總線將其連接起來才能構成一個完整的單片機系統(tǒng)?？偩€在圖中以帶箭頭的空心線表示。系統(tǒng)的地址信號、數據信號和控制信號分別通過系統(tǒng)的三大總線—地址總線、數據總線和控制總線進行傳送，總線結構減少了單片機的連線和引腳，提高了集成度和可靠性。由上所述，ST89C52雖然是一塊芯片，但它包括了構成計算機的基本部件，因此可以說它是一臺簡單的計算機。ST89C52 較詳細的內部結構如 圖 210 圖 210 ST89C52 內部結構框圖ST89C52的特點：ST89C52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：（1）4K字節(jié)閃爍存儲器(FLASH)，可進行1000次寫、擦除操作。（2）靜態(tài)操作，外接OHZ24MHZ晶振。（3）三層程序存儲器瑣。（4）128字節(jié)內部數據存儲器(RAM)。（5）32跟可編程輸/輸出線。（6）兩個6位定時/計數器。（7）六個中斷源。（8）一個可編程串口。（9）支持低功耗模式和掉電模式。下面我們介紹一下ST89C52的引腳，ST89C52引腳排列如圖211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。