【文章內(nèi)容簡介】 極管驅(qū)動。三極管的特性主要是放大，三極管構成的級數(shù)越多，放大的倍數(shù)越大。而且三極管成本低、體積小，不需要任何程序處理。但一個三極管放大的倍數(shù)不能達到驅(qū)動電機的理想效果，設計中至少需要2個以上，而且三極管容易溫漂，這樣一來電路參數(shù)繁雜，參數(shù)易變。方案三：使用L298N ，其是一種雙H橋電機驅(qū)動芯片，其中每個H橋可以供應2A的電流，邏輯部分5v供電，接受5vTTL電平。在一般情況下，功率部分的電壓應大于6V，否則芯片可能不能正常工作。對于以上方案進行分析擬定方案三，采用L298N作為驅(qū)動模塊。L298N原理圖，： L298N原理圖 XM15B藍牙串口模塊本設計所用的藍牙串口硬件兼容Arduino,設置好所需的模式后，與Android系統(tǒng)的手機進行連接，因為本系統(tǒng)用到的藍牙模塊與iOS系統(tǒng)的手機不兼容。本模塊的原理。①+EDR，內(nèi)置電源防反接保護電路，內(nèi)置電源管理芯片，供電電壓范圍為3V到6V。②，內(nèi)置TTL信號電平轉(zhuǎn)換電路，兼容5V的信號，TXD高電平輸出電壓VCC。③。波特率9600，配對碼是1234，工作模式從機。④它的最大發(fā)射功率為+10db。⑤其最大通訊距離為30米。⑥采用兼容CSR的主流藍牙芯片，通過了藍牙BQB認證。⑦其可以快速啟動。⑧內(nèi)置硬件看門狗，其永不死機。⑨它的兼容性更好，能夠與Windows自帶協(xié)議棧、Android等系統(tǒng)兼容，幾乎兼容所有版本的Android。⑩內(nèi)置RC復位電路，復位穩(wěn)定可靠，無須外部復位電路。XM15B藍牙模塊運行狀態(tài)①跳變時，其模塊處于搜索或等待被連接狀態(tài)。②當LED常亮時，固定高，其已與配對模塊建立連接。③當LED不亮時，固定低，其已關機。 藍牙串口APP概述打開此系統(tǒng)應用到的藍牙串口APP，出現(xiàn)一個界面，界面上有：①模式：模式有會話模式和接受模式，選擇為接受模式。②串口延遲：有0ms,10ms,20ms,30ms,50ms,100ms,200ms,300ms,500ms,1000ms十個選擇。串口延遲時間選擇為50ms。③有Hex顯示、Hex發(fā)送、發(fā)送新行，這里的Hex是十六進制的意思。④有連接、清空、發(fā)送。： 藍牙串口APP使用界面圖 PID的工作原理PID控制是傳統(tǒng)經(jīng)典控制理論中很重要的一種控制方法17]。 PID閉環(huán)系統(tǒng)的原理是用給定減測量,得出一個偏差進行控制，在典型PID系統(tǒng)中P、I、D是并聯(lián)作用的，P直接使偏差乘以一個比例系數(shù)輸出，當沒有誤差時，控制器輸出也為0該調(diào)解屬有差調(diào)節(jié)。I是偏差積分，也就是說偏差變大的時候，控制器的輸出增量就大，誤差為沒有時，I輸出就保持不變屬無差調(diào)節(jié)。D是是求出其變化率，在控制作用中起到超前控制的效果。PID控制器的公式為：采用PID控制，比例項使系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速誤差迅速做出反應，積分項消除系統(tǒng)轉(zhuǎn)速的靜差，微分項根據(jù)誤差的變化率預測出下一周期的輸出，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應速度18]。 HCSR501 人體紅外感應模塊所謂感應器技術，就是某一器件能夠感受到所規(guī)定的被測量的一些信息量并能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換出信號的器件或裝置技術。通常這一器件是由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路這三部分所組成，敏感元件的作用是就是做感應，直接去感受被測物所需要測量的物理量；而轉(zhuǎn)換元件就是將感應元件所測量到得到的物理量信號等非電信號轉(zhuǎn)換成電信號（電流、電壓等）；基本轉(zhuǎn)換電路就是完成這一轉(zhuǎn)換過程所需要的電路（物理信號→電信號）?？偟膩碚f感應器的作用可以總結(jié)為：采集信息→信息的轉(zhuǎn)換→轉(zhuǎn)換信息的輸出。每一個正常的人的體溫都是恒定的，大概在36到37攝氏度左右，在個溫度人體會發(fā)出一個特定的紅外輻射能量，它是波長大概為10um左右的紅外線，正是這個特定的紅外輻射能區(qū)分了人和其他生物，這減小了系統(tǒng)的誤報。而紅外探測器是感應器眾多類型當中的一種，它是將紅外感應器感應到的紅外輻射信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出的器件19]。對于目前所使用的紅外探測器，總結(jié)的有以下幾方面的優(yōu)點： a. 適應性強，它能夠適用與各種環(huán)境，包括高溫、潮濕。雷電等惡劣環(huán)境； b. 體積小，隱蔽性好， c. 抗干擾能力強 （1）紅外探測器的原理其實紅外探測器就是一種將紅外輻射能轉(zhuǎn)換為電能的一種感應轉(zhuǎn)換器，他的主要作用就是講接收到的紅外輻射能量轉(zhuǎn)換為我們?nèi)祟惪梢愿惺艿降幕蛘弑阌谟^察和測量的電信號或以及其他形式變現(xiàn)出來。根據(jù)能量守恒定力和能量的轉(zhuǎn)換方式紅外探測器可大致分為以下這兩大類：熱探測器和光子探測器。 （2）紅外探測器的分類 紅外探測器的種類各式各樣，功能各有所長，其分類方式也有多種。 我們可以按照其探測手段的不同來分類，可以分為被動式紅外探測器、主動式紅外探測器和被動、主動結(jié)合的多技術復合入侵報警器。以下將簡單介紹這三種探測器。在市面上我們能夠經(jīng)常聽到一種報警器就是熱釋電紅外入侵報警器，其實它就是被動式紅外探測器的一種，這一技術主要是利用紅外光敏元件將活動的生物體發(fā)出的微小的紅外輻射能量轉(zhuǎn)換為我們?nèi)祟愃鼙鎰e觀察的電信號，期間將這一信號經(jīng)過放大等處理之后，它的精確性得以給提高。它的組成主要有以下這幾部分，光學系統(tǒng)、紅外傳感器和信息處理。光學系統(tǒng)分類又是各式各樣的，但是目前與紅外傳感器能夠匹配的就有反射式、透射式和折射式這三種。反射式系統(tǒng)在這三種系統(tǒng)之中是體積最大的一個，尤其是他的紅外傳感器是放置在鏡片前面的，很不利于密封和隱藏；在抗干擾方面：防塵，防潮，防水，抗擊打等這幾方面都是比較差，所以將它作為紅外傳感的剛學系統(tǒng)是非常不理想的。相反的是，透射式光學系統(tǒng)的體積非常小，在這三種系統(tǒng)中密封性最為強，其性能的穩(wěn)定也是得到人們的肯定，更為重要的是它的價格較為低廉，正是因為這樣，它是目前國內(nèi)外人們目前最為喜愛的用于紅外防盜的光學系統(tǒng)。
接下來將簡單的描述一下它的工作原理：光學系統(tǒng)中主要是利用了菲涅爾透鏡，將已經(jīng)組合好的菲涅爾透鏡設置好一定的距離和視場并將其設定為警戒區(qū)域，利用這一功能監(jiān)視警戒區(qū)域內(nèi)的紅外輻射能量的變化。如果沒有人非法入侵到監(jiān)視區(qū)域時，監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的紅外輻射場是處于穩(wěn)定狀態(tài)的，此時的紅外傳感器感應不到有異常情況所以將沒有任何信號輸出，即無動作；到有人非法入侵到監(jiān)控區(qū)域時，此時被監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的紅外輻射場一定會發(fā)生變化，此時這種變化馬上會給被經(jīng)過巧妙設計的多視場組合菲涅爾透鏡會聚，敏感的紅外傳感器接收到這一信息后迅速將這種變化處理并轉(zhuǎn)換為電信號，然后傳送到聲光報警電路中進行報警。假如系統(tǒng)是聯(lián)網(wǎng)的，這一信號將會傳送到主任的手機上或監(jiān)控中心乃至警察局，并顯示出報警地點。
主動式紅外入侵報警與被動式相比較，它具有一些更加優(yōu)越的優(yōu)點：靈敏度高，探測距離遠，抗干擾能力強，適應能力好（對氣候與氣象變化）。根據(jù)以上特點可以總結(jié)出主動式紅外入侵報警器是比較在室外或者室內(nèi)以及一些特殊的場合使用。但是凡事都有兩面性，主動式的紅外入侵報警器也有不如被動式的地方，比如它的廣角是不夠被動式的寬廣，使得其所布放的區(qū)域比較小，安裝的也不如被動式的簡單，價格也稍微的高一些。在上面兩段所敘述的主動式入侵防盜報警器和被動式報警器都是利用了傳感器來警報的。雖然說這兩種方式相對來說都是結(jié)構簡單而且價格低廉，但是它們還是過于簡便導致其抗干擾性能不夠強，容易受到各種外界因數(shù)的影響，例如外界的溫度、濕度，晝夜變化，電磁場的干擾，以及一些非人類的活動造成的影響，在這一系列的外界干擾會使得系統(tǒng)的誤報率大大的增加，影響了其正常的使用。因此，可以使用多種技術復合的方式，增強系統(tǒng)的功能以及穩(wěn)定性，互相互補，來解決誤報這一難題。所謂多技術復合入侵報警器就是將兩種或兩種以上的探測技術相互結(jié)合在一起，并且以“相與”的關系來觸發(fā)報警裝置，即只有當兩種或兩種以上探測器同時或相繼在短暫時間內(nèi)都探測到入侵目標時才發(fā)出報警信號。正是這樣的結(jié)合，結(jié)合了各種方式的有點，大大的提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性，在雙探測技術的防盜報警器中，就以熱釋電紅外一微波雙探測技術組合的誤報率最低。
所以本設計將選擇使用HCSR501人體感應模塊作為本設計的紅外防盜感應模塊。 HCSR501電氣參數(shù) (1)功能特點: 全自動感應:活動的生物體（人）進入其感應范圍則會感應到紅外輻射能的變化并輸出高電平；當活動的生物體（人）離開感應范圍后經(jīng)未感應到感應區(qū)域的紅外輻射能發(fā)現(xiàn)變化，過了一定的延時時間，關閉輸出高電平改為輸出低電平。光敏控制（默認無設置）：具有光感應控制功能，可設置只是在晚上或者陰天光線弱的時候才工作進行感應。溫度補償(默認無設置)：在夏天的時候隨著環(huán)境問的的升高，對應的探測距離會變短變短，溫度補償可作一定的性能補償使減小其感應距離的縮小。兩種觸發(fā)方式：（H和L可跳線選擇）a、不可重復觸發(fā)方式（L）: 在已經(jīng)觸發(fā)了感應器感應并且輸出高電平之后，此時無論觸發(fā)者是否離開了感應區(qū)域，在過了一段緩沖時間之后它自動會將輸出高電平轉(zhuǎn)為低電平，不繼續(xù)觸發(fā)報警工作。
b、可重復觸發(fā)方式（H）： 在已經(jīng)觸發(fā)了感應器感應并且輸出高電平之后，在氣設置的緩沖時間之內(nèi)，如果被測物還繼續(xù)停留在檢測區(qū)域，則感應器將繼續(xù)檢測到這一信號并一直發(fā)出高電平，直到觸發(fā)者離開了檢測區(qū)域并過了緩沖時間后才會改輸出高電平為低電平，并恢復待機狀態(tài)。具有感應封鎖時間(默認設置:)工作電壓范圍寬：。低功耗:其靜態(tài)電流小于50uA，特別適合干電池供電或者USB的自動控制產(chǎn)品。輸出高電平信號：可方便與各類電路實現(xiàn)對接。
(2)使用說明: 初始化，在系統(tǒng)通電之后，紅外傳感器不會馬上進入工作狀態(tài)，而是要過了大概60秒的初始化時間后才進入待機狀態(tài)，并準備工作。 盡量避免可控的外界干擾，例如燈光、風等，它們會產(chǎn)生干擾型號，并影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果系統(tǒng)的安裝位置選取得當這是可以避免的。感應模塊采用雙元探頭，探頭的窗口為長方形，雙元（A元B元）位于較長方向的兩端。為了增加感應角度范圍，本模塊采用圓形透鏡，也使得探頭四面都感應，但左右兩側(cè)仍然比上下兩個方向感應范圍大、靈敏度強，安裝時仍須盡量按其最大感應范圍來安裝。本熱釋電紅外感應器的的透鏡是采用圓形的，其目的是增大其感應角度的范圍，盡可能的使四面八方都能感應的到，但是其中心還是比左右兩側(cè)探測的距離長和靈敏，所以在我們對其進行安裝的時候應該利用這一特點是其功能最大化。第四章 軟件系統(tǒng)設計及MATLAB仿真第四章 軟件系統(tǒng)設計及MATLAB仿真 系統(tǒng)所用軟件說明用Arduino編寫程序及畫PCB圖：”Arduino”源自十一世