【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 菲涅爾透鏡的原理基于菲涅爾波帶片，菲涅爾波帶片具有類似透鏡的作用，它可以使入射光匯聚起來(lái)，產(chǎn)生極大的光強(qiáng)。它也有類似于透鏡的成像公式 ，式中 為光源到波帶的距離， 為透鏡中心到像點(diǎn)的距離 （ 透鏡半徑、 為波帶數(shù)、 為入射光波長(zhǎng)）。但波帶片與透鏡有個(gè)重要的區(qū)別，即一個(gè)波帶片有很多焦點(diǎn)，上 式給出的是它的主焦點(diǎn)，除此之外，還有一系列的次焦點(diǎn)，在其對(duì)稱位置（即 ）還存在著一系列虛焦點(diǎn) [6]。 紅外熱式電感應(yīng)模塊 通過(guò)上述介紹可知，熱釋電紅外傳感模塊是一種能檢測(cè)人或物體所發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器 ， 型號(hào)為 HCSR501，外形圖如圖 所示： 圖 熱釋電紅外傳感模塊外形圖 由圖 可知， HCSR501(為上圖中黃色的元器件 )具有延時(shí)調(diào)節(jié)和距離調(diào)節(jié) 的作用。 為檢測(cè)準(zhǔn)確起見，將紅外檢測(cè)模塊配有 360 度菲涅爾透鏡，模塊背面焊有高電平 、低電平以及輸出端三個(gè)端口。 所用人體熱釋紅外模塊采用低功耗穩(wěn)壓器件 7133A1，可以保證在很寬的輸入電壓下穩(wěn)定提供 的工作電壓，確保模塊能正常工作。模塊有三個(gè)輸出腳，標(biāo)有 OUT 的是輸出腳。而且，上圖中右上角的三個(gè)排線是一個(gè)檢測(cè)方式切換跳線，上面是 L,底下是 H，當(dāng)中間和 H 相連為可重復(fù)觸發(fā)方式，即感應(yīng)輸出高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動(dòng)，其輸出將一直保持高電平，知道人離開后才延遲將高電平變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測(cè)到人體的每一次活動(dòng) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 6 頁(yè) 共 32 頁(yè) 后會(huì)自動(dòng)順延一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并且以最后一次活動(dòng)的時(shí)間 為延遲時(shí)間的起始點(diǎn)）；切換為中間和 L 連接時(shí)，為不可重復(fù)觸發(fā)模式，這種模式下感應(yīng)輸出高電平后，延時(shí)時(shí)間段結(jié)束，輸出將自動(dòng)從高電平變?yōu)榈碗娖?。其中，紅外傳感器參數(shù)如表 所示： 表 紅外傳感器技術(shù)參數(shù) 產(chǎn)品型號(hào) HCSR501 工作電壓范圍 直流電壓 靜態(tài)電流 50uA 電平輸出 高 觸發(fā)方式 L 不可重復(fù)觸發(fā) H 重復(fù)觸發(fā) 延時(shí)時(shí)間 5200S(可調(diào) )可制作范圍零點(diǎn)幾秒 幾十分鐘 封鎖時(shí)間 (默認(rèn) )可制作范圍零點(diǎn) 幾秒 幾十秒 電路板外形尺寸 32mm*24mm 感應(yīng)角度 100 度錐角 工作范圍 15— +70 度 感應(yīng)透鏡尺寸 直徑： 23mm(默認(rèn)） 信號(hào)處理電路 本設(shè)計(jì)采用 BIS0001 來(lái)完成對(duì)熱釋電傳感器輸出信號(hào)的處理。 1） BIS0001 簡(jiǎn)介及工作原理 BISS0001 是一款 :有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路， 它是 以熱釋電紅外傳感器和少量外界元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動(dòng)快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、 庫(kù)房及家庭的國(guó)道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng) [7]。 BIS0001 芯片管腳如圖 所示 : BISS0001 也具有具有以下特點(diǎn)： （ 1）數(shù)?；旌?。 （ 2）具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器； （ 3）內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾； （ 4）內(nèi)設(shè)延時(shí)時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器； （ 5）采用 16 腳 DIP 封裝。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 7 頁(yè) 共 32 頁(yè) 圖 BIS0001 芯片管腳圖 BIS0001 是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、 延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。它通過(guò)放大器將傳感器信號(hào)進(jìn)行放大，通過(guò)比較器等使信號(hào)能夠穩(wěn)定的輸出到單片機(jī)中。 2）信號(hào)處理電路 圖 BIS0001 內(nèi)部電路圖 圖 典型應(yīng)用電路電路 BISS0001 的典型應(yīng)用電路如圖 所示。結(jié)合圖 講，運(yùn)算放大器 OP1 將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由 C3 耦合給運(yùn)算放大器 OP2 進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器 COP1 和 COP2 構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào) Vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào) Vo 經(jīng)晶體管 T1 放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。 R3 為光敏電阻，用來(lái)檢測(cè)環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮， R3 的電阻值會(huì)降低，使 9 腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào) Vs。 SW1 是工作方式選擇開關(guān)，當(dāng) SW1 與 1端連通時(shí)，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng) SW1 與 2 端連通時(shí)，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。輸出延遲時(shí)間 Tx 由外部的 R9 和 C7 的大小調(diào)整，值為 Tx≈ 24576xR9C7；觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti由外部的 R10 和 C6 的大小調(diào) 整，值為 Ti≈ 24xR10C6。在信號(hào)處理電路中經(jīng)常用到放大電路，它可以將微弱信號(hào)通過(guò)晶體管效應(yīng)放大從而方便對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行各種處理。其中表 為 BISS0001 管腳說(shuō)明： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 8 頁(yè) 共 32 頁(yè) 表 BISS0001 管腳說(shuō)明 ： 引腳 名稱 I/O 功能說(shuō)明 1 A I 可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。 2 VO O 控制信號(hào)輸出端。由 VS 的上跳變沿觸發(fā)， 使 V0 輸出從低到高時(shí)視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間 Tx之外和無(wú) VS 的上跳變沿電平狀態(tài)。 3 RR1 輸出延遲時(shí)間 Tx調(diào)節(jié)端。 4 RC1 輸出延遲時(shí)間 Tx調(diào)節(jié)端。 5 RC2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti調(diào)節(jié)端。 6 RR2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti調(diào)節(jié)端。 7 VSS 工作電源負(fù)極。 8 VRF I 參考電壓及復(fù)位輸出端；通常接 VDD。 9 VC I 觸發(fā)禁止端；當(dāng) VcVR 時(shí)允許觸發(fā)。 (VR≈ ) 10 IB 運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端。 11 VDD 工作電源正極。 12 2OUT O 第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端。 13 2IN I 第二級(jí)運(yùn)算放大器的反向輸出端。 14 1IN+ I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸出端。 15 1IN I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸出端。 16 1OU O 第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端。 單片機(jī)控制模塊 在此模塊中，利用型號(hào)為 STC89C52 的單片機(jī)作為核心控制部件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)人為非法入侵信號(hào)的接收及控制 GSM 模塊進(jìn)行發(fā)送短信 報(bào)警 和聲光報(bào)警 。此外， 其 還具有其自身的復(fù)位電路和晶振電路。 單片機(jī) STC89C52 簡(jiǎn)介 STC89C52 單片機(jī)是與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令集和輸出管腳相兼容的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)，具有速度高，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) [8]。 主要特性如下： 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)， 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051： 工作電壓寬達(dá) ~； 工作頻率范圍為 0~40MHz，相實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié)； 片上集成 512 字節(jié) RAM； 通用 I/0 口（ 32 個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需要加上拉電阻； ISP(在系統(tǒng)可編程 )/IAP(在應(yīng)用可編程 )，不需要專用的編程器和仿真器，可以通過(guò)串口直接下載用戶程序，數(shù)秒之內(nèi)即可完成； 具有 EEPROM 功能； 具有看門狗功能； 共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路； 通用異步串行口。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 9 頁(yè) 共 32 頁(yè) 工作模式： 掉電模式：典型功耗 ,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行源程序； 空閑模式：典型功耗 2mA； 正常工作模式：典型功耗 4mA~7mA。 STC89C521234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 04 03 93 83 73 63 53 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 42 32 22 1 T 2 / P 1 . 0T 2 E X / P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3 P 1 . 4 P 1 . 5 P 1 . 6 P 1 . 7 R S T R X D / P 3 . 0 T X D / P 3 0 1 I N T 0 / P 3 . 2 I N T 1 / P 3 . 3 T 0 / P 3 . 4 T 1 / P 3 . 5 W R / P 3 . 6 R D / P 3 . 7 X T A L 2 X T A L 1 V S SV C CP 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2P 0 . 3 / A D 3P 0 . 4 / A D 4P 0 . 5 / A D 5P 0 . 6 / A D 6P 0 . 7 / A D 7E AA L E / P R O GP S E NP 2 . 7 / A 1 5P 2 . 6 / A 1 4P 2 . 5 / A 1 3P 2 . 4 / A 1 2P 2 . 3 / A 1 1P 2 . 2 / A 1 0P 2 . 1 / A 9P 2 . 0 / A 8 圖 STC89C52C 單片機(jī)管腳圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖 所示： 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 1)復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)常常有上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方法。所謂上電復(fù)位，是指計(jì)算機(jī)加電瞬間，要在 RST 引腳上出現(xiàn)大于 10ms 的正脈沖，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。按鈕復(fù)位是指在用戶按下 “復(fù)位 ”按鈕，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位時(shí)靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。上電時(shí)， +5V 電源立即對(duì)單片機(jī)芯片進(jìn)行供電，同時(shí)經(jīng) R1 對(duì) C1 充電。 C1 上電壓建立的過(guò)程就產(chǎn)生一定寬度的負(fù)脈沖，經(jīng)過(guò)反相后， RST 上出現(xiàn)正脈沖，使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了上電復(fù)位。按鈕按下時(shí)， RST 上同樣出現(xiàn)P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6RS T( RXD ) P 3 . 0( TXD ) P 3 . 1( IN T 0 ) P 3 . 2( IN T 1 ) P 3 . 3( T 0 ) P 3 . 4( T 1 ) P 3 . 5( WR ) P 3 . 6( RD ) P 3 . 7XTAL 2XTAL 1G NDVCCP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7EA / VP PALE / P RO GP SENP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0ST C 89 C 52U 1VCC123456781011P 1 . 79121314151617181920