【文章內(nèi)容簡介】 響應(yīng)入侵通信 104班，姓名 姜允鑫 （ 紅外防盜報警系統(tǒng) ） 8 者在所防范區(qū)域內(nèi)移動時所引起的紅外輻射變化，并能使監(jiān)控報警器產(chǎn)生報警信號，從而完成報警功能。 3） PIR 結(jié)構(gòu)特性及安裝 圖 22 PIR 結(jié)構(gòu) 圖 22是一個 雙探測元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。使用時Ｄ端接電源正極，Ｇ端接電源負(fù)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(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補(bǔ)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，它的探測波長范圍為０．２～２０μｍ。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 。 通信 104班，姓名 姜允鑫 （ 紅外防盜報警系統(tǒng) ） 9 當(dāng)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，然后使該信號先通過一個由 Ｃ１、Ｃ２、Ｒ１、Ｒ２ 組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為 １６Ｈｚ ，下限截止頻率為０．１６Ｈｚ 。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，通常為 ０．１～１０Ｈｚ左右），所以應(yīng)對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進(jìn)行放大。本設(shè)計運(yùn)用集成運(yùn)算放大器 ＬＭ３２４ 來進(jìn)行兩級放大，以使其獲得足夠的增益。 本設(shè)計所用的熱釋感器就采用這種 雙探測元的結(jié)構(gòu) 。 其工作電路原理及設(shè)計電路如 圖 13 所示 , 在 VCC 電源端［ 2］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(dāng)檢測到人體移動信號時，電荷信號經(jīng)過 FET 放大后，經(jīng)過C2， R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過 NPN 的轉(zhuǎn)化，輸出 OUT 為低電平 。 RSY2 Y1R1 R2 C2 C1 R3 R4 Q2N P NQ1F E TV c c V C C3v 12vOUT 圖 23 熱釋電紅外傳感器 原理圖 雙探測 熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) ： 本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價格低廉。 通信 104班，姓名 姜允鑫 （ 紅外防盜報警系統(tǒng) ） 10 缺點(diǎn) ：（ 1） .容易受各種熱源、光源干擾。 （ 2） .被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。 （ 3） .易受射頻輻射的干擾。 （ 4） .環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度降 低 ，有時造成短時失靈?？垢蓴_性能 ： a、防小動物干擾：探測器安裝在推薦地使用高度，對探測范圍內(nèi)地面上 地小動物，一般不產(chǎn)生報警。 b、抗電磁干擾：探測 器的抗電磁波干擾性能符合 GB10408 中 要求， 一般手機(jī)電磁干擾不會引起誤報。 c、抗燈光干擾：探測器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受 3米外 H4 鹵素?zé)敉高^ 玻璃照射 ,不產(chǎn)生報警。 4） 紅外線熱釋電傳感器的安裝要求 紅外線熱釋電人體傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系。正確的安裝應(yīng)滿足下列條件： 紅外線熱釋電傳感器應(yīng)離地面 米。 紅外線熱釋電傳感器遠(yuǎn)離空調(diào) , 冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。 紅外線熱釋電傳感器探測范圍內(nèi)不得隔屏、家 具、大型盆景或其他隔離物。 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(qiáng)氣流活動的地方。 紅外線熱釋電傳感器對人體的敏感程度還和人的運(yùn)動方向關(guān)系很大。紅外線熱釋電傳感器對于徑向移動反應(yīng)最不敏感 , 而對于橫切方向 (即與半徑垂直的方向 )移動則最為敏感 . 在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán)。 [2] AT89S51 單片機(jī)概述 1） AT89S51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 通信 104班，姓名 姜允鑫 （ 紅外防盜報警系統(tǒng) ） 11 AT89S51 單片機(jī)是美國 Atmel 公司生產(chǎn)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ EPROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大。AT89S51 單片機(jī)可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 圖 31為 AT89S51 單片機(jī)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(jī)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(shù)器、串行口等，各部分通過內(nèi)部總線相連。下面介紹幾個主要部分。 外時鐘源 外部事件數(shù) 外中斷 控制 并行口 串行通信 圖 24 AT89S51 功能方塊圖 （ 1） . 中央處理器（ CPU） 中央處理器是 單片機(jī)最核心的部分，是單片機(jī)的大腦和心臟，主要完成運(yùn)算和控制功能。 AT89S51 的 CPU 是一個字長為 8 位的中央處理單元，即它對數(shù)據(jù)的處理是振蕩器和時序 OSC 程序存儲器 4 KB ROM 數(shù)據(jù)存儲器 256 B RAM/SFR 定時器 /計數(shù)器 2 16 AT89S51 CPU 64 KB 總線 擴(kuò)展控制器 可編程 I/O 可編程全 雙工串行 口 內(nèi)中斷 通信 104班，姓名 姜允鑫 （ 紅外防盜報警系統(tǒng) ） 12 按字節(jié)為單位進(jìn)行的。 （ 2） . 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部 RAM） AT89S51 中共有 256 個 RAM 單元，但其中能作為寄存器供用戶使用的僅有前面128個，后 128 個被專用寄存器占用。 （ 3） . 內(nèi)部程序存儲器（內(nèi)部 ROM） AT89S51 共有 4 KB 掩膜 ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)等。 （ 4） . 定時器 /計數(shù)器 AT89S51 共有 2 個 16 位的定時器 /計數(shù)器，可以實現(xiàn)定時和計數(shù)功能。 （ 5） . 并行 I/O 口 AT89S51 共有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3口），可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入、輸出。 （ 6） . 串行口 AT89S51 有 1 個全雙工的可編程串行口，以實現(xiàn)單片機(jī)和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。 （ 7） . 時鐘電路 AT89S51 單片機(jī)內(nèi)部有時鐘電路，但晶振和微調(diào)電容需要外接。時鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時鐘脈沖序列。 （ 8） . 終端系統(tǒng) AT89S51 的中斷系統(tǒng)功能較強(qiáng)，可以滿足一般控制應(yīng)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(nèi)部中斷源，即 2 個定時 /計數(shù)中斷，1個串行口中斷。 由上所述， AT89S51 雖然是一塊芯片，但它包括了構(gòu)成計算機(jī)的基本部件，因此可以說它是一臺簡單的計算機(jī)。 AT89S51 較詳細(xì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 圖 25 所示。 通信 104班，姓名 姜允鑫 （ 紅外防盜報警系統(tǒng) ） 13 圖 25 AT89S51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 2） 管腳說明 ATMEL 公司 的 AT89S51是一種高效微控制器 。采用 40 引腳雙列直插封裝（ DIP）形式，如 圖 16所示。 AT89S51 單 片機(jī)是高性能單片機(jī)，因為受引腳數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。 通信 104班，姓名 姜允鑫 （ 紅外防盜報警系統(tǒng) ） 14 圖 26 DIP 封 裝 引 腳 圖 圖 27 SMT 的 封 裝 圖 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義 為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)通信 104班，姓名 姜允鑫 （ 紅外防盜報警系統(tǒng) ） 15 FIASH 進(jìn)行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口 緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口： P3 口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當(dāng) P3口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故 。 P3 口也可作為 AT89S51 的一些特殊功能口，如下表所示： P3 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0外部輸入） T1（記時器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存 儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許 端 的輸出電平用于鎖存地址的地通信 104班，姓名 姜允鑫 （ 紅外防盜報警系統(tǒng) ） 16 址 字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時 ， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號 端 。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 總體設(shè)計 從設(shè)計的要求來分析該設(shè)計須包含如下結(jié)構(gòu)： 熱釋電紅外傳探頭電路 、報警 電路、單片機(jī)、復(fù)位電路、 LED 顯示控制電路 及相關(guān)的控制管理軟件組成 ；它們之間的構(gòu)成框圖如 圖 28總體設(shè)計框圖所示： 圖 28 總體設(shè)計框圖 CPU AT89 S51 復(fù)位電路 信號檢測電路 LED 數(shù)字顯示 報警執(zhí)行電路 LED 發(fā)光顯示 放大 驅(qū)動 驅(qū)動 驅(qū)動 通信 104班，姓名 姜允鑫 （ 紅外防盜報警系統(tǒng) ） 1