【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)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(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70分貝以上，這樣就可以測(cè)出 10~20 米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。 菲涅 爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的 “ 盲區(qū) ” 和 “ 高靈敏區(qū) ” ，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從 “ 盲區(qū) ” 進(jìn)入 “ 高靈敏區(qū) ” ，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。 人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為 9~10um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在 ~20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長(zhǎng)范圍為 7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)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(cè)人體輻射的紅外線傳感器 。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi) ， 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(jīng)信號(hào)處理而輸出電壓信號(hào)。 在該探測(cè)技術(shù)中，所謂“被動(dòng)”是指探測(cè)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(cè)目的。被動(dòng)紅外報(bào)警器的特點(diǎn)是能夠響應(yīng)入侵者在所防范區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)所引起的紅外輻射變化，并能使監(jiān)控報(bào)警器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報(bào)警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 6 從而完成報(bào)警功能。 3） PIR 結(jié)構(gòu)特性及安裝 圖 12 PIR 結(jié)構(gòu) 圖１ 2是一個(gè)雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。使用時(shí)Ｄ端接電源正極，Ｇ端接電源負(fù)極，Ｓ端為信號(hào)輸出。該傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)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(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補(bǔ)償。對(duì)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(gè)探測(cè)元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)。制造熱釋電紅外探測(cè)元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為０．２～２０μｍ。為了對(duì)某一波長(zhǎng)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(zhǎng)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(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(cè)元上時(shí)，電路中的傳感器將輸出電壓信號(hào)，然后使該信號(hào)先通過一個(gè)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(cè)信號(hào)電壓十分微弱（通常僅有 １ｍＶ 左右），而且是一個(gè)變化的信號(hào)，同時(shí)菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號(hào)電壓呈東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報(bào)警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 7 脈 沖形式（脈沖電壓的頻率由被測(cè)物體的移動(dòng)速度決定，通常為 ０．１～１０Ｈｚ左右），所以應(yīng)對(duì)熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大。本設(shè)計(jì)運(yùn)用集成運(yùn)算放大器 ＬＭ３２４ 來進(jìn)行兩級(jí)放大，以使其獲得足夠的增益。 本設(shè)計(jì)所用的熱釋感器就采用這種 雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu) 。 其工作電路原理及設(shè)計(jì)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(hào)。當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)時(shí)，電荷信號(hào)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 13 熱釋電紅外傳感器原理圖 雙探測(cè) 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(jià)格低廉。 缺點(diǎn) ： （ 1） .容易受各種熱源、光源干擾。 （ 2） .被動(dòng)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(shí)，探測(cè)和靈敏度降 低 ，有時(shí)造成短時(shí)失靈?？垢蓴_性能 ： a、防小動(dòng)物干擾：探測(cè)器安裝在推薦地使用高度，對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)地面上 地小動(dòng)物，一般不產(chǎn)生報(bào)警。 b、抗電 磁干擾：探測(cè)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(huì)引起誤報(bào)。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報(bào)警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 8 c、抗燈光干擾：探測(cè)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(bào)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(bào)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(cè)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(duì)窗口，否則窗外的熱氣流擾動(dòng)和人員走動(dòng)會(huì)引起誤報(bào)，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(dòng)的地方。 紅外線熱釋電傳感器對(duì)人體的敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系很大。紅外線熱釋電傳感器對(duì)于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感 , 而對(duì)于橫切方向 (即與半徑垂直的方向 )移動(dòng)則最為敏感 . 在現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測(cè)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) AT89S51 單片機(jī)是美國(guó) 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(chǔ)器（ EPROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。AT89S51 單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)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(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要組成部分，其中包括 CPU、存儲(chǔ)器、可編程 I/O 口、定時(shí)器 /計(jì)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(gè)主要部分。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報(bào)警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 9 外時(shí)鐘源 外部事件 數(shù) 外中斷 控制 并行口 串行 通信 圖 14 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(gè)字長(zhǎng)為 8 位的中央處理單元，即它對(duì)數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進(jìn)行的。 （ 2） . 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部 RAM） AT89S51 中共有 256 個(gè) RAM 單元，但其中能作為寄存器供用戶使用的僅有前面128個(gè)，后 128 個(gè)被專用寄存器占用。 （ 3） . 內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(shí)器 /計(jì)數(shù)器 AT89S51 共有 2 個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能。 （ 5） . 并行 I/O 口 振蕩器和時(shí)序 OSC 程序存儲(chǔ)器 4 KB ROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 256 B RAM/SFR 定時(shí)器 /計(jì)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 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報(bào)警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 10 AT89S51 共有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3口），可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入、輸出。 （ 6） . 串行口 AT89S51 有 1 個(gè)全雙工的可編程串行口，以實(shí)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(shí)鐘電路 AT89S51 單片機(jī)內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但晶振和微調(diào)電容需要外接。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)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(gè)中斷源： 2 個(gè)外部中斷源 /INTO 和 /INT1 ； 3 個(gè)內(nèi)部中斷源，即 2 個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)中斷，1個(gè)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(jì)算機(jī)的基本部件，因此可以說它是一臺(tái)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)。 AT89S51 較詳細(xì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 圖 15 所 示。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報(bào)警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 11 圖 15 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?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報(bào)警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 12 圖 16 DIP 封 裝 引 腳 圖 圖 17 SMT 的 封 裝 圖 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)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(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報(bào)警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 13 FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1口： P1口是一個(gè)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口： P2口為一個(gè)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(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時(shí)，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(shí)， 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(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， 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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口， 可接收輸出 4 個(gè) 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(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許 端 的輸出電平用于鎖存地址的地東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 無線報(bào)警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 14 址 字節(jié)。在