【正文】 采用。8051是在8031的基礎(chǔ)上，片內(nèi)集成有4KB ROM，作為程序存儲器，是一個程序不超過4K字節(jié)的小系統(tǒng)。ROM內(nèi)的程序是公司制作芯片時(shí)，代為用戶燒制的，出廠的8051都是含有特殊用途的單片機(jī)。所以8051適合與應(yīng)用在程序已定，且批量大的單片機(jī)產(chǎn)品中。也不予采用。8751是在8031基礎(chǔ)上，增加了4K字節(jié)的EPROM,它構(gòu)成了程序小于4KB的小系統(tǒng)。用戶可以將程序固定在EPROM中，可以反復(fù)修改程序。但是價(jià)格相對8031較貴。8031為外擴(kuò)一片4KB EPROM的就相當(dāng)于8751，它的最大優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低。隨著大規(guī)模集成電路不斷發(fā)展，能裝入片內(nèi)的外圍接口電路也可以是大規(guī)模的。不予采用。80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash許程序存儲區(qū)在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得AT89S52位眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效地解決方案。ST89C52是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的ST89C52是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。ST89C52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。故此設(shè)計(jì)采用ST89C52。 ST89C52的主要性能1)與MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容2) 4k字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器3)1000次擦寫周期4)全靜態(tài)操作：0HZ~24HZ5)三級程序存儲器鎖定6)32個可編程I/O口線7)兩個16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8)五個中斷器9)可編程串行通道10)低功耗空閑和掉電模式12)看門狗定時(shí)器 ST89C52的引腳結(jié)構(gòu)圖220 ST89C52的引腳結(jié)構(gòu)圖傳感器是指能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。防盜報(bào)警系統(tǒng)的前端探測部分主要是各種類型的探測器，其中最主要的是入侵探測器。入侵探測器通常由傳感器、信號處理器和輸出接口組成，入侵探測器主要包括有主動紅外入侵探測器、被動紅外入侵探測器、微波入侵探測器、微波和被動紅外復(fù)合入侵探測器、超聲波入侵探測器、振動入侵探測器、音響入侵探測器、磁開關(guān)入侵探測器、超聲和被動紅外復(fù)合入侵探測器等，其中最常用的是被動紅外探測器。被動紅外探測器的組成 ：被動紅外探測器主要是探測接收外界的紅外輻射，探測器本身不發(fā)射任何能量，而只對人體發(fā)出的紅外線波段敏感。人體輻射的紅外光波長是3～50μm，其中8～14μm占46%，所以被動紅外探測器主要是接收波長8～14μm的紅外輻射。工作原理被動紅外探測器基本工作原理是：當(dāng)防范區(qū)域內(nèi)有人體移動時(shí)，人體發(fā)出的紅外線經(jīng)過光學(xué)透鏡聚焦到熱釋電紅外傳感器上，熱釋電紅外傳感器感應(yīng)到紅外線信號，輸出熱電信號，輸出的熱電信號非常微弱，并且夾雜著很多干擾信號，為此需要設(shè)計(jì)特殊的熱電信號處理電路，在放大熱電信號的同時(shí)，濾除掉造成干擾的雜波信號。由于要檢測是否有活動的人員，所以通過研究各種類型的傳感器，比較各類傳感器的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和合理性，最終確定本設(shè)計(jì)選擇的傳感器是雙元件熱釋紅外傳感器。其基本原理為：當(dāng)防范區(qū)域內(nèi)有人體移動時(shí)，人體發(fā)出的紅外線經(jīng)過光學(xué)透鏡聚焦到熱釋電紅外傳感器上，熱釋電紅外傳感器感應(yīng)到紅外線信號，輸出熱電信號，輸出的熱電信號非常微弱，并且夾雜著很多干擾信號，為此需要設(shè)計(jì)特殊的熱電信號處理電路，在放大熱電信號的同時(shí)，濾除掉造成干擾的雜波信號。熱釋電傳感器是利用紅外輻射與紅外測溫的原理來探測的,紅外測溫屬非接觸式測溫，是測溫技術(shù)中的主要手段，其特點(diǎn)是測溫范圍廣，響應(yīng)速度快和不明顯破壞被測對象溫度場，因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等領(lǐng)域。非接觸紅外測溫有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）測量不干擾被測溫場，不影響溫場分布，從而具有較高的測溫準(zhǔn)確度。（2）測溫范圍寬。（3）探測器的響應(yīng)時(shí)間短，反應(yīng)速度快，易于快速與動態(tài)測量。（4）不必接觸被測物體，操作方便。（5）可以確定微小目標(biāo)的溫度。非接觸測溫技術(shù)的意義是顯而易見的。隨著工農(nóng)業(yè)、國防事業(yè)、醫(yī)學(xué)的發(fā)展，對溫度測量越來越迫切。在某些場合，溫度測量逐步上升為主要矛盾，引起了各方面的普遍重視。～1000μm的區(qū)域稱為紅外光譜區(qū)，紅外傳感器是一種新型的傳感器，能夠探測物體輻射的紅外線。熱釋電元件的工作原理是基于熱釋電效應(yīng)，即在強(qiáng)電介質(zhì)溫度變化ΔP的自然極化的存在，此時(shí)傳感器有電信號輸出，晶體的這種性質(zhì)被稱為熱釋電極或熱釋電效應(yīng)。有些熱釋電晶體，他們的自發(fā)極化方向能用外電場來改變，這些晶體稱作熱釋電——鐵電體。例如：LiTaO2(鉭酸鋰)、BaTi O2(鈦酸鋇)和TGS（硫酸三甘酞）等。為了使傳感器能夠長期穩(wěn)定地工作，提高靈敏度，增強(qiáng)抗干擾能力，這里選用了TGS晶體制作的雙型探測器紅外測溫是通過探測物體表面發(fā)射的能量來測量其溫度，由物理學(xué)可知，處于絕對溫度（－℃）以上的任何物體，都要釋放熱能，而紅外輻射溫度計(jì)測量其中與溫度有關(guān)波長范圍內(nèi)的熱能，并將其轉(zhuǎn)換與溫度成比例的電信號，由此測出其溫度。據(jù)斯蒂芬－波茲曼常數(shù)，絕對黑體其溫度T于與輻射能之間的關(guān)系為：E0=σk 4(W/m)。其中：σ為蒂芬－波茲曼常數(shù)，1012 w/cm2 ，k4 為黑體的溫度；E0 為黑體輻射能。實(shí)際中大多數(shù)物體為非黑體，其熱輻射公式為：E=εE0其中：E為物體在一定溫度下的輻射能力；E0 為與E在同一溫度下的黑體輻射能力。 ε為黑度系數(shù)，表示物體的發(fā)射能力接近黑體的情況，其值在0～1之間。由上可知，任何物體只要溫度不是絕對零度都不斷地發(fā)射紅外輻射，物體的溫度越高，輻射的功率就越大，只要知道物體的溫度和它的比輻射率，就可算出它所發(fā)射的輻射功率。所以如果能量出物體的輻射功率，則可確定它的溫度。紅外探測器是紅外熱釋傳感器的重要組成部分。它可以分成熱釋電探測器和光子探測器兩大類：其中，熱釋電探測器是電效應(yīng)工作的探測器，其響應(yīng)速度雖不如光子型，但由于它可在室溫下使用、光譜響應(yīng)寬、工作頻率寬，靈敏度與波長無關(guān)，因此其應(yīng)用領(lǐng)域廣，容易使用。常用的熱釋電探測器如：LiTaO2(鉭酸鋰) 探測器、BaTi O2(鈦酸鋇) 探測器和TGS（硫酸三甘酞）探測器等。如圖221為熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)圖、電路圖。傳感器的敏感元為PZT，在上下兩面做上電極，并在表面加一層黑色氧化膜以提高其轉(zhuǎn)化效率。它的等效電路是一個在負(fù)載電阻上并聯(lián)一個電容的電流發(fā)生器，其輸出阻抗極高，而輸出電壓信號又極其微弱，故在管內(nèi)附有JFET及厚膜電阻，以達(dá)到阻抗變大的目的。在管殼的頂部設(shè)有慮光鏡（TO－5封裝）。圖211為熱釋電傳感器的實(shí)物照片。圖221熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)圖圖222熱釋電紅外傳感器電路圖熱釋電體的自發(fā)極化強(qiáng)度與溫度有關(guān)。隨著溫度升高，自發(fā)極化強(qiáng)度下降。溫度升高到Tc時(shí)，自極化消失，此溫度稱為居里溫度。溫度超過居里溫度，鐵電體發(fā)生變化，從極化晶體變?yōu)榉菢O化晶體，極化強(qiáng)度變?yōu)榱恪Ｓ捎谧园l(fā)極化，在與極化軸相垂直的晶體兩外表面上出現(xiàn)正負(fù)極化強(qiáng)度。但是這些面束縛電荷常常被晶體內(nèi)部或外部的電荷所中和，因而顯示不出來。因此不能在靜態(tài)條件下測量自發(fā)極化，但是自由電荷和面束縛電荷所需的時(shí)間很長，因晶體自發(fā)極化的弛豫時(shí)間很短，約10－12s，因此當(dāng)晶體經(jīng)受一定頻率的溫度變化時(shí)其體內(nèi)的自由電荷和外部雜散電荷便來不及中和變化著的面束縛電荷，因此可在動態(tài)條件下測量自發(fā)極化。如果在熱釋電晶體沿極化軸的端面裝上電極，那么自發(fā)極化在電極上感應(yīng)的電荷量為：Q=APS當(dāng)紅外輻射照射時(shí)，熱釋電晶體溫度升高，自發(fā)極化電晶體溫度升高，自發(fā)極化強(qiáng)度降低，因此電極表面上感應(yīng)電荷減少，這相當(dāng)于“釋放”了一部分電荷，因此稱之為熱釋電現(xiàn)象。如圖223所示的電路連接負(fù)載，則在紅外輻射時(shí)，就有電流流過負(fù)載經(jīng)放大后成為輸出信號。圖223電路連接負(fù)載若沒有經(jīng)過調(diào)制的紅外輻射熱釋電晶體，使溫度升高到一個新的平衡值，那么電極表面的感應(yīng)電荷也變化到新的平衡值，不再“釋放”電荷，也就不再輸出信號。因此，熱釋電探測器與其他熱釋探測器不同，它只存在溫度升降的過程中才有信號輸出。所以利用熱釋電探測器探測的紅外輻射必須經(jīng)過調(diào)制。如果用調(diào)制頻率為f的紅外線照射熱釋電晶體，則晶體的溫度自發(fā)極化強(qiáng)度（PS）及其引起的面束縛作電荷密度均以頻率f作周期變化。如果1/f小于自由電荷中和面束縛電荷所需要的時(shí)間，那么在垂直于PS的晶體的兩個端面之間就會產(chǎn)生開路電壓。如果用負(fù)載電阻Rg把兩個電極連接起來，就會有熱釋電電流Is 通過負(fù)載。熱釋電晶體自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度變化，使電極表面感應(yīng)電荷發(fā)生變化，其等效電路如圖224所示。圖224等效電路電流源的電流強(qiáng)度為Is為：式中:p一自發(fā)極化強(qiáng)度對溫度變化率，稱為熱釋電系數(shù)， 菲涅爾透鏡目前人體驗(yàn)知系統(tǒng)中的光調(diào)制器一般都采用多元陣列式菲涅爾透鏡，它起到紅外輻射收集器和調(diào)制器的雙重作用。熱釋電傳感器只有與菲涅爾透鏡配合使用才能發(fā)揮最大作用。加裝菲涅爾透鏡可使傳感器的探測半徑從不足2m提高到至少8m范圍。菲涅爾透鏡實(shí)際是一個透鏡組，每個單元一般都只有一個不大的視場，且相鄰的視場既不連續(xù)，也不交叉，都相隔一個盲區(qū)(如圖225所示)。這樣，當(dāng)人體在裝有菲涅爾透鏡的傳感器監(jiān)控范圍內(nèi)運(yùn)動時(shí)，人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡傳到傳感器上，形成一個不斷交替變化的盲區(qū)和亮區(qū)，使得敏感單元的溫度不斷變化，傳感器從而輸出信號，或者說，人體在監(jiān)控范圍內(nèi)活動時(shí)，進(jìn)人一個視場后，又走出這個視場，再進(jìn)人另一視場對傳感器而言，相當(dāng)于一會兒看到人，一會兒又看不到人，人體的紅外線輻射不斷改變傳感器的溫度，使之有一個又一個相應(yīng)的電信號。菲涅爾透鏡不僅可以形成亮區(qū)和盲區(qū)，而且還有聚焦作用，其焦距一般在5cm左右菲涅爾透鏡一般由聚乙烯塑料片制成，呈乳白色半透明狀。需要說明的是:在每次接通電源時(shí)，傳感器要有幾秒到十幾秒的“預(yù)熱”時(shí)間，在這段時(shí)期內(nèi)該傳感器不起作用。熱釋電紅外傳感器輸出的檢測信號很小。要經(jīng)過放大、比較等幾個環(huán)節(jié)才能輸出控制信號。使電路執(zhí)行相關(guān)動作。熱釋電紅外傳感器控制電路就是根據(jù)檢測信號的特點(diǎn)和輸出信號的要求，完成上述功能的電路。本套系統(tǒng)采用通用原件構(gòu)成熱釋電紅外傳感器的控制系統(tǒng)。下圖226是控制電路的結(jié)構(gòu)框圖：低頻放大比較整形ViVo圖226控制電路LM317系列器件為價(jià)格便宜的帶有真差動輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運(yùn)算放大器可用圖227所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“”為兩個信號輸入端，“V+”、“V”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi（）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM317的引腳排列見圖228。 圖227 運(yùn)算放大器圖228引腳排列圖229引腳連接LM317的特點(diǎn)：（1）短路保護(hù)輸出（2）真差動輸入級（3）可單電源工作：3V32V（4）低偏置電流：最大100nA（5）每封裝含四個運(yùn)算放大器。（6）具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ?。?）共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源（8）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列（9）輸入端具有靜電保護(hù)功能3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)此電路工作時(shí)，當(dāng)紅外線發(fā)射管照射到紅外線接收管的紅外光受到遮擋時(shí)，紅外線接收管導(dǎo)通，啟動繼電器，繼電器的常開開關(guān)閉合，報(bào)警電路開始工作。喇叭發(fā)出“嘀、嘀、嘀……”的警報(bào)聲，顯示燈開始閃爍……此時(shí)，即使紅外光沒有被遮擋，報(bào)警電路仍然保持在工作狀態(tài)，因?yàn)閱与娐芬呀?jīng)把繼電器鎖上（“記憶”），不按復(fù)位開關(guān)，即2電器常開開關(guān)不會打開。這樣賊人就無法停止報(bào)警器“報(bào)警”（除非他破壞了電路）。此電路對阻嚇賊人較強(qiáng)大的作用，防盜實(shí)用較大，制作也不太復(fù)雜，操作容易，材料也較容易買到，具有一定的商用價(jià)值A(chǔ)，此電路由6V的直流電源供電。電路也可用6—12V的直流電源，只需要更換部分元器件即可。B，電路采用穩(wěn)定性高的555集成電路組成。IC1是利用輸出腳電平的高低來控制繼電器常開開關(guān)的開與合。IC2與IC3構(gòu)多諧振蕩器，負(fù)責(zé)控制閃光燈和喇叭。C，該電路耗電低，在沒有觸動報(bào)警的情況下，啟動電路部分耗電流僅20mA左右。警報(bào)電路部分根本不耗電。報(bào)警時(shí)，啟動電路電流達(dá)數(shù)十mA；報(bào)警電路僅為20mA左右。D，紅外光接收管反應(yīng)敏捷，受到紅外光照射時(shí)管子保持截止的狀態(tài)；當(dāng)紅外光線被阻截時(shí)，管子立即導(dǎo)通，啟動繼電器工作，即是報(bào)警器開始報(bào)警。E，“紅外線發(fā)射管”和“紅外線接收管”兩端可以并聯(lián)多組“紅外線發(fā)射管”和“紅外線接收管”，使其“探測”范圍更廣。（1）對報(bào)警器進(jìn)行構(gòu)想報(bào)警電路該如何工作？如何能讓擅闖者觸動報(bào)警器？報(bào)警器該如何開啟？通過上互聯(lián)網(wǎng)查找資料，發(fā)現(xiàn)許多報(bào)警器的警報(bào)系統(tǒng)都是利用集成電路的延時(shí)來發(fā)出警報(bào)聲音或者是閃燈，觸動后的報(bào)警器后不久就會自復(fù)位，再次處于警戒狀態(tài)，我覺得這樣不能阻嚇賊人，經(jīng)過考慮，最后確定了初步的方案：A利用“常開”繼電器啟動警報(bào)電路，使報(bào)警電路發(fā)出警報(bào)閃光和聲音。B利用感光二極管作為觸動開關(guān)。C160