【導讀】~查資料，調(diào)研參觀，初步方案設(shè)計。~修改、完善畢業(yè)論文，并做答辯準備。

　　

【正文】 的應(yīng)用令人矚目。是一種電壓控制器件。若在柵極上加一反向偏壓，偏壓的大小可控制漏極電流的大小。若用某種敏感材料將所要測量的參量以偏壓的方式加到柵極上，就可以從漏極電流或電壓的數(shù)值來確定該參量的大小。很容易系列化、集成化?？勺龀筛鞣N敏感場效應(yīng)管，如離子敏場效應(yīng)管、 PH、溫度、濕度、氣敏等。 ② 陶瓷材料 陶瓷敏感材料在敏感技術(shù)中具有較大的技術(shù)潛力。陶瓷材料可分為很多種 。具有電功能的陶瓷又叫電子陶瓷。電子陶瓷可分為絕緣陶瓷、壓電陶瓷、介電陶瓷、熱電陶瓷、光電陶瓷和半導體陶瓷。這些陶瓷在工業(yè)測量方面都有廣泛的應(yīng)用。其中以壓電陶瓷、半導體陶瓷應(yīng)用最為廣泛。陶瓷敏感材料的發(fā)展趨勢是繼續(xù)探索新材料，發(fā)展新品種，向高穩(wěn)定性、高精度、長壽命和小型化、薄膜化、集成化和多功能化方向發(fā)展。 半導體陶瓷是傳感器應(yīng)用常要材料，其尤以熱敏、濕敏、氣敏、電壓敏最為突出。熱敏陶瓷的主要發(fā)展方向是高溫陶瓷 。氣敏陶瓷的主要發(fā)展方向是不使用催化劑的低溫材料和高溫材料 。電壓敏陶瓷材料的發(fā)展方向是低壓用材料 和高壓用材料。以陶瓷濕敏傳感器為例，可以是體型結(jié)構(gòu)、厚膜型結(jié)構(gòu)、薄膜結(jié)構(gòu)或涂覆型結(jié)構(gòu)等。 ③ 磁性材料 不少傳感器采用磁性材料。目前磁性材料正向非晶化、薄膜化方向發(fā)展。非晶磁性材料具有導磁率高、矯頑力小、電阻率高、耐腐蝕、硬度大等特點，因而將獲得越來越廣泛的應(yīng)用。 各個方向都可得到高靈敏度的磁場，可用來制作磁力計或磁通敏感元件，也可利用應(yīng)力一磁效應(yīng)制得高靈敏度的應(yīng)力傳感器，基于磁致伸縮效應(yīng)的力敏無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告 12 元件也得到發(fā)展。 由于這類材料靈敏度比坡莫合金高幾倍，這就可大大降低渦流損耗，從而獲得優(yōu)良的磁特性，這對高 頻更為可貴。利用這一特點，可以制造出用磁性晶體很難獲得的快速響應(yīng)型傳感器。合成物可以在任意高于居里溫度（約）下產(chǎn)生，這就使得發(fā)展快速響應(yīng)的溫度傳感器成為可能。 3 智能材料 智能材料是指設(shè)計和控制材料的物理、化學、機械、電學等參數(shù) ，研制出生物體材料所具有的特性或者優(yōu)于生物體材料性能的人造材料。 生物體材料的最突出特點是具有時基功能，因此這種傳感器特性是微分型的，它對變分部分比較敏感。反之，長期處于某一環(huán)境并習慣了此環(huán)境，則靈敏度下降。一般說來，它能適應(yīng)環(huán)境調(diào)節(jié)其靈敏度。除了生物體材料外，最引人注目的智能材料 是形狀記憶合金、形狀記憶陶瓷和形狀記憶聚合物。 4 集成化、多功能化與智能化 傳感器集成化包括兩種定義，一是同一功能的多元件并列化，即將同一類型的單個傳感元件用集成工藝在同一平面上排列起來，排成 1 維的為線性傳感器， CCD 圖象傳感器就屬于這種情況。集成化的另一個定義是多功能一體化，即將傳感器與放大、運算以及溫度補償?shù)拳h(huán)節(jié)一體化，組裝成一個器件。 隨著集成化技術(shù)的發(fā)展，各類混合集成和單片集成式壓力傳感器相繼出現(xiàn)，有的已經(jīng)成為商品。集成化壓力傳感器有壓阻式、電容式、等類型，其中壓阻式集成化傳感器發(fā)展快、應(yīng)用廣 。自從壓阻效應(yīng)發(fā)現(xiàn)后，有人把 4 個力敏電阻構(gòu)成的全橋做在硅膜上，就成為一個集成化壓力傳感器。國內(nèi)在 80 年代就研制出了把壓敏電阻、電橋、電壓放大器和溫度補償電路集成在一起的單塊壓力傳感器，其性能與國外同類產(chǎn)品相當。由于采用了集成工藝，將壓敏部分和集成電路分為幾個芯片，然后混合集成為一體。提高了輸出性能及可靠性，有較強的抗干擾能力，完全消除了二次儀表帶來的誤差。 70 年代國外就出現(xiàn)了集成溫度傳感器，它基本上是利用晶體管作為溫度敏感元件的集成電路。其性能穩(wěn)定，使用方便，溫度范圍在。國內(nèi)在這方面也有不少進展，例如近年來研制集成熱電堆紅外傳感器等。集成化溫度傳感器具有遠距離測量和抗干擾能力強等優(yōu)點，具有很大的實用價值。 傳感器的多功能化也是其發(fā)展方向之一。所謂多功能化的典型實例，美國某大學傳感器研究發(fā)展中心研制的單片硅多維力傳感器可以同時測量 3 個線速度、 3 個離心加速度（角速度）和 3 個角加速度。主要元件是由 4 個正確設(shè)計安裝在一個基板上的懸臂梁組成的單片硅結(jié)構(gòu)， 9 個正確布置在各個懸臂梁上的壓阻敏感元件。多功能化不僅可以降低生產(chǎn)成本，減小體積，而且可以有效的提高傳感器的穩(wěn)定性、可靠性等性能指標。 為同時測量幾種不同被測參 數(shù)，可將幾種不同的傳感器元件復合在一起，作成集成塊。例如一種溫、氣、濕三功能陶瓷傳感器已經(jīng)研制成功。 把多個功能不同的傳感元件集成在一起，除可同時進行多種參數(shù)的測量外，還可對這些參數(shù)的測量結(jié)果進行綜合處理和評價，可反映出被測系統(tǒng)的整體狀態(tài)。由上還可以看出，集成化對固態(tài)傳感器帶來了許多新的機會，同時它也是多功能化的基礎(chǔ)。 傳感器與微處理機相結(jié)合，使之不僅具有檢測功能，還具有信息處理、邏輯判斷、自診斷、以及 “思維 ”等人工智能，就稱之為傳感器的智能化。借助于半導體集成化技術(shù)把傳感器部分與信號預處理電路、輸入輸 出接口、微處理器等制作在同一塊芯片上，即成為大規(guī)模集成智能傳感器。可以說智能傳感器是傳感器技術(shù)與大規(guī)模集成電路技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的實現(xiàn)將取決于傳感技術(shù)與半導體集成化工藝水平的提高與發(fā)展。這類傳感器具有多能、高性能、體積小、適宜大批量生產(chǎn)和使用方便等優(yōu)點，可以肯定地說，無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告 13 是傳感器重要的方向之一。 智能傳感器又叫靈巧（ Smart）傳感器。這一概念最早是由美國宇航局在開發(fā)宇宙飛船過程中提出來的。飛船上天后需要知道其速度、位置、姿態(tài)等數(shù)據(jù)。為使宇宙員能正常生活，需要控制艙內(nèi)的溫度、濕度、氣壓、加速度、空氣成分等。 為了進行科學考察，需要進行各種測試工作。所有這些都需要大量的傳感器。眾多傳感器獲得的大量數(shù)據(jù)需要處理，顯然在飛船上安放大型電子計算機是不合適的。為了不丟失數(shù)據(jù)，又要降低費用，提出了分散處理這些數(shù)據(jù)的方法。即傳感器獲得的數(shù)據(jù)自行處理，只送出必要的少量數(shù)據(jù)。由此可見，智能傳感器是電五官與微電腦的統(tǒng)一體，對外界信息具有檢測、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷、自診斷和自適應(yīng)能力的集成一體化多功能傳感器，這種傳感器還具有與主機互相對話的功能，也可以自行選擇最佳方案。它還能將已獲得的大量數(shù)據(jù)進行分割處理，實現(xiàn)遠距離、高速度、高精度傳無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 15 畢業(yè)設(shè)計說明書目錄 1. 引言 15 前言 15 人體紅外防盜報警傳感器簡述 15 2. 熱釋電紅外傳感器概述 16 PIR 傳感器簡單介紹 16 PIR 的原理特性 17 PIR 的組成部分 17 熱釋電紅外傳感器的敏感元件和菲涅耳透鏡 17 敏感單元 17 場效應(yīng)管 18 濾光片 18 菲涅耳透鏡 18 PIR 結(jié)構(gòu)特性及安裝 20 單片機概述 22 AT89C51 單片機的結(jié)構(gòu) 22 AT89C51 芯片的介紹 23 4．檢測信號放大電路設(shè)計 24 熱釋紅外線傳感器典型電路 24 紅外光敏二極管警燈電路 25 紅外線探測信號放大電路設(shè)計 26 28 系統(tǒng)概述 28 總體設(shè)計 28 系統(tǒng)硬件選擇 29 硬件電路實現(xiàn)和軟件設(shè)計 29 34 參考文獻 36 附錄總圖 37 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 16 人體防盜報警傳感器設(shè)計 摘要 ： 為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計的家庭式電子防盜系統(tǒng)。 本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較 穩(wěn)定，抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)。 關(guān)鍵詞 ： 單片機、紅外傳感器、 數(shù)據(jù)采集、 報警電路。 1. 引言 前 言 隨著社會的不斷進步和科學技術(shù)、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對私有財產(chǎn)的保護意識在不斷的增強，因而對防盜措施提出了新的要求。 本設(shè)計就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計的家庭式電子防盜系統(tǒng)。 就目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報警器、開關(guān)電子防盜報警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報警器等各種報警器，但這幾種比較常見的報警器都存在一些缺點。本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)，同時它的信號經(jīng)過單片機系統(tǒng)處理后方便和 PC 機通信，便于多用戶統(tǒng)一管理和用戶操作。 人體紅外防盜報警傳感器簡述 在自然界，任何高于絕對溫度（ 273 度）時物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的。 在人體紅外防盜傳感器中有兩個關(guān)鍵性的元件，一個是熱釋電紅外傳感器 (PIR)，它能將波長為 8~ 12um之間的紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺⒛軐ψ匀唤缰械陌坠庑盘柧哂幸种谱饔?，因此在被動紅外探測器的警戒區(qū)內(nèi)，當無人體移動時，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當人體進人警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號，因此，紅外探測器的紅外探測的基本概念就是感應(yīng)移動物體與背景物體的溫度的差異。 另外一個器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。菲涅爾透鏡作用有兩個 :一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射（反射）在 PIR 上，第二個作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干 個明區(qū)和暗區(qū)，使進入警戒區(qū)的移動物體能以溫度變化的形式在 PIR 上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，這樣 PIR 就能產(chǎn)生變化的電信號。 人體都有恒定的體溫，一般在 37 度，所以會發(fā)出特定波長 10 微米左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的 10 微米左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的 10 微米左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。 1)這種探頭是以探測人體輻射為目標的。所以熱釋電元件對波長為 10 微米左右的紅外輻射必須非常敏感。 2)為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。 3)被動紅外探頭，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個電極化方向正好相反，