【正文】 RE200B 熱釋傳感器 ATC89C52 與 STC89C52 以及 ATC89C51 之間的異同點(diǎn)： STC89C52 可以支持串口直接下載程序，而 AT 公司的 89C 系列單片機(jī)需要專業(yè)編程器才可燒寫程序，除此之外兩種單片機(jī)在功能上完全一樣 。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 4 軟件部 分 軟件流程圖 圖 系統(tǒng)程序流程圖 系統(tǒng)初始化 檢 測(cè) 有信號(hào) ？ 啟動(dòng)錄像和警報(bào) 結(jié)束 聲光 報(bào)警 持續(xù) 聲光 報(bào)警 等待下一次檢測(cè) 只 觸 發(fā)一次 ？ Ｙ Ｎ Ｎ Ｙ 開始 結(jié)束 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 5．實(shí)物調(diào)試 由于經(jīng)費(fèi)和時(shí)間等條件的限制，以及自身動(dòng)手操作能力的不足，在進(jìn)行實(shí)物制作的時(shí)候 不能完成預(yù)期的計(jì)劃。 在紅外線傳感器被觸發(fā)，語(yǔ)音報(bào)警啟動(dòng)的同時(shí)，還有光報(bào)警。 若有信號(hào)輸入，則手動(dòng)閉合開關(guān)，則單片機(jī)端口會(huì)輸出一個(gè)低電平；若無(wú)，則端口保持高電平。 在用相關(guān)軟件即 proteus 進(jìn)行仿真時(shí)， 由于 燈可以表現(xiàn)出繼電器的連通與否情況，亦即表示錄像設(shè)備的啟動(dòng)情況：即若 單片機(jī)的 0 端口輸出低電平，則 小燈亮，則表示錄像設(shè)備的啟動(dòng)。同時(shí)，在編譯方面，它能同時(shí)支持 IAR keil 和 MATLAB 等多種編譯。 Protues 軟件是英國(guó)Labcenter electronics 公司出版的仿 真軟件，它不僅能仿真單片機(jī)還能仿真單片機(jī)的外接電器。 傳感器的連接電路 1 1 0 . 0DQ2V C C3G ND1U2DS 1 8 B 2 0R24 .7 k 圖 12V 直流錄像設(shè)備 繼電器端口 1 繼電器端口 3 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 由于 Protues 的仿真元件庫(kù)中沒有 RE200B 的仿真元件，但其在單片機(jī)硬件電路中的接法一樣，故用 DS18B20 代替 RE 200B。 當(dāng)單片機(jī)的引腳輸出高電平時(shí)，三極管截止，繼電器線圈兩端沒有電位差，繼電器銜鐵釋放，同時(shí)狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也熄滅，繼電器的常開觸點(diǎn)釋放，相 當(dāng)于開關(guān)斷開。 繼電器電路 abcdef231X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1D1L E D Y E L L O WR L 1G 2 R 1 4 DC 2 4D91 0 B Q 0 1 5Q2F M M T 7 2 3R43 0 0 R 圖 繼電器電路 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 用電器接口端線路 在繼電器控制錄像設(shè)備的連接電路圖中，首先串聯(lián)一個(gè) 300 歐姆 的限流電阻的目的是為了保護(hù)三極管不被擊穿燒壞。由于，一般三極管的安全電流為 3mA 到 10mA，而一般單片機(jī)輸出的電流為 5V，故其必須串聯(lián)一個(gè)限流電阻，其值大約為 300 歐姆至 1K 之 間 。而一般的單片機(jī)其晶振頻率都為 12MHZ。 因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有 6 個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為 2 個(gè)振蕩周期， 所以一個(gè)機(jī)器周期共有 12 個(gè)振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個(gè)振蕩周期為 1/12us，故而一個(gè)機(jī)器周期為 1us。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 圖 發(fā)光二極管電路 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 本設(shè)計(jì)采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。其中外圍電路包括發(fā)光二級(jí)管警報(bào)電路和高音喇叭警報(bào)電路以及繼電器電路。用 “轉(zhuǎn) ”字的拼音字頭 “z”表示。線圈不通電 時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)和其中一個(gè)靜觸點(diǎn)斷開和另一個(gè)閉合，線圈通電后，動(dòng)觸點(diǎn)就移動(dòng)，使原來(lái)斷開的成閉合，原來(lái)閉合的成斷開狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 （ Z 型）這是觸點(diǎn)組型。 （ D 型）線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是閉合的，通電后兩個(gè)觸點(diǎn)就斷開。繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式： （ H 型）線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是斷開的，通電后，兩個(gè)觸點(diǎn)就閉合。繼電器的觸點(diǎn)有兩種表示方法：一種是把它們直接畫 在長(zhǎng)方框一側(cè)，這種表示法較為直觀。 繼電器線圈在電路中用一個(gè)長(zhǎng)方框符號(hào)表示，如果繼電器有兩個(gè)線圈，就畫兩個(gè)并列的長(zhǎng)方框。慢慢調(diào)高電源電壓，聽到繼電器吸合聲時(shí)，記下該吸合電壓和吸合電流。 測(cè)線圈電阻 可用萬(wàn)能表 R10Ω 檔測(cè)量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現(xiàn)象。它決定了繼電器能控制電壓和電流 的大小，使用時(shí)不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn) 我們?cè)谑褂美^電器時(shí)，也應(yīng)該注意 繼電器測(cè)試 ： 測(cè)觸點(diǎn)電阻 用萬(wàn)能表的電阻檔，測(cè)量常閉觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)電阻，其阻值應(yīng)為 0；而常開觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)的阻值就為無(wú)窮大。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。 4．釋放電流 ： 繼電器 產(chǎn)生釋放動(dòng)作 的最大電流 。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。 2． 直流電阻 ： 繼電器中線圈的直流電阻 。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 在實(shí)際使用時(shí) 選取電磁繼電器 時(shí)需要 考慮 電磁繼電器的參數(shù)，一旦所輸入線圈的電壓或是電流過小，則會(huì)啟動(dòng)不了繼電器或者燒壞線圈。 (5)舌簧繼電器：利用密封在管內(nèi)，具有觸點(diǎn)簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧的動(dòng)作來(lái)開、閉或轉(zhuǎn)換線路 的繼電器。 (3)磁保持繼電器：將磁鋼引入磁回路，繼電器線圈斷電后，繼電器的銜鐵仍能保持在線圈通電時(shí)的狀態(tài)，具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。 我們?cè)诟鶕?jù)電磁繼電器不同的用途和屬性 以及結(jié)構(gòu)上的差異 ，可以將電磁繼電器分為六大類： (1)直流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為直流的電磁繼電器。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在 彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn) 連接 。 圖 電磁繼電器實(shí)物圖 電磁式繼電器 由 控制線圈、鐵芯、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成，控制線圈和接點(diǎn)組之間是 互相 絕緣的 ，保證了被控制電路的 電氣隔離。較高的電壓的一種 “自 動(dòng)開關(guān) ”。 圖２ .４－ 4 菲涅爾透鏡的原理 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 電磁繼電器的選擇 電磁繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流。每個(gè)凹槽都可以看做一個(gè)獨(dú)立的小透鏡，把光線調(diào)整成平行光或聚光。從剖面看，其表面由一系列鋸齒型凹槽組成，中心部分是橢圓型弧線。 其工作原理十分簡(jiǎn)單：假設(shè)一個(gè)透鏡的折射能量?jī)H僅發(fā)生在光學(xué)表面（如：透鏡表面），拿掉盡可能多的光學(xué)材料，而保留表面的彎曲度。菲涅爾透鏡窄帶（視窗）的設(shè)計(jì)一般都是不均勻的，自上而下分為幾排，上面較多、下邊較少，一般中間密集、兩側(cè)疏。這部分選擇 與決定 主要是看 菲涅爾 透鏡窄帶的設(shè)計(jì) 和 透鏡材質(zhì)。 在本設(shè)計(jì)中 菲涅爾透鏡的主要作用就是將探測(cè)空間的紅外線 盡可能 地 聚焦到 集中 到紅外線 傳感器 的探測(cè)元 上。 它的正確 配用與否直接影響到 紅外線熱探測(cè)頭的使用 功效 ：如果安裝不當(dāng)或是角度沒有校正好可能會(huì)導(dǎo)致探測(cè)頭接收不到或是測(cè)量到的信號(hào)比較微弱， 致使 系統(tǒng)失去或是沒有完全達(dá)到預(yù)期目標(biāo) 。 就像人依靠望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)大視野一樣，本系統(tǒng)的紅外傳感器需要依靠菲涅爾透鏡來(lái)擴(kuò)展探測(cè)范圍。菲涅爾透鏡的 特性為面積大、厚度薄及偵測(cè)距離遠(yuǎn)。 在工業(yè)上，對(duì)于菲涅爾 透鏡的要求很高 ：菲涅爾透鏡的 表面 必須具有非常高的 光潔 度 ， 且要求其紋理 理清晰 。由于鏡片受到紅外探頭視場(chǎng)角度的制約，垂直和水平感應(yīng)角度有限，鏡片面積也有限。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯(cuò)，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。垂直感應(yīng)區(qū)越多垂直感應(yīng)角度越大；鏡片越長(zhǎng)感應(yīng)段越多水平感應(yīng)角度就越大。 紅外光線越是靠進(jìn)同心環(huán)光線越集中而且越強(qiáng)。圓環(huán)線多而密感應(yīng)角度大，焦距遠(yuǎn)；圓環(huán)線刻錄的深感應(yīng)距離遠(yuǎn)，焦距近。 鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了 一圈圈半徑有小到大向外由淺至深得 的同心圓。 圖２ .４－ 3 菲涅爾透鏡實(shí)物圖 菲涅爾透鏡 又稱螺紋透鏡，根據(jù)法國(guó)的著名的土木工程兼物理學(xué)家菲涅爾發(fā)明的偏振光理論制作而成的。 （ 3）熱釋紅外傳感器自身對(duì)于環(huán)境和溫度的穩(wěn)定要求較高 未解決以上熱釋電紅外傳感器的缺點(diǎn)，參考市場(chǎng)上的成型防盜商品，可以總結(jié)如下： 在完整的的一個(gè)紅外線感應(yīng)系統(tǒng)中，完成該系統(tǒng)的一整套探測(cè)動(dòng)作至少需要安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 兩個(gè)部分：第一，就是熱釋電傳感器，他完成了系統(tǒng)的感應(yīng)動(dòng)作，把光熱信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。并且對(duì)于各種物體紅外線的穿透能力不相同。所以，熱釋紅外傳感器在 工作是 容易受各種 光 源 或是熱 源 的 干擾 。 RE200B 即雙元熱釋電紅外傳感器，處理的是模擬信號(hào)，輸出的是數(shù)字信號(hào)，且其輸出電壓符合單片機(jī)的工作電壓，可以直接連接單片機(jī)，不需經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)化，也不需要經(jīng)過放大處理。k 黑體 1Hz 調(diào)制頻率 帶寬 增益 ) 噪聲 為： ＜ 200mV (mVpp) (25℃ ) 平衡度 為： ＜ 20% 工作電壓 為： 工作電流 為： (VD=10V,Rs=47kΩ,25℃ ) 源極電壓 (VD=10V,Rs=47kΩ,25℃ ) 工作溫度 為： 20℃ +70℃ 保存溫度 為： 35℃ +80℃ 視場(chǎng) 為： 139176。 圖 熱釋傳感器的引腳結(jié)構(gòu) 其中 GND 為接 地 D 為接電源引腳 S 為接信號(hào)引腳 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 在本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，我選用的熱釋電傳感器為 RE200B 型傳感器。利用兩端極性相反，特性一致的兩個(gè)探測(cè)元串聯(lián)一起，器極性特征相互抵消的特點(diǎn)，達(dá)到了消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾因素。