【正文】 熱釋電紅外 傳感器、 LED、按鍵、反相器 74LS0蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路，以及單片機(jī)的手工復(fù)位電路等。圖 9 所示為發(fā)光二極管報(bào)警電路。如圖 8 示為復(fù)位電路。例如使用晶振頻率為 12MHz 時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于 2us[7]。如圖 7 所示為時(shí)鐘電路。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 具體電路模塊設(shè)計(jì) D3L E DD4L E DD5L E DD6L E DD1L E DD2L E DS1S2LSS P E A K E RE A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U?A T 89 c 51R72 20R82 20R92 20R 1 02 20V C CR24 K 7Q1V C CR52 20R14 K 7V C C1 2U 2 A7 4A L S 0 4C64 7u FY11 2M H zC13 0p FC23 0u FV C CC33 0u FR44 K 7R32 20R 1 11 0KR 1 21 0KQ2C44 7u FC54 7u FV C C1 2P1R2 20紅外防盜報(bào)警設(shè)計(jì)原理圖S2Q3D1 圖 5 熱釋電紅外傳感器原理圖 AT89 C51 復(fù)位電路 信號(hào)檢測電路 報(bào)警執(zhí)行電路 LED 發(fā)光顯示 放大 驅(qū)動(dòng) 驅(qū)動(dòng) 第 13 頁 放大電路的設(shè)計(jì) 如圖 6 所示為最基本的放大電路， Vi 是輸入電壓信號(hào)， Vo 是輸出放大的電壓信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路將控制信號(hào)放大并推動(dòng)聲光報(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)動(dòng)作。設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出 TTL 電平至 AT89C51 單片機(jī)。 從設(shè)計(jì)的要求來分析該設(shè)計(jì)須包含如下結(jié)構(gòu)： 熱釋電紅外傳感探頭電路 、報(bào)警電路、單片機(jī)、復(fù)位電路及相關(guān)的控制管理軟件組成；它們之間的構(gòu)成框圖如 圖 4 總體設(shè)計(jì)框圖所示： 第 12 頁 圖 4 總體設(shè)計(jì)框圖 處理器采用 51 系列單片機(jī) AT89C51。硬件包括單片機(jī)、輸入 /輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。 就此設(shè)計(jì)的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器 、報(bào)警器、單片機(jī)控制電路、 LED 控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。 第 11 頁 89C51 的特性像上面都羅列了， 它的只讀存儲(chǔ)器即 ROM 是電可擦除的，也稱為FLASHROM， 這就方便了我們的使用 ， 3 方案設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)思路 本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。 MCS51 是指由美國 INTEL 公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)包括了好些品種，如 8031， 8051， 8751， 8032， 8052， 8752 等，其中 8051 是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在 8051 的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用 8051 來稱呼 MCS51 系列單片機(jī)，而 8031 是前些年在我國最流行的單片機(jī)，所以很多場合會(huì)看到 8031的名稱。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。在閑置模式下， CPU 停止工作。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1” 且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重 復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 （ 3）振蕩特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出 現(xiàn)。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)端。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。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。 P3 口也可作為 AT89C51 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)。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。 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)。 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。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 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。 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。 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。 VCC：供電電壓。采用 40 引腳雙列直 插封裝形式。下面介紹幾個(gè)主要部分。 圖 2 為 AT89C51 單片機(jī)的基本組成功能方塊圖。 AT89C51 單片機(jī)的概述 （ 1） AT89C51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) AT89C51 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(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 [3]。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范圍為 710um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對(duì)其它波長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人體輻射的紅外線傳感器。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng) 裝在探第 8 頁 頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負(fù)極性的。 熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。 熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元 由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。當(dāng)檢測到人體移動(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)楦唠娢唬俳?jīng)過 NPN 的轉(zhuǎn)化，輸出 OUT 為低電平。 圖 1 熱釋電紅外傳感器的 內(nèi)部電路框圖 本設(shè)計(jì)所用的熱釋感器就采用這種雙探測元的結(jié)構(gòu)。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路 [2]。 是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。 工作原理：紅外廣角型探頭的防范區(qū)域是以其透鏡始點(diǎn)，向前散發(fā) 120 度，長 12米的圓錐形的探測區(qū)域，在這區(qū)域內(nèi)，只要是熱能動(dòng)物在區(qū)域內(nèi)活動(dòng)，其散發(fā)的紅外熱能將被吸收。 它是目前可靠性較高的產(chǎn)品，紅外探測部分采用報(bào)警器用傳感器和紅外專用處理IC。機(jī)內(nèi)設(shè)置電源外撥開關(guān)，外出設(shè)防可以接通電源，達(dá)到更加省電的效果。而且體積小 功耗低 ,因而具有廣泛的應(yīng)用前景 . (5)光電傳感器 光電傳感器 (Photoelectric sensor)是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置 ,它具有結(jié)構(gòu)簡單 ,性能可靠 ,精度高 ,反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn) ,在現(xiàn)代測量和自動(dòng)控制系統(tǒng)中 ,應(yīng)用非常廣泛 ,是一種很有發(fā)展前途的新 型傳感器 . (6)人體熱釋電紅外傳感器介紹和應(yīng)用 : 在電子防盜、人體探測器領(lǐng)域中，被動(dòng)式熱釋電紅外探測器的應(yīng)用非常廣泛，因其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。 光學(xué)瞄準(zhǔn) 響應(yīng)時(shí)間 10ms C 2500176。 RS232 串行接口 實(shí)時(shí)數(shù)字處理 C 線性掃描式測溫儀 C 惡劣環(huán)境下工作 LS12 系列 50176。 抗電磁干擾 響應(yīng)時(shí)間 50ms C 2022176。 RS232 串行接口 響應(yīng)時(shí)間 50ms 19 種光譜范圍 C 通用型紅外 測溫儀 可編程 ,RS232 串行接口 KT15D 系列 50176。 光學(xué)瞄準(zhǔn) ,帶激光瞄準(zhǔn) 實(shí)時(shí)數(shù)字處理 智能測溫系統(tǒng) C 3000176。 HEITRONICS 系列產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于冶金，玻璃 ,造紙 , 紡織 , 橡膠 , 木材 , 制陶 ,塑料 涂層 , 瀝青 建筑 , 電子 , 食品 ,石化，水泥等工業(yè)制造、科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。 （ 2）紅外測溫產(chǎn)品： HEITRONICS 擁有 40 多年非接觸紅外測溫經(jīng)驗(yàn)， 50 多種紅外測溫儀和非接觸紅外測溫系統(tǒng)可滿足不同行業(yè)用戶的特殊需求 ,提供最優(yōu)非接觸紅外測溫解決方案。多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的。 熱探測器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高， 進(jìn)而使探測器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 通過了解此基礎(chǔ)知識(shí)，會(huì)對(duì)防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)的原件選擇有一個(gè)明確的思路，通過比較運(yùn)用最佳原件，也對(duì)防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)有個(gè)整體思路 。當(dāng)然，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性也是追求的重要指標(biāo)。 (4)紅外線具有隱蔽性，在露天防護(hù)的地方設(shè)計(jì)一束紅外 線可以方便地檢測到是否有人出入。 (3)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能。 用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、 功能設(shè)定、本地報(bào)警等功能。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報(bào)警等模塊子函數(shù)。這種 熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，同時(shí)，熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報(bào)警裝置，也可用于制動(dòng)控制、接近開關(guān)、遙測等領(lǐng)域。 就目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報(bào)警器等各種報(bào)警器，但這幾種比較常見的報(bào)警器都存在一些缺點(diǎn)。 2. 紅外防盜報(bào)警器 引言 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對(duì)私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)在不斷的增強(qiáng)，因而對(duì)防盜措施提出了新的要求。每個(gè)住戶單元的防盜、防災(zāi)報(bào)警裝置通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與小區(qū)管理中心的監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)不問斷監(jiān)控。這主要是因?yàn)?，在產(chǎn)品供給市場上，絕大部分國外品牌來自美國和日韓，防盜報(bào)警產(chǎn)品在這些國家的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，產(chǎn)品功能穩(wěn)定、性能完善，再加上進(jìn)入我國是時(shí)間較早，所以在我國市場上占有相當(dāng)大的份額。但是與國外廠商相比還有很大差距。此外 ,在電子防盜、人體探測等領(lǐng)域中 ,被動(dòng)式熱釋電紅外探測器也以其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。現(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報(bào)警系統(tǒng) , 因而大大提高了小區(qū)的安全程度 , 有效保證了居民的人身財(cái)產(chǎn) 安全。 處理器采用 51 系列單片機(jī) AT89C51，整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。第 1 頁 基于 AT89C51 單片機(jī)的紅外線報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 摘 要 隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步 ,人們對(duì)環(huán)境的安全性提出更高的要求 ,很多小區(qū)都安裝了智能報(bào)警系統(tǒng) ,大大提高了小區(qū)的安全程度 ,有效保證居民的人身財(cái)產(chǎn)安全 .目前國內(nèi)使用的各類防盜、保安報(bào)警器基本都是以超聲波、主動(dòng)式紅外發(fā)射 /接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ) .而這里所設(shè)計(jì)的被動(dòng)式紅外報(bào)警器則采用了美國的傳感元件 —— 熱釋電紅外傳感器 .這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線