【正文】 光學通路和光電元件三部分組成。 封裝信息 圖 35 封裝信息 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 12 DHT11 引腳說明 表 36 引腳說 明 Pin 名稱 注釋 1 VDD 供電 3－ 2 DATA 串行數(shù)據(jù)，單總線 3 NC 空腳，請懸空 4 GND 接地，電源負極 溫濕度傳感器及其檢測電路 圖 37 溫濕度傳感器及檢測電路 光電傳感器技術 光電傳感器是采用光電元件做為檢測元件的傳感器。傳感器上電后，要等待 1s以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。數(shù)據(jù)格式： 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù)溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 校驗和數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“ 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結果的末 8 位。 圖 34 典型應用圖 34 典型 串行接口（單線雙向）： DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時間 4ms 左右，數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，具體格式在下面說明，當前小數(shù)部分用于以后擴展，現(xiàn)讀出為零。一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit，高位先出。其 數(shù)據(jù)包由 5Byte（ 40Bit）組成。建議連接線長度短于 20 時用 5K 上拉電阻，大于 20米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻。 應用領域包括：暖通空調(diào)測試及檢測設備、汽車數(shù)據(jù)記錄器、消費品、自動控制、氣象站、家電、濕度調(diào)節(jié)器、醫(yī)療、除濕器。該字節(jié)各位的定義如圖 23 所示。第 5 個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。高速暫存 RAM 的結構為 8 字節(jié)的存儲器，結構如圖 22 所示。溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL，可 通過軟件寫入戶報警上下限。 DS18B20 的性能特點如下： 1. 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； 2. 多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； 3. 無須外部器件； 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 10 4. 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； 5. 零待機功耗； 6. 溫度以 9 或 12 位數(shù)字； 7. 用戶可定義報警設 置； 8. 報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度 (溫度報警條件 )的器件； 9. 負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20 采用 3 腳 PR－ 35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結構框圖如圖 32 所示。探測器發(fā)射微波 /超聲波，當入侵者在探測區(qū)內(nèi)移動時，會使接受到的反射波有頻率差即多譜勒頻率，進而被探測，此類探測器安裝位置應避免震動和其它波源的干擾；偵光式探測器則利用一對差動式光電晶體探測器因人體移動所致的環(huán)境光線的變化，但它應安裝在背景光源穩(wěn)定之外，否則易產(chǎn)生誤報；影像偵測器利用電荷耦合式 CCD攝像機將入侵者圖像經(jīng)過類比對數(shù)位轉(zhuǎn)換器數(shù)字化，然后再比較先后兩幅圖的差異而進行探測，它靈敏度高、穩(wěn)定、防磁、防震，但入侵者移動極慢時會漏報。這種探測器常用于重要物品和特殊點的入侵探測。利用激光作光源時，還可利用光學系統(tǒng)多次反射形成一個防護網(wǎng)以提高安全性。為進一步降低誤保率，可選用內(nèi)裝兩只探測元件的差動式探測器，它要求被探測對象移動速度不低于 ，人體探測器是安保系統(tǒng)中應 用較為普遍而有效的探測器。另一類是雙技術玻璃破碎探測器，其中包括聲控 震動型和次聲波 玻璃破碎高頻聲響型。玻璃破碎聲發(fā)射頻率的高低、強度的大小同玻璃厚度、面積有關。利用壓電陶瓷片的壓電效應，壓電陶瓷片在外力作用下產(chǎn)生扭曲，變形時將會在其表面產(chǎn)生電荷，可以制成玻璃破碎入侵探測器。開關類防盜探測器的優(yōu)點是簡單、經(jīng)濟、防潮、防塵。 通常，防盜探測器有如下 6 種類型。 圖 31 電子保安系統(tǒng) 防盜報警探測器的種類 防盜報警系統(tǒng)是根據(jù)現(xiàn)場探測器采集的信息而報警的，按探測器工作方式不同，可分為接觸式和非接觸式兩大類。 防盜報警裝置 一個有效的電子保安系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：傳感器、放大處理電路、輸出電路。至于竊聽和反竊聽技術更離不開各種體積小、重量輕、靈敏度高的聲傳感器和電磁傳感器。因此，可以豪不夸張的說，如 果沒有傳感器及其相應的技術，各種警用系統(tǒng)網(wǎng)絡便無法組成。隨著我國安全防范技術的發(fā)展，特別是信息技術的計算機技術已日益廣泛地用于安全防范技術中，作為信息采集主要手段的傳感器，在安全防范技術中的地位就顯得越來越重要。國外自動專家認為，如果沒有象人的五官那樣的傳感器提供正確可靠 的信息，計算機將一事無成，自動化也是紙上談兵。然而，電子計算機要進行 ―思維 ‖活動，要 ―發(fā)號施令 ‖，還必須向它提供各種各樣的信息。 當今人類已進入信息時代，以電子計算機技術為中心的信息處理、信息傳輸技術已滲透到社會各個領域。于是，仿效人體感官功能的各種傳感器及其技術就應運而生。 眾所周知，人類是依靠耳、眼、鼻、舌、身等感官來接受外界信息的。 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 7 圖 27 單片機系統(tǒng)電路 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 8 第 3 章 傳感器檢測系統(tǒng)原理介紹 ―傳感器 ‖這一術語來自英文 ―Sensor‖，該詞也可譯為敏感裝置或敏感元件。 — 為 LCD 數(shù)據(jù)線， — 為 LCD 控制線。 2402_SCL和 2402_SDA為外存芯片 AT24C04 通信引腳，該芯片為 IIC 接口芯片，通過時鐘線和查詢鍵。 DATA 引腳為溫濕度傳感器單和數(shù)據(jù)線二線接口通信。由 STC89C52 組成的單片機系統(tǒng)原理圖如圖 所示。 單片機電路 本設計選用宏晶公司高性能單片機 STC89C52 采用主控芯片，其管腳如圖 所示。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的 8031， EA 端 必須接地。 Pin31： EA/Vpp 程序存儲器的內(nèi)外部選通線， 8051 和 8751 單片機，內(nèi)置有 4kB 的程序存儲器，當 EA 為高電平并且程序地址小于 4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過 4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。 如果單片機是 EPROM，在編程其間， 將用于輸入編程脈沖。而訪問內(nèi)部程序存儲器時， ALE端將有一個 1/6 時鐘頻 率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當作一個時鐘向外輸出。此外， RESET/Vpd還是一復用腳， Vcc 掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。然而，初始復位不改變RAM(包括工作寄存器 R0R7)的狀態(tài)， 8051 的初始態(tài) 。初始化后，程序計數(shù)器 PC 指向0000H， P0P3 輸出口全部為高電平 ，堆棧指 針 寫入 07H，其它專用寄存器被清 ―0‖。 MCS51 的引腳說明： MCS51 系列單片機中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin封裝的雙列直接 DIP 結構，右圖是它們的引腳配置， 40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復用。 單片機的結構有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結構，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結構，即普林斯頓 (Princeton)結構。 7. 中斷系統(tǒng)： 8051 具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時 /計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。 5. 并行輸入輸出 (I/O)口： 8051 共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 CPU ROM RAM 定時器 / 計數(shù)器 I/O 外設接口 時鐘 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 4 圖 22 8051 內(nèi)部結構 3. 程序存儲器 (ROM)： 8051 共有 4096 個 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 圖 21 單片機結構 MCS51 單片機內(nèi)部結構 8051 單片機包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時 /計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明 ： 1. 中央處理器： 中央處理器 (CPU)是整個單片機的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。它具有嵌入式應用系統(tǒng)所要求的體系結構，微處理器，指令系統(tǒng)，總線方式，管理模式等。 單片機全稱為單片微型計算機 (Single Chip Microputer)。它已經(jīng)深入應用到非微型計算機 所無法應用的領域，對社會產(chǎn)生了極大的影響。 報警系統(tǒng)原理框圖 近年來，報警器行業(yè)發(fā)展非常迅猛，特別是光電防盜報警系統(tǒng)的應用最為廣泛，光電防盜報警系統(tǒng)以其監(jiān)測范圍寬，探測距離遠，可靠性高，隱蔽性好等優(yōu)點著稱，雖說報警器種類繁多，但基于單片機控制的報警器的基本結構都大同小異，基本的原理框圖如圖 11所示： 圖 11 報警系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)核心部分是傳感器檢測和單片機的處理，利用傳感器檢測車的情況，傳感器一般采用雙鑒別模式即由兩個具有功能互補性的傳感器同時對室內(nèi)情況監(jiān)測，然后輸出兩路不同的信號，再經(jīng)過邏輯“與”關系判斷，當發(fā)現(xiàn)并確認有盜情時檢測電路輸出信號給單片機，由單片機根據(jù)輸入的信號發(fā)出報警指令給報警電路，從而觸發(fā)報警電路，達到能及時準確的報警功能。本設計是在對現(xiàn)有的光電防盜報警裝置的優(yōu)缺點的綜合研究的基礎上進 行的，具有價格低廉，安裝操作簡易，誤報率低等特點。 論文研究的目的和內(nèi)容 紅外技術已經(jīng)成為先進科學技術的重要組成部分，它在各領域都得到了廣泛的應用。例如英國的帕朗尼斯四探測技術報警器，它包括微波、紅外、 IFT 及微波鑒控等技術。因此，這種簡單系統(tǒng)的弱點就是它可能被一 只飛入光束或落在某一透鏡上的蒼蠅或飛蛾之類的昆蟲所觸，所以誤報的可能性非常大，后來改用雙光束系統(tǒng)，隨后又出現(xiàn)了給予被動是紅外傳感器技術的被動式紅外入侵報警器，被動式紅外傳感器技術是利用紅外光敏期間將活動生物體發(fā)出的微量紅外線轉(zhuǎn)換成相應的電信號，并進行放大，處理，再利用電路輸出報警信號，它能可靠的將運動著的生物體 (人 )和飄落的物體加以卻別，同時它還具有監(jiān)控范圍大，隱蔽性好，抗干擾能力強和誤報率低等特點。整個系統(tǒng)的工作就是這樣的：當光束到達接收機時接收機的輸出就處于“關”的狀態(tài)，但是如果光束被人，動物或其他的物品遮擋住時，接收機的輸出就開啟并觸發(fā)外部報警器或繼電器。 最早的非可見光束入侵物探測器，有發(fā)射機將一個編碼信號饋送到一只 IR LED 中。從 20 世紀 80 年代起，日本就將傳感器技術列為優(yōu)先發(fā)展的高新科技之首，美國的西方國家也將此技術列為國家科技和國防技術發(fā)展的重點。當盜賊出現(xiàn)在警戒區(qū)時，紅外輻射場發(fā)生變化， 這種變化立即被經(jīng)過巧妙設計的多視場組合菲涅爾透鏡會聚，敏感的紅外傳感器接收后迅速將這種變化轉(zhuǎn)為電信號，這種信號經(jīng)信息處理部分放大，處理后立即輸出報警信號，然后通過傳輸送達監(jiān)控器，于是發(fā)出報警，示出事發(fā)地區(qū)。其工作原理為：由多元組合菲涅爾透鏡構成一定視場和距離的警戒區(qū)，監(jiān)視警戒區(qū)內(nèi)紅外輻射量的變化。反射式系統(tǒng)的紅外傳感器要置于鏡前，體積大，不好密封，在防塵，放水，抗擊，隱蔽性等方面較差，尤其在防盜報警方面不宜采用。目前與紅外傳感器配套的光學系統(tǒng)有三種，即反射式，透射式和折射式。 被動式紅外傳感技術是利用紅外光敏器件將活動生物體發(fā)出的為紅外線轉(zhuǎn)換成相應的電信號，并進行放大，處理，它能可靠的將在附近運動的生物體 (人 )和飄落的物體加以區(qū)別，同時它還具有監(jiān)控范圍大，隱蔽性好，抗干擾能力強和誤報率低等特點。 hotelectric sensor 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 III 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................................. I Abstract ....