【正文】 因入射輻射中只有垂直于超晶格生長(zhǎng)面的電極化矢量起作用，光子利用率低；量子阱中基態(tài)電子濃度受摻雜限制，量子效率不高；響應(yīng)光譜區(qū)窄；低溫要求苛刻。 10. 量子阱探測(cè)器 (QWIP)：將兩種半導(dǎo)體材料用人工方法薄層交替生長(zhǎng)形成超晶格，在其界面有能帶突變，使得電子和空穴被限制在低勢(shì)能阱內(nèi)，從而能量量子化形成量子阱。與光電導(dǎo)探測(cè)器比較，光伏探測(cè)器背景限探測(cè)率大 40%，不需要外加偏置電場(chǎng)和負(fù)載電阻，不消耗功率，有高的阻抗。能量大于禁帶寬度的紅外光子在結(jié)區(qū)及其附近激發(fā)電子空穴對(duì)。利用光電導(dǎo)效應(yīng)制成的光電導(dǎo)探測(cè)器分為多晶薄膜型和單晶型兩種。 7. 光電導(dǎo)探測(cè)器：又稱(chēng)光敏電阻。如果室溫超導(dǎo)成為現(xiàn)實(shí)，將是 21 世紀(jì)最引人注目的一類(lèi)探測(cè)器； 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 5. 熱釋電探測(cè)器：有些晶體，如硫酸三甘酞 、鈮酸鍶鋇等，當(dāng)受到紅外輻射照射溫度升高時(shí)，引起自發(fā)極化強(qiáng)度變化，結(jié)果在垂直于自發(fā)極化方向的晶體兩個(gè)外表面之間產(chǎn)生微小電壓，由此能測(cè)量紅外輻射的功率。因半導(dǎo)體電阻有高的溫度系數(shù)而應(yīng)用最多，測(cè)溫輻射熱計(jì)常稱(chēng)“熱敏電阻”。 3. 石英共振器非制冷紅外成像列陣：利用共振頻率對(duì)溫度敏感的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外探測(cè)。分別利用上述不同性能可制成多種熱探測(cè)器： 1. 液態(tài)的水銀溫度計(jì)及氣動(dòng)的高萊池 (Golay cell)：利用了材料的熱脹 冷縮效應(yīng)。 紅外探測(cè)器分類(lèi) 紅外探測(cè)器制備涉及物理、材料、化學(xué)、機(jī)械、微電子、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科，是一門(mén)綜合科學(xué)。探測(cè)器已經(jīng)有了 20 多年的發(fā)展歷史，但是基于探測(cè)器本身的原理，目前還存在很多不盡人意的地方。熱探測(cè)器的換能過(guò)程包括：熱阻效應(yīng)，熱伏效應(yīng)，熱氣動(dòng)效應(yīng)和熱釋電效應(yīng)。由于這種變化是由入射光子數(shù)的變化引起的，光子探測(cè)器的響應(yīng)正比于吸收的光子數(shù)。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式，紅外探測(cè)器青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 可分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類(lèi)。紅外探測(cè)器是將不可見(jiàn)的紅外輻 射能轉(zhuǎn)變成其它易于測(cè)量的能量形式的能量轉(zhuǎn)化器，作為紅外整機(jī)系統(tǒng)的核心關(guān)鍵部件，紅外探測(cè)器的研究始終是紅外物理與技術(shù)發(fā)展的中心。有時(shí)還包括致冷部件、光學(xué)部件和電子部件等。一個(gè)紅外探測(cè)器至少有一個(gè)對(duì)紅外輻射產(chǎn)生敏感效應(yīng)的物體，稱(chēng)為響應(yīng)元?，F(xiàn)代紅外探測(cè)器所利用的主要是紅外熱效應(yīng)和光電效應(yīng)。要察覺(jué)這種輻射的存在并測(cè)量其強(qiáng)弱，必須把它轉(zhuǎn)變成可以察覺(jué)和測(cè)量的其他物理量。 5. 提高成品率，降低價(jià)格。 3. 探測(cè)器在焦平面上實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能，按程序進(jìn)行邏輯處理，使紅外整機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化。 1. 紅外焦平面器件發(fā)展到高密度、快響應(yīng)、元數(shù)達(dá)到 106— 108元以上的大青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 規(guī)模集成器件，由二維向三維多層次 結(jié)構(gòu)發(fā)展，在應(yīng)用上就可以實(shí)現(xiàn) 高 清晰度熱像儀，極大地縮小整機(jī)體積，增強(qiáng)功能。 紅外技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 紅外技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵在于紅外材料的研制、紅外設(shè)備的制冷、紅外設(shè)備向更長(zhǎng)波段發(fā)展、紅外焦平面陣列器件的研制和紅外設(shè)備與數(shù)據(jù)處理設(shè)備的結(jié)合等。如偵察衛(wèi)星依靠紅外成像設(shè)備和多光譜儀可以白天黑夜地獲取大量的軍事情報(bào)。一切軍事目標(biāo)，如海洋中的艦船、地面部隊(duì)行動(dòng)及各種裝備、空中的飛機(jī)、導(dǎo)彈，都散發(fā)熱量，發(fā)出大量的紅外輻射。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，獲取戰(zhàn)場(chǎng)信息的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)成為掌握戰(zhàn)爭(zhēng)主動(dòng)權(quán)的關(guān)鍵，紅外技術(shù)是從空中和空間獲取戰(zhàn)場(chǎng)信息的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此，許多國(guó)家均投入 很大的人力和物力去研究紅外技術(shù)，并將其廣泛地應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，并產(chǎn)生巨大影響。 K 或273℃ )的物體都在向外輻射各種波長(zhǎng)的紅外線，物體的溫度越高，其輻射紅外線的強(qiáng)度也越大。光電子技術(shù)；先進(jìn)材料技術(shù)。與紅外線相關(guān)的技術(shù)還有：探測(cè)技術(shù) 。 4. 紅外技術(shù)在軍事上和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用。 2. 紅外元件、部件的研制，包括輻射源、微型制冷器、紅外窗口材料和濾光電等。 紅外技術(shù) 紅外技術(shù)定義 紅外技術(shù)是研究紅外輻射的 產(chǎn)生、傳播、轉(zhuǎn)化、測(cè)量及其應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)。視度操作 D： S是指視點(diǎn)直徑距離的比率，它包括目標(biāo)物前面最大限度接受輻射的 90%。目標(biāo)物越小，你就應(yīng)該靠它更近一些。視覺(jué)范圍比率和到直徑距離的比率 視覺(jué)范圍是指儀器操作的角度，它是由該個(gè)體的視度所決定的。物體的溫度越高，它的震動(dòng)就越快，因此光譜的輻射能量就越高。輻射原理 所有的物體都是由不斷震動(dòng)的原子構(gòu)成的，高能量的原子震動(dòng)頻率越高。 紅外輻射原理 在某些應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，檢測(cè)器要接觸被測(cè)物是不實(shí)際或者是不可能的。已知帶電體受到擾動(dòng)就發(fā)射出電磁波。因而猜想，光波就是電磁波。 1864 年，英國(guó)物理學(xué)家 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 總結(jié)了當(dāng)時(shí)已有的電磁學(xué)規(guī)律 ,提出了存在電磁波的可能性 ,它的傳播速度可用純電學(xué)量計(jì)算出來(lái)?？梢?jiàn)光的彩色不同，反映了它們的波長(zhǎng)不同。這種不可見(jiàn)光稱(chēng)為紅外輻射，又稱(chēng)紅外光、紅外線。因此，他認(rèn)為在紅光之外存在一種不可見(jiàn)光。 1666 年，英國(guó)物理學(xué)家 ，太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)三棱鏡后分裂成彩色光帶──紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫?！?555”時(shí)基集成電路 A1 與外圍元件構(gòu)成了自激多諧振 蕩器 ,其振蕩頻率約為 30kHz,占空比為 1:10?遠(yuǎn)紅外線的功能簡(jiǎn)介。太陽(yáng)光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見(jiàn)光線，波長(zhǎng)為～ 1000μ m。紅外線具有： 力強(qiáng)因此得到結(jié)論：太陽(yáng)光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見(jiàn)的光線，這就是紅外線。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 2 章 紅外線 紅外線簡(jiǎn)介 紅外線 紅外線是太陽(yáng)光線中眾多不可見(jiàn)光線中的一種，由德國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800 年發(fā)現(xiàn)，又稱(chēng)為紅外熱輻射 ,他將太陽(yáng)光用三棱鏡分解開(kāi)，在各種不同 顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì)，試圖測(cè)量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。 此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小。 信號(hào)接收部分采用的是 AT89C2051 單片機(jī)，現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器 (CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ) (RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器 (ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如 A/D 轉(zhuǎn)換器、 PMW(脈寬調(diào)制電路 )、 WDT(看門(mén)狗 )、有些單片機(jī)將LCD(液晶 )驅(qū)動(dòng)電路都集成 在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。熱釋電紅外傳感器因紅外線照射 (或遮擋 )而產(chǎn)生 (或失去 )熱量才有輸出，因此，從 原理上講，它和波長(zhǎng)沒(méi)有什么關(guān)系，但應(yīng)選用合適測(cè)定波長(zhǎng)的濾光器作為窗口材料，才能實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的功能。如果紅外線一直照射，無(wú)不平衡電荷，電壓的變化為零。把這種不平衡電荷以電壓變化的形式取出，便可檢測(cè)紅外線。 LiTaO3 熱釋電材料處于自發(fā)極化狀態(tài)。其中熱釋電型是基于溫度測(cè)量的工作方式。采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，不需重新布線，特別適用于已裝修用戶(hù)及布線不方便的場(chǎng)合。隨著國(guó)家智能化小區(qū)建設(shè)的推廣，防盜系統(tǒng)已成為智能小區(qū)的必需設(shè)備。而這里所涉及的被動(dòng)式報(bào)警器則采用了美國(guó)的青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 傳感元件 — 熱釋電傳感器。這主要是因?yàn)椋诋a(chǎn)品供給市場(chǎng)上，絕大部分國(guó)外品牌來(lái)自美國(guó)和日韓，防盜報(bào)警產(chǎn)品在這些國(guó)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(guó)是時(shí)間較早，所以在我國(guó)市場(chǎng)上占有相當(dāng)大的份額。但是與國(guó)外廠商相比還有很大差距。 發(fā)展現(xiàn)狀 目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的防盜報(bào)警系統(tǒng)大部分是國(guó)外品牌，如：早期的美國(guó)安定保、 Camp。本系統(tǒng)采用了人體熱釋電紅外傳感器，在人體探測(cè)器領(lǐng)域中，被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器 因其價(jià)格低廉、制作簡(jiǎn)單、成本低，安裝比較方便，防盜性能比較穩(wěn)定，靈敏度高、安全可靠等特點(diǎn)，備受廣大家庭用戶(hù)的歡迎。它的工作性能好，不易出現(xiàn)不報(bào)和誤報(bào)現(xiàn)象，安全可靠。本設(shè)計(jì)就是為了滿(mǎn)足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計(jì)的家庭式電子防盜系統(tǒng)。一個(gè)防盜系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在報(bào)警主機(jī)的功能上。 有的防盜報(bào)警系統(tǒng)還連有上位機(jī)。當(dāng)住戶(hù)家中無(wú)人時(shí)，可把家庭內(nèi)的防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置為布防狀態(tài)，當(dāng)竊賊闖入時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)并向小區(qū)安保中心報(bào)警。這種監(jiān)控報(bào)警裝置廣泛應(yīng)用與博物館、單位要害部門(mén)和家庭的防護(hù)。 紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，他在各領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。 本章節(jié)主要介紹了本設(shè)計(jì)的選題背景、目的意義、解決方法。而本設(shè)計(jì)中的輸入部分主要是各種各樣的傳感器。針對(duì)偷盜、搶劫、火災(zāi)、煤氣泄漏等事故進(jìn)行檢測(cè)和報(bào)警的系統(tǒng)，其需求也越來(lái)越高。 本設(shè)計(jì)正是基于此，設(shè)計(jì)了主動(dòng)式、被動(dòng)式紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)。防盜報(bào)警系統(tǒng)是預(yù)防搶劫、盜竊等意外事件的重要設(shè)施。紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，它在各領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。報(bào)警器為人們解決了不少問(wèn)題 .但是市場(chǎng)上的報(bào)警器大部分都是用于一些大公司財(cái)政機(jī)構(gòu)。 有一個(gè)安定、和諧的家庭氛圍和社會(huì)氣息是人們的基本要求，在無(wú)人看守的家庭、銀行、倉(cāng)庫(kù)、商店、重要財(cái)經(jīng)部門(mén)等一些重要的部門(mén)實(shí)施自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警的要求就變得更必要、更重要了，它會(huì)使家庭、銀行等重要部門(mén)的財(cái)產(chǎn)免受損失。它的特點(diǎn)是靈敏度高、反映迅速、具有極高的準(zhǔn)確性、可靠性、客觀性及時(shí)間上的連續(xù)性。當(dāng)代生活中的人們?cè)絹?lái)越感覺(jué)到了社會(huì)的飛躍發(fā)展，科技的飛速發(fā)展給人們很多實(shí)惠、生活、學(xué)習(xí)、工作中都滲透著科技，都能明顯地感受到它發(fā)展地威力。 soundlight alarm 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 前言 ............................................................ 1 第 1 章 緒論 .................................................... 2 課題背景 ................................................ 2 目的和意義 .............................................. 3 發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................ 3 第 2 章 紅外線 .................................................. 5 紅外線簡(jiǎn)介 .............................................. 5 紅外線 ............................................ 5 紅外輻射 .......................................... 5 紅外輻射原理 ...................................... 6 紅外技術(shù) ................................................ 6 紅外技術(shù)定義 ...................................... 6 紅外技術(shù)的影響 .................................... 7 紅外技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) ................................ 7 第 3 章 紅外探測(cè)器 .............................................. 9 紅外探測(cè)器 .............................................. 9 紅外探測(cè)器原理及分類(lèi) .................................... 9 紅外探測(cè)器原理 .................................... 9 紅外探測(cè)器分類(lèi) ................................... 10 第 4 章 主要元器件介紹 ......................................... 12 單片機(jī) AT89C2051 ....................................... 12 電源電路 ............................................... 13 固定三端穩(wěn)壓器 ................................... 13 78 系列應(yīng)用電路 .................................. 13 78 系統(tǒng) L05....................................... 14 555 定時(shí)器 ............................................. 14 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) IV 555 定時(shí)器簡(jiǎn)介 ................................... 14 555 時(shí)序電路的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能 ................. 15 555 定時(shí)器的應(yīng)用 ................................. 16 COMS 反相器結(jié)構(gòu)電路及其工作原理 ........................ 18 COMS 反相器 ...................................... 18 反相器 CC4069 .................................... 20 CC40