【正文】 理。 通過比較，方案二能滿足我們實時快捷的要求，更加簡單有效，固本設計選擇方案二。AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。該 器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C51 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 AT89C51 的引腳結構 AT89C51 的引腳結構如圖 2— 1 所示 ： 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 5 頁 圖 21 AT89C51的引腳結構圖 AT89C51 的主要性能 1． 與 MCS51單片機產品兼容 2． 4k 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 3． 1000 次擦寫周期 4． 全靜態(tài)操作： 0HZ~24HZ 5． 三級程序存儲器鎖定 6． 32 個可編程 I/O 口線 7． 兩個 16 位定時器 /計數器 8． 五個中斷器 9． 可編程串行通道 10． 低功耗空閑和掉電模式 11． 看門狗定時器 傳感器的選擇 傳感器的紅外輻射與紅外探測的原理結構 熱釋電傳感器是利用紅外輻射與紅外測溫的原理來探測的 ,紅外測溫屬非接觸式測溫，是測溫技術中的主要手段，其特點是測溫范圍廣，響應速度快和不明顯破壞被測對象溫度場 ，因而廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、交通等領域。 。 ，操作方便。 非接觸測溫技術的意義是顯而易見的。在某些場合，溫度測量逐步上升為主要矛盾，引起了各方面的普遍重視。 熱釋電元件的工作原理是基于熱釋電效應，即在強電介質溫度變化Δ P的自然極化的存在，此時傳感器有電信號輸出，晶體的這種性質被稱為熱釋電極或熱釋電效應。例如： LiTaO2(鉭酸鋰 )和 BaTiO2(鈦酸鋇 )等。 紅外測原理 紅外測溫是通過探測物體表面發(fā)射的能量來測量其溫度，由物理 學可知，處于絕對溫度（－ ℃）以上的任何物體，都要釋放熱能，而紅外輻射溫度計測量其中與溫度有關波長范圍內的熱能，并將其轉換與溫度成比例的電信號，由此測出其溫度。 實際中大多數物體為非黑體，其熱輻射公式為： E=εE0 其中： E為物體在一定溫度下的輻射能力； E0為與 E在同一溫 度下的黑體輻射能力；ε為黑度系數，表示物體的發(fā)射能力接近黑體的情況，其值在 0～ 1之間。所以如果能量出物體的輻射功率，則可確定它的溫度。它可以分成熱釋電探測器和光子探測器兩大類：其中，熱釋電探測器是電效應工作的探測器，其響應速度雖不如光子型，但由于它可在室溫下使用、光譜響應寬、 工作頻率寬，靈敏度與波長無關，因此其應用領域廣，容易使用。 如圖 21為熱釋電紅外傳感器的電路圖。它的等效電路是一個在負載電阻上并聯一個電容的電流發(fā)生器，其輸出阻抗極高，而輸出電壓信號又極其微弱，故在管內附有 JFET 及厚膜電阻，以達到阻抗變大的目的。 圖 21 熱釋電紅外傳感器的電路圖 熱釋電體的自發(fā)極化強度與 溫度有關。溫度升高到 Tc 時，自極化消失，此溫度稱為居里溫度。 由于自發(fā)極化，在與極化軸相垂直的晶體兩外表面上出現正負極化強度。因此不能在靜態(tài)條件下測量自發(fā)極化，但是自由電荷和面束縛電荷所需的時間很長，因晶體自發(fā)極化的弛豫時間很短，約 10－ 12s，因此當晶體經受一定頻率的溫度變化時其體內的自由電荷和外部雜散電荷便來不及中和變化著的面束縛 電荷，因此可在動態(tài)條件下測量自發(fā)極化。 如圖 22 所示的電路連接負載，則在紅外輻射時，就有電流流過負載經放大后成為輸出信號。因此，熱釋電探測器與其他熱釋探測器不同，它只存在溫度升降的過程中才有信號輸出。 如果用調制頻率為 f 的紅外線照射熱釋電晶體，則晶體的溫度自發(fā)極化強度（ PS）及其引起的面束縛作電荷密度均以頻率 f作周期變化。如果用負載電阻 Rg把兩個電極連接起來，就會有熱釋電電流 Is 通過負載。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 9 頁 圖 23熱釋電傳感器 等效電路 電流源的電流強度為 Is為： dTdAPItS)(?? 式中： p 一自發(fā)極化強度對溫度變化率，稱為熱釋電系數。熱釋電傳感器只有與菲涅爾透鏡配合使用才能發(fā)揮最大作用。這樣，當人體在裝有菲涅爾透鏡的傳感器監(jiān)控范圍內運動時，人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡傳到傳感器上，形成一個不斷交替變化的盲區(qū)和亮區(qū)，使得敏感單元的溫度不斷變化，傳感器從而輸出信號，或者說，人體在監(jiān)控范圍內活動時，進人一個視場后，又走出這個視場，再進人另一視場對傳感器而言，相當于一會兒看到人，一會兒又看不到人，人體的紅外線輻射不斷改變傳感器的溫度，使之有一個又一個相應的電信號。需要說明的是 :在每次接通電源時，傳感器要有幾秒到十幾秒的“預熱”時間，在這段時期內該傳感器不起作用。要經過放大、比較等幾個環(huán)節(jié)才能輸出控制信號。熱釋電紅外傳感器控制電路就是根據檢測信號的特點和輸出信號的要求，完成上述功能的電路。如圖 25 是控制電路的結構框圖： 圖 25控制電路的結構框圖 LM324 系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。該四放大器可以工作在低到 伏或者高到 32伏的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一。每一組運算放大器可用圖 27 所示的符號來表示，它有 5個引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個 信號輸入端，“ V+”、“ V”為正、負電源端，“ Vo”為輸出端。 LM324 的引腳排列見圖 27。 。放大器的帶寬對可靠性和靈敏度有重要影響，帶寬窄，噪聲小誤動作率低；帶寬寬，噪聲大，誤動作率高！ 如圖 31所示，本系統(tǒng)采用 LM324 中的兩個集成運算放大器構成低頻帶通放大電路， LM324 內部集成了四個獨立的高 增益運算放大器，其電流?。ǖ湫椭?Is=），且與所加電源電壓的大小無關，頻率補償及偏置電流均采用了溫度補償措施，性能穩(wěn)定。 圖 31低頻帶通放大電路 放大器要求： 增益： 60~70DB 帶寬： ~7HZ 工作原理： 放大電路的電壓增益為： A=1+2π fR12C4/(1+2π fR7C4)(1+2π fR12C4) 一般要求放大電路的增益為 65DB。靜態(tài)下應將輸出端電位設在 1/2 處，方法是： ICA外接 R R10 分壓器，將 1/2VCC引至運放的同相輸入端，這相當于將輸入偏置電壓墊高 1/2VCC,從而使輸出電壓的靜態(tài)電位定在 1/2VDD 處。 電壓比較整形電路 圖 32 門限電路 電壓比較器的作用是將一個模擬電壓與一個參考電壓相比較。本系統(tǒng)應用 LM324 剩余的兩個集成運算比較器構成一個雙限電壓比較器。當輸入電壓 VO16 引腳電壓時，比較器輸出高電平；當 VO113腳電壓時，比較器也輸出高電平。如圖 33所示： 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 14 頁 圖 33雙限電壓比較圖 當人體通過菲涅爾透鏡組成的傳感器現場時，傳感器輸出一交變信號。 所以兩引腳電壓的差值越接近 1/2VCC，電路的靈敏度越高，但容易因噪聲干擾產生誤動作，若兩引腳的差值遠離 1/2VCC，電路的可靠性將提高，但靈敏度降低。傳感器給出的噪聲電壓，是指傳感器噪聲輸出的信號經過 70dB 以上的放大后的噪聲電壓的峰 峰值。 聲音報警電路 如圖 34 所示：高音報警電 路選用 12V 的高音喇叭作為報警裝置，使用 SS8050大功率三極管做驅動電路，當 SPK為高電平時，三極管導通。本系統(tǒng)中經過軟件設置使報警器真實模擬了聲音頻率均勻拉