【正文】 行為，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并提示發(fā)生報(bào)警的區(qū)域部位，顯示可能采取對(duì)策的系統(tǒng)。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)。本文還細(xì)致地描述了利用單片機(jī)控制的軟件流程、程序設(shè)計(jì)及調(diào)試，羅列了防盜報(bào)警器誤報(bào)的分析 及解決方法。 microcontroller?，F(xiàn)在人們更是感覺(jué)到了科技給人們帶來(lái)的巨大發(fā)展，科學(xué)技術(shù)作為第一生產(chǎn)力，在人類(lèi)社會(huì)的 發(fā)展中起了很大的推動(dòng)作用，人類(lèi)從原始向先進(jìn)的發(fā)展都伴隨著科學(xué)的發(fā)展，從原始的手工到現(xiàn)在的智能控制都是科技發(fā)展的結(jié)果，先進(jìn)的科技能減輕人體勞動(dòng)量、能更合理地利用時(shí)間完成任務(wù)，可以說(shuō)科技的微小發(fā)展都會(huì)給人類(lèi)帶來(lái)很大的好處。安全防范技術(shù)是以電子技術(shù)為主體的一門(mén)綜合性技術(shù)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ,社會(huì)安全 保障的需要 ,電子報(bào)警這門(mén)綜合技術(shù)也在不斷地發(fā)展。針對(duì)這一要求人們研制了一系列自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。由于紅外線(xiàn)是不見(jiàn)光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用，此外，在電子防盜、人體探測(cè)等領(lǐng)域中，被動(dòng)式熱 釋電紅外探測(cè)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(hù)和專(zhuān)業(yè)人士的歡迎。由于它是不可見(jiàn)光，因此用它作防盜監(jiān)控報(bào)警器，具有良好的隱蔽性，白天和黑夜均能使用，而且抗干擾能力強(qiáng) 防盜報(bào)警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)，自動(dòng)探測(cè)發(fā)生在布防監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并提示值班人員發(fā)生報(bào)警的區(qū)域部位，顯示可能采取對(duì)策的系統(tǒng)。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過(guò)聲光報(bào)警信號(hào)在安?？刂浦行臏?zhǔn)確顯示出事 地點(diǎn)，使于迅速采取應(yīng)急措施。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第 1 章 緒論 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)防盜、防劫、防火保安設(shè)備的需求量大大增加。本設(shè)計(jì)運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)了一款新穎紅外線(xiàn)防盜報(bào)警器。不同類(lèi)型的探測(cè)器用不同的手段探測(cè)各種入侵行為；不同作用的傳感器，也可檢測(cè)出不同類(lèi)型的情況。 課題背景 單片機(jī)現(xiàn)在已越來(lái)越廣泛地 應(yīng)用于智能儀表、工業(yè)控制、日常生活等很多領(lǐng)域，可以說(shuō)單片機(jī)的應(yīng)用已滲透到人類(lèi)的生活、工作的每一個(gè)角落，這說(shuō)明它和我們每個(gè)人的工作、生活密切相關(guān)，也說(shuō)明我們每個(gè)人都有可能和有機(jī)會(huì)利用單片機(jī)去改造你身邊的儀器、產(chǎn)品、工作與生活環(huán)境。由于他是不可見(jiàn)光，因此用他做防盜報(bào)警監(jiān)控器，具有良好的隱蔽性，白天黑夜均可使用，而且抗干擾能力強(qiáng)。 當(dāng)我們考慮的范圍廣一點(diǎn)：若是在小區(qū)每一住戶(hù)內(nèi)安裝防 盜報(bào)警裝置。周界報(bào)警系統(tǒng)：在小區(qū)的圍墻上設(shè)置主動(dòng)紅外對(duì)射式探測(cè)器，防止罪犯由圍墻翻入小區(qū)作案，保證小區(qū)內(nèi)居民的生活安全。將探測(cè)器發(fā)回的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)按防區(qū)的類(lèi)型與主機(jī)的工作狀態(tài) (布防、撤防 )作出邏輯判斷，進(jìn)而發(fā)出報(bào)警。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 目的和意義 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)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)手段在不斷的 增強(qiáng)，對(duì)防盜設(shè)施的智能化提出了新的要求。它在以前的防盜器基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大的改進(jìn)，由于使用了單片機(jī)做信號(hào)處理器，不但可以用于單一的住宅區(qū)，也可以用于較大規(guī)模住宅區(qū)的防盜系統(tǒng)。 在我國(guó)，目前市面上報(bào)警器主要有壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器開(kāi)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(jiàn)的報(bào)警器都存在一些缺點(diǎn)。而且防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)。K、日本艾禮富、以色列 EL 等，近幾年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的加拿大楓葉、德國(guó)博世、美國(guó) GE 等，這些廠商無(wú)論是在資金和技術(shù)上，都具備很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)國(guó)內(nèi)廠商的發(fā)展形成巨大的競(jìng)爭(zhēng)壓力；國(guó)內(nèi)防盜報(bào)警產(chǎn)品廠商發(fā)展時(shí)間比較短，真正取得長(zhǎng)足發(fā)展也是在 2021 年以后，特別是在 2021 年國(guó)內(nèi)有些廠 商迅速成長(zhǎng)，投資規(guī)模和企業(yè)規(guī)模都在迅速發(fā)展和擴(kuò)大。 現(xiàn)階段，大部分工程商安裝防盜報(bào)警產(chǎn)品時(shí)傾向于國(guó)外品牌，其中，安裝的國(guó)外產(chǎn)品主要來(lái)自美國(guó)、日本和韓國(guó)，這三個(gè)國(guó)家的產(chǎn)品占據(jù)我國(guó)報(bào)警市場(chǎng)的近80%的市場(chǎng)份額。 現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)使用的各類(lèi)防盜、保安報(bào)警器基本都是以超聲波、主動(dòng)式紅外發(fā)射和接收以及微波 等技術(shù)為基礎(chǔ)。這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線(xiàn)，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，同時(shí)它還能鑒別出運(yùn)動(dòng)的生物與其它非生物。利用單片機(jī)控制技術(shù)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開(kāi)發(fā)一種具有聯(lián)網(wǎng)功能的智能無(wú)線(xiàn)防盜系統(tǒng)，并開(kāi)發(fā)相關(guān)的傳感器。 系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)射部分主要采用熱釋電紅外傳感器，目前紅外傳感器有熱釋電型和量子型兩 種。一般采用 LiTaO3作為熱釋電材料，它在溫度限定范圍內(nèi)穩(wěn)定性好且價(jià)格低廉。當(dāng)紅外線(xiàn)入射吸收后，結(jié)晶的溫度改變，自發(fā)極化也發(fā)生變化結(jié)晶表面的電荷變得不平衡。因此，熱釋電材料只有在溫度變化時(shí)才產(chǎn)生電壓。沒(méi)有紅外線(xiàn)照射時(shí)，結(jié)晶表面電荷同樣呈現(xiàn)為不平衡狀態(tài)。 量子型紅外傳感器的特點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度高，響應(yīng)速度快，響應(yīng)的靈敏度與波長(zhǎng)有關(guān)。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶(hù)的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中SMD(表面封裝 )越來(lái)越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫最快。也可以當(dāng)作傳輸之媒界。紅外線(xiàn)可分為三部分，即近紅外線(xiàn)，波長(zhǎng)為 ～ m 之間；中紅外線(xiàn)，波長(zhǎng)為 ～ m 之間；遠(yuǎn)紅外線(xiàn)，波長(zhǎng)為 ～ l000μ m之間。 紅外輻射 紅外輻射是波長(zhǎng)介于可見(jiàn)光與微波之間的電磁波 (電磁輻射 )。 1800 年，英國(guó)天文學(xué)家 光譜的熱效應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)熱效應(yīng)最顯著的部位不在彩色光帶內(nèi)，而在紅光之外。后來(lái)的實(shí)驗(yàn)證明，這種不可見(jiàn)光與可見(jiàn)光具有相同的物理性質(zhì) ,遵守相同的規(guī)律 ,所不同的只是一個(gè)物理參數(shù)──波長(zhǎng) 。 17～ 18 世紀(jì)，許多物理學(xué)家認(rèn)為，光 (包括紅外光和紫外光 )具有波動(dòng)的性質(zhì) ,有一定的傳播速度 ,波長(zhǎng)是它的特征參數(shù)并可以測(cè)量。紫光的波長(zhǎng)最短，紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紅外輻射的波長(zhǎng)則更長(zhǎng)，紫外光的波長(zhǎng)比紫光更短。后來(lái)的實(shí)際測(cè)量證明，其傳播速度就是光速。 1887 年，德國(guó)科學(xué) 家 。擾動(dòng)越強(qiáng)烈，發(fā)射出電磁波的能量就越大，波長(zhǎng)就越短。而紅外檢測(cè)器可以在短時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)距離測(cè)量溫度，因此在某些情況下它是非常實(shí)用的。所有微粒的震動(dòng)，包括這些原子，生成電磁波譜。結(jié)果，所有物體都不停的以自身的波長(zhǎng)頻率向外輻射，而其波長(zhǎng)和頻率又取決 于物體自身的溫度和它的光譜比輻射率。視覺(jué)范圍是儀器和目標(biāo)物距離與目標(biāo)物直徑的比率。當(dāng)目標(biāo)物的直徑很小時(shí)，那么將溫度計(jì)靠目標(biāo)物近一些就顯得很重要，這樣可以確保只是在測(cè)量該目標(biāo)物，而不包括周?chē)h(huán)境。激光可視激光點(diǎn)是用來(lái)顯示測(cè)量區(qū)域的點(diǎn)，而不是散發(fā)出某種東西要測(cè)量。紅外技術(shù)的內(nèi)容包含四個(gè)主要部分： 1. 紅外輻射的性質(zhì)，其中有受熱物體所發(fā)射的輻射在光譜、強(qiáng)度和方向的分布；輻射在媒質(zhì)中的傳播特性 反射、折射、衍射和散射；熱電效應(yīng)和光電效應(yīng)等。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 3. 把各種紅外元、部件構(gòu)成系統(tǒng)的光學(xué)、電子學(xué)和精密機(jī)械。由此可見(jiàn)，紅外技術(shù)的研究涉及的范圍相當(dāng)廣泛，既有目標(biāo)的紅外輻射特性，背景特性，又有紅外元、部件及系統(tǒng)；既有材 料問(wèn)題，又有應(yīng)用問(wèn)題。精確制導(dǎo)技術(shù) 。 紅外技術(shù)的影響 物理學(xué)的研究告訴我們，在自然界中，任何溫度高于絕對(duì)零度 (0176。我們根據(jù)各類(lèi)目標(biāo)和背景輻射特性的差異，就可以利用紅外技術(shù)在白天和黑夜對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤和識(shí)別，以獲取目標(biāo)信息。 紅外技術(shù)已成為軍事目標(biāo)的偵察、監(jiān)視、預(yù)警與跟蹤的重要手段。利用紅外技術(shù)裝備，就可以從空中和空間對(duì)這些目標(biāo)進(jìn)行偵察、監(jiān)視與跟蹤。裝有紅外探測(cè)器的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星從 70 年代以來(lái)，一直監(jiān)視著世界各國(guó)的彈道導(dǎo)彈發(fā)射，為國(guó)家及軍事指揮部門(mén)提供警報(bào)，如目前美國(guó)國(guó)防支援計(jì)劃中的 預(yù)警衛(wèi)星在幾十秒鐘內(nèi)，就可以鑒別來(lái)襲導(dǎo)彈的發(fā)射和方向，據(jù)說(shuō)將來(lái)美國(guó)的天基紅外系統(tǒng)可在 20 秒內(nèi)，提供有關(guān)導(dǎo)彈發(fā)射和方向方面的精確信息，為攔截來(lái)襲導(dǎo)彈提供寶貴的預(yù)警時(shí)間。紅外技術(shù)的發(fā)展以紅外探測(cè)器的發(fā)展為標(biāo)志，可以從紅外探測(cè)器的發(fā)展來(lái)推斷其發(fā)展趨勢(shì)。 2. 雙色、多色紅外器件的發(fā)展使整機(jī)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)的多光譜成像探測(cè)，成倍擴(kuò)大系統(tǒng)信息量，成為目標(biāo)識(shí)別和光電對(duì)抗的有效手段。 4. 提高探測(cè)器工作溫度，高性能室溫紅外探測(cè)器和焦平面器件是發(fā)展重點(diǎn)之一，不需要制冷器，將會(huì)使整機(jī)更精巧、更可靠，從而實(shí)現(xiàn)全固體化。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 3 章 紅外探測(cè)器 紅外探測(cè)器 紅外探測(cè)器是將入射的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn) 變成電信號(hào)輸出的器件。一般說(shuō)來(lái)，紅外輻射照射物體所引起的任何效應(yīng)，只要效果可以測(cè)量而且足夠靈敏，均可用來(lái)度量紅外輻射的強(qiáng)弱。這些效應(yīng)的輸出大都是電量，或者可用適當(dāng)?shù)姆椒ㄞD(zhuǎn)變成電量。此外，還包括響應(yīng)元的支架、密封外殼和透紅外輻射的窗口。 從目前應(yīng)用的情況來(lái)看，紅外探測(cè)有如下幾個(gè)優(yōu) 點(diǎn)：環(huán)境適應(yīng)性?xún)?yōu)于可見(jiàn)光，尤其是在夜間和惡劣天候下的工作能力；隱蔽性好，一般都是被動(dòng)接收目標(biāo)的信號(hào)，比雷達(dá)和激光探測(cè)安全且保密性強(qiáng)，不易被干擾；由于是目標(biāo)和背景之間的溫差和發(fā)射率差形成的紅外輻射特性進(jìn)行探測(cè)，因而識(shí)別偽裝目標(biāo)的能力優(yōu)于可見(jiàn)光；與雷達(dá)系統(tǒng)相比，紅外系統(tǒng)的體積小，重量輕，功耗低；由于紅外探測(cè)技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)從而使其在軍事國(guó)防和民用領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用，尤其是在軍事需求的牽引和相關(guān)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，作為高新技術(shù)的紅外探測(cè)技術(shù)在未來(lái)的應(yīng)用將更加廣泛，地位更加重要。 紅外探測(cè)器原理及分類(lèi) 紅外探測(cè)器原理 紅外探測(cè)器是一種輻射能轉(zhuǎn)換器，主要用于將接收到的紅外輻射能轉(zhuǎn)換為便于測(cè)量或觀察的電能，熱能等其他形式的能量。熱探測(cè)器的工作機(jī)理是基于入射輻射的熱效應(yīng)引起探測(cè)器某一電特性的變化，而光子探測(cè)器是基于入射光子流與探測(cè)材料相互作用產(chǎn)生的光電效應(yīng)，具體表現(xiàn)為探測(cè)器響應(yīng)元自由載流子 (即電子和 /或 空穴 )數(shù)目的變化。而熱探測(cè)器的響應(yīng)正比與所吸收的能量。光子探測(cè)器的換能過(guò)程包括：光生伏特效應(yīng)，光電導(dǎo)效應(yīng)，光電磁效應(yīng)和光發(fā)射效應(yīng)。例如，被動(dòng)紅外探測(cè)器受外界環(huán)境的影響就比較大，當(dāng)外界溫度較高，接近人體溫度時(shí)，就容易發(fā)生誤報(bào)現(xiàn)象；而當(dāng)溫度較低時(shí)，探測(cè)器則可能因?yàn)楦袘?yīng)不到人體的存在 又發(fā)生漏報(bào)的情況；另外被動(dòng)紅外入侵探測(cè)器還無(wú)法分清人的移動(dòng)、微風(fēng)、空調(diào)的運(yùn)轉(zhuǎn)以及小動(dòng)物的活動(dòng)，容易發(fā)生誤報(bào)現(xiàn)象。熱探測(cè)器吸收紅外輻射后，溫度升高，可以使探測(cè)材料產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)、電阻率變化，自發(fā)極化強(qiáng)度變化，或者氣體體積與壓強(qiáng)變化等，測(cè)量這些物理性能的變化就可以測(cè)定被吸收的紅外輻射能量或功率。 2. 電偶和熱電堆：利用了溫度梯度可使不同材料間產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)的溫差電效應(yīng)。 4. 測(cè)輻射熱計(jì)：利用材料的電阻或介電常數(shù)的熱敏效應(yīng) — 輻射引起溫升改變材料電阻 — 用以探測(cè)熱輻射。另外，由于高溫超導(dǎo)材料出現(xiàn)，利用轉(zhuǎn)變溫度附近電阻陡變的超導(dǎo)探測(cè)器引起重視。 6. 光子探測(cè)器：光子探測(cè)器吸收光子后，本身發(fā)生電子狀態(tài)的改變，從而引起內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)等光子效應(yīng)，從光子效應(yīng)的大小可以測(cè)定被吸收的光子數(shù)。半導(dǎo)體吸收能量足夠大的光子后，體內(nèi)一些載流子從束縛態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂蓱B(tài)，從而使半導(dǎo)體電導(dǎo)率增大，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光電導(dǎo)效應(yīng)。 8. 光伏探測(cè)器：主要利用 pn 結(jié)的光生伏特效應(yīng)。存在的結(jié)電場(chǎng)使空穴進(jìn)入 p區(qū)，電子進(jìn)入 n 區(qū)，兩部分出現(xiàn)電位差，外電路就有電壓或電流信號(hào)。 9. 光發(fā)射 Schottky 勢(shì)壘探測(cè)器：金屬和半導(dǎo)體接觸，形成 Schottky 勢(shì)壘，紅外光子透過(guò) Si層被 PtSi 吸收，使電子獲得能量躍遷至費(fèi)米能級(jí)，留下空穴越過(guò)勢(shì)壘進(jìn)入 Si 襯底， PtSi 層的電子被收集，完成紅外探 測(cè)。利用量子阱中能級(jí)電子躍遷原理可以做紅外探測(cè)器。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 第 4 章 主要元器件介紹 單片機(jī) AT89C2051 圖 41 AT89C2051單片機(jī) 如 圖 41 所示， AT89C2051 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含 2k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器 (PEROM)和 128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)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 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 AT89C2051 單片機(jī)可為您提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合。省電模式中，片內(nèi) RAM 將被凍結(jié)，時(shí)鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼續(xù)運(yùn)行。 2. 軟硬件的開(kāi)發(fā)： 89C2051 可以采用下面 2種方法開(kāi)發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)。調(diào)試人員可以采用程序編輯 編譯 固化 插到電路板中試驗(yàn)這樣反復(fù)循環(huán)的方法，對(duì)于熟練的 MCS51程序員來(lái)說(shuō)，這種調(diào)試方法并不十分困難。 電源電路 固定三端穩(wěn)壓器 如 圖 42 所示， 三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱(chēng)為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出 電壓是可調(diào)的，稱(chēng)為可調(diào)輸出三端穩(wěn)太器，其基本原理相同，均采用 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 。三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱(chēng)為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱(chēng)為可調(diào)輸也三端穩(wěn)太器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電 路。使調(diào)整管保證工作在放大區(qū)。另外一般在三端穩(wěn)壓器的輸 入 輸出端接一個(gè)二極管，用來(lái)防止輸入端短路時(shí) ,輸出端存儲(chǔ)的電荷通過(guò)穩(wěn)壓器 ,而損壞器件。 78 系統(tǒng) L05 三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有 78 系列 (下電源 )和 79 系列 (負(fù)電源 )，輸出電壓由具體型號(hào)中的后面兩個(gè)數(shù)字代表，有 5V， 6V， 8V， 9V， 12V， 15V， 18V， 24V 等檔次。 L 表示 ,