設計題目：基于單片機的家庭防盜
系統的設計與實現
摘要
隨著社會經濟的快速發展,科學技術水平的日益提高,特別是生活節奏的加快,人們對防盜設備的需求量大大增加,對偷盜等事故進行監測和報警系統的要求也愈高。我國的防盜報警系統經歷了從無到有、從簡單到復雜的發展過程,其智能化程度也越來越高。目前許多廠家多偏重用于大型倉庫、商場、高檔寫字樓、賓館等場所大型防盜報警系統的研發,采用集中區域報警控制方式,其系統復雜、成本較高。而在居民住宅區、機房、辦公室等小型防火單位,需要設置一種單一區域聯網、廉價實用的防火防盜探測報警器,因此,研制一種結構簡單、價格低廉的防火防盜報警器是非常必要的。本論文研究的是以STC89C52單片機為核心的防盜報警器,不但可以報警,而且還可以布防和直接報警功能,選用熱釋電紅外傳感器為檢測元件,利用此傳感器信息融合技術設計的可用于小型家庭偷盜的報警器。 本論文所設計的運行可靠、操作簡單的防盜報警器,具備防偷盜作用。包括對非法闖入報警。采用傳感器電路檢測非法闖入，一旦發現盜賊潛入,傳感器電路檢測到信號后,送至單片機主機提出申請,待單片機響應后,驅動蜂鳴器報警裝置報警。從硬件和軟件兩方面介紹了該報警器的主要功能及特點,詳細闡述該報警器的工作原理、設計思想及其實現過程,可進行抗干擾設計,使其具有較好的抗干擾能力。本報警設備成本低、可靠實用、功能形式靈活,一般用在農業生產、倉庫和家庭等簡潔場所。經過理論分析及現場運行時的考驗,證明此設計方案合理,產品性能可靠,可取代部分昂貴產品。
The Design of Imfrared Alarm
Abstract : With the rapid development of the socio-economic, scientific and technological level increasing, especially the accelerated pace of life, people demand to fire, theft device greatly increased monitoring and alarm system, theft, fire and other accidents requirements is also higher. Fire burglar alarm system in China has experienced from scratch, from the simple to the complex development process, more and more high degree of intelligence. At present, many manufacturers more emphasis on research and development for large warehouses, shopping malls, office buildings, hotels and other places large fire burglar alarm system, a centralized regional police control mode, the system complexity, high cost. Small fire units in residential areas, room, office, need to set up a single regional networking, cheap and practical fire alarm detection alarm, therefore, developed a simple, inexpensive fire burglar alarm is necessary. This thesis is based on AT89S52 microcontroller as the core of the fire burglar alarm, not only the police but also the category of alarm information is displayed, the choice of the smoke sensor pyroelectric infrared sensor for the detection of components, the use of multi-sensor information fusion technology design can be used for small-scale agricultural production, such as fire, theft alarm. In this thesis, the design and reliable operation, easy-to-fire burglar alarm with anti-theft, anti-fire. Including fire alarm and illegal intrusion alarm two alarm type. Sensor circuit detects trespassing and fires the event of an accident, the sensor circuit detects the signal sent to the microcontroller host application is made until the microcontroller response, driving sound and light alarm device alarm. Main functions and features of the alarm from both hardware and software, elaborate alarm working principle, design ideas and implementation process, anti-jamming design, it has a good anti-jamming capability. The alarm device is low cost, reliable, practical, flexible functional form, is generally used in agricultural production, warehouse and family simple place. After the theoretical analysis and field operation test to prove that this design is reasonable, reliable products can replace some of the expensive products.
目 錄
1緒論 1
1.1防盜報警系統的概述 1
1.2國內外防盜控制系統的歷史、現狀與發展 1
1.3研究的目的和意義 2
1.4設計任務與要求 3
1.5方案選擇論證 3
2系統設計 4
2.1 系統功能 4
2.2 系統框圖 4
2.3 單片機的介紹 4
2.4 傳感器的選擇 8
2.4.1熱釋電傳感器的紅外輻射與紅外探測的原理結構 9
2.4.2紅外測溫原理 9
2.4.3熱釋紅外傳感器的結構 9
2.4.4菲涅爾透鏡 12
2.4.5熱釋電紅外感應模塊電氣參數 13
2.4.6熱釋電紅外感應模塊功能特點 13
2.4.7熱釋電紅外感應模塊使用說明 14
2.6 LED指示燈的顯示 19
4硬件設計 31
4.1單片機最小系統電路 31
4.2熱釋電紅外感應模塊電路 31
4.3 報警電路 32
4.4 LED發光二極管顯示電路 33
5軟件設計 36
6結論 42
參考文獻 43
謝辭 44
附錄 45
附錄一程序源代碼 45
附錄二電路圖 55
1.緒論 1.1 防盜報警系統的概述隨著社會的不斷進步和科學技術、經濟的不斷發展，人們生活水平得到很大的提高，對私有財產的保護意識在不斷的增強，因而對防盜措施提出了新的要求。本設計就是為了滿足現代住宅防盜的需要而設計的家庭式電子放火防盜系統。 就目前市面上裝備主要有壓力觸發式防盜報警器、開關電子防盜報警器和壓力遮光觸發式防盜報警器等各種報警器，但這幾種比較常見的報警器都存在一些缺點。而本設計中所使用的紅外線是不可見光，有很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應用。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，并將其轉變為電壓信號，同時，熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報警裝置，也可用于制動控制、接近開關、遙測等領域，當有人非法闖入或者是檢測到有煙霧時，單片機驅動蜂鳴器報警器報警。 1.2 國內外防盜控制系統的歷史、現狀與發展防盜報警系統是用物理方法或電子技術，自動探測發生在布防監測區域內的侵入行為，產生報警信號，并輔助提示值班人員或其主人發生報警的區域部位，顯示可能采取的對策的系統。防盜報警系統是預防搶劫、盜竊等意外事件的重要設施。一旦發生突發事件，就能通過聲光報警信號，使于迅速采取應急措施。防盜報警系統與出入口控制系統、閉路電視監控系統、訪客對講系統和電子巡更系統等一起構成了入侵防范系統。防盜報警系統通常由探測器（又稱防盜報警器）、傳輸通道和報警控制器三部分構成。 報警探測器是由傳感器和信號處理組成的用來探測入侵者入侵行為的電子和機械部件組成的裝置，是防盜報警系統的核心，而傳感器又是報警探測器的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構成不同種類、不同用途、達到不同探測目的的報警探測裝置。 中國防盜控制技術的發展大致起源于上世紀60年代初北京故宮博物院的安防報警系統。當年，中國老一輩的安防技術工作者在完全隱蔽、可靠報警、絕對防火的全木質結構環境下完成了該系統的安裝與調試，該系統就發揮了很好的作用。之后的若干年，中國安防技術一直是以防盜報警系統為主，其應用場合也主要限于金融與文博系統。由于當時基于光電導攝像管的攝像機體積大且價格昂貴，因而在安防技術市場中可視化的閉路電視監控系統的應用案例極少�！� 隨著時代的變遷，智能防盜技術有了較大的發展， 1994年秋在北京全國農業展覽館舉辦的展覽會上，展出了部分關于防盜控制系統產品；1995年夏在天津國際展覽中心的消防安防設備展覽會上，展出了更多的安防技術相關產品，氣氛火熱。緊接著到1996年，由中國安防產品行業協會等單位主辦了全國首屆“國際社會公共安全產品博覽會”，一下子吸引了國內外300多廠商參展，由此標志了中國防盜及安防技術市場的形成。 在國內安防防盜市場開始蓬勃發展的同時，2001年11月，中國安防界在深圳成功舉辦了首屆中國安防論壇，全國人大副委員長、中國科協主席周光召院士題詞。中國科學院和中國工程院的5位院士以及國內30多位安防領域的知名專家、教授發表了演說，較全面地展示了中國安全防范領域的技術動態和發展方向，促進了學術界和企業界的交流與合作，探討了中國公共安全行業如何應對WTO，以及行業發展、管理、動作更加科學化、規范化的有關問題。首屆安防論壇的舉辦，為架構中國安防的理論體系，研討中國安防的發展戰略，開創良好的學術氛圍，為舉辦更大規模的學術論壇積累了經驗，創造了條件。到2008奧運項目——首都國際機場捷運系統監控項目就是在先進的數字化、網絡化視頻監控系統中進一步整合了無人駕駛車輛自動傳感監控系統、無線移動網絡系統以及多系統的智能網管系統，一改傳統電視監控系統僅僅是畫面監視及簡單報警聯動的實現方式，而安防系統整體解決方案（Total Solution）概念必將成為現代電視監控系統的發展方向。 目前，在現代計算機技術、自動控制技術和現代通信技術的支持下，電子地圖、多媒體操作、管理與控制軟件引入到防盜報警系統中。這種新的系統采用多媒體技術同時處理多種信息，并使信息之間、信息與設備之間、設備與設備之間建立邏輯聯系，集成為一個交互式的系統，從而達到自動識別、自動預測、自動處理警情，使整個安防系統成為一種具有智能化的“活”的系統，讓它發揮巨大、有效、可靠、靈活的系統功能。 1.3 研究的目的和意義 隨著微電子技術與網絡技術的飛速發展，人們對于居住環境的安全、方便、舒適提出了越來越高的要求，因此智能化住宅隨之出現，也隨著改革開放的深入和市場經濟的迅速發展、提高，城市外來流動人口大量增加，帶來許多不安定因素，刑事案件特別是入室盜竊、搶劫居高不下，因此家庭智能安全防范系統是智能化社區建設中不可缺少的一項，而以往的做法是安裝防盜門、防盜網，但普遍存在有礙美觀，不符合防火要求，而且不能有效地防止犯罪分子對住宅的入侵，故利用高科技的電子防盜報警系統也就應運而生。 目前家庭住宅的主要防范措施是利用防盜門，商店的防盜措施主要是監控器和出門口的紅外報警器。隨著人們認識的深入，利用智能防盜、防火、防煤氣將成為人們的首要選擇，智能安防也是安防行業的發展趨勢。 1.4 設計任務與要求 - 該設計包括硬件和軟件設計兩個部分。
- (2)本紅外線防盜報警系統由熱釋電紅外傳感器、報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數據傳送、功能設定、本地報警等功能。
(3)系統可實現功能。探測器工作時,當有人闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設置在監測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經放大電路、比較電路送至門限開關，打開門限閥門送出TTL 電平至STC89C52單片機，經單片機處理運算后驅動執行報警電路使警號發聲。 (4)紅外線具有隱蔽性，在露天防護的地方設計一束紅外線可以方便地檢測到是否有人出入。此類裝置設計的要點：其一是能有效判斷是否有人員進入；其二是盡可能大地增加防護范圍。當然，系統工作的穩定性和可靠性也是追求的重要指標。至于報警可采蜂鳴器報警。 1.5方案選擇論證 防盜報警系統一般是由入侵探測器、防盜報警控制器和接警中心（硬件加軟件）組成。它的最簡單形式是本地（家庭、單位）報警系統，它的組成部分是入侵探測器和本地報警控制器，以及聲光報警器。 該系統設計方案有以下兩種： 方案一；利用固定點電話聯網防盜報警系統來實現家庭防盜報警，該系統由編程主機、探測器、門磁和遙控器組成，一旦發生警情，能把報警信息通過郵電通訊網絡瞬間遠程傳輸到用戶設定的固定電話上，同時向接警中心報告，中心聯網電腦可通過電子地圖、數據庫、電腦語音提示、監聽現場情況，顯示發生警情的單位、地址、方位、發案時間、所轄派出所（巡邏大隊）經歷分布，及時調動警力做出快速處理。 方案二；通過傳感器檢測家庭安全隱患，把檢測結果送入單片機，通過單片機控制報警燈和高音報警器的啟動。 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。
2.系統設計 2.1系統功能 本系統是放火防盜功能，煙霧傳感器能檢測煙霧濃度，濃度超標后單片機驅動聲光報警，當熱釋電紅外傳感器檢測到有人的時候，單片機引腳電平轉換，從而也驅動聲光報警電路進行報警。 2.2系統框圖 圖2-1 總體設計方框圖 2.3單片機的介紹 40個引腳，4k bytes flash片內程序存儲器，128 bytes的隨機存取數據存儲器（ram），32個外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個中斷優先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內時鐘振蕩器。 AT89S52單片機是一種低功耗高性能的CMOS8位微控制器，內置8KB可在線編程閃存。該器件采用Atmel公司的高密度非易失性存儲技術生產，其指令與工業標準的80C51指令集兼容。片內程序存儲器允許重復在線編程，允許程序存儲器在系統內通過SPI串行口改寫或用同用的非易失性存儲器改寫。通過把通用的8位CPU與可在線下載的Flash集成在一個芯片上，STC89C52便成為一個高效的微型計算機。它的應用范圍廣，可用于解決復雜的控制問題，且成本較低。其結構框圖如圖2-2所示。 
圖2-2 AT89S52結構框圖
圖2-3 STC89C52
此外，STC89C52設計和配置了震蕩頻率可為12MHZ并可通過軟件設置省電模式�？臻e模式下，cpu暫停工作，而ram定時計數器，串行口，外中斷系統可繼續工作，掉電模式凍結振蕩器而保存ram的數據，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。
主要功能特性：
· 兼容mcs-51指令系統 · 4k可反復擦寫(>1000次）isp flash rom
· 32個雙向i/o口 · 4.5-5.5v工作電壓
· 2個16位可編程定時/計數器 · 時鐘頻率0-33mhz
· 全雙工uart串行中斷口線 · 128x8bit內部ram
· 2個外部中斷源 · 低功耗空閑和省電模式
· 中斷喚醒省電模式 · 3級加密位
· 看門狗（wdt）電路 · 軟件設置空閑和省電功能
· 靈活的isp字節和分頁編程 · 雙數據寄存器指針 按照功能，AT89S52的引腳可分為主電源、外接晶體振蕩或振蕩器、多功能I/O口、控制和復位等。 1.多功能I/O口 AT89S52共有四個8位的并行I/O口：P0、P1、P2、P3端口，對應的引腳分別是P0.0 ～ P0.7，P1.0 ～ P1.7，P2.0 ～ P2.7，P3.0 ～ P3.7，共32根I/O線。每根線可以單獨用作輸入或輸出。 ①P0端口，該口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。在作為輸出口時，每根引腳可以帶動8個TTL輸入負載。當把“1”寫入P0時，則它的引腳可用作高阻抗輸入。當對外部程序或數據存儲器進行存取時，P0可用作多路復用的低字節地址/數據總線，在該模式，P0口擁有內部上拉電阻。在對Flash存儲器進行編程時，P0用于接收代碼字節；在校驗時，則輸出代碼字節；此時需要外加上拉電阻。 ②P1端口，該口是帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P1口的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫“1”時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。P1口作輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在對Flash編程和程序校驗時，P1口接收低8位地址。 ③ P2端口，該口是帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P2口的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫“1”時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。P2口作輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 在訪問外部程序存儲器或16位的外部數據存儲器時，P2口送出高8位地址，在訪問8位地址的外部數據存儲器時，P2口引腳上的內容（就是專用寄存器（SFR）區中P2寄存器的內容），在整個訪問期間不會改變。在對Flash編程和程序校驗期間，P2口也接收高位地址或一些控制信號。 ④ P3端口，該口是帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P3口的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫“1”時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。P3口作輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 在AT89S52中，同樣P3口還用于一些復用功能，如表3.2所列。在對Flash編程和程序校驗期間，P3口還接收一些控制信號。 表2-2 P3端口引腳與復用功能表 端口引腳 | 復用功能 | P3.0 | RXD（串行輸入口） | P3.1 | TXD（串行輸出口） | P3.2 | INT0（外部中斷0） | P3.3 | INT1（外部中斷1） | P3.4 | T0（定時器0的外部輸入） | P3.5 | T1（定時器1的外部輸入） | P3.6 | WR（外部數據存儲器寫選通） | P3.7 | RD（外部數據存儲器讀選通） |
2.RST 復位輸入端。在振蕩器運行時，在此腳上出現兩個機器周期的高電平將使其單片機復位�？撮T狗定時器（Watchdog）溢出后，該引腳會保持98個振蕩周期的高電平。在SFR AUXR（地址8EH）寄存器中的DISRTO位可以用于屏蔽這種功能。DISRTO位的默認狀態，是復位高電平輸出功能使能。 3.ALE/PROG 地址鎖存允許信號。在存取外部存儲器時，這個輸出信號用于鎖存低字節地址。在對Flash存儲器編程時，這條引腳用于輸入編程脈沖PROG。一般情況下，ALE是振蕩器頻率的6分頻信號，可用于外部定時或時鐘。但是，在對外部數據存儲器每次存取中，會跳過一個ALE脈沖。在需要時，可以把地址8EH中的SFR寄存器的0位置為“1”，從而屏蔽ALE的工作；而只有在MOVX或MOVC指令執行時ALE才被激活。在單片機處于外部執行方式時，對ALE屏蔽位置“1”并不起作用。 4.PSEN 程序存儲器允許信號。它用于讀外部程序存儲器。當AT89S52在執行來自外部存儲器的指令時，每一個機器周期PSEN被激活2次。在對外部數據存儲器的每次存取中，PSEN的2次激活會被跳過。 5.EA/Vpp 外部存取允許信號。為了確保單片機從地址為0000H～FFFFH的外部程序存儲器中讀取代碼，故要把EA接到GND端，即地端。但是，如果鎖定位1被編程，則EA在復位時被鎖存。當執行內部程序時，EA應接到Vcc。在對Flash存儲器編程時，這條引腳接收12V編程電壓Vpp。 6.XTAL1 振蕩器的反相放大器輸入，內部時鐘工作電路的輸入。 7.XTAL2 振蕩器的反相放大器輸出。 2.4傳感器的選擇 2.4.1 熱釋電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、農業、交通等領域。 非接觸紅外測溫有以下幾點優點： （1）測量不干擾被測溫場，不影響溫場分布，從而具有較高的測溫準確度。 （2）測溫范圍寬。 （3）探測器的響應時間短，反應速度快，易于快速與動態測量。 （4）不必接觸被測物體，操作方便。 （5）可以確定微小目標的溫度。 非接觸測溫技術的意義是顯而易見的。隨著工農業、國防事業、醫學的發展，對溫度測量越來越迫切。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。 通常將電磁波譜間隔在0.76～1000μm的區域稱為紅外光譜區，紅外傳感器是一種新型的傳感器，能夠探測物體輻射的紅外線。 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ΔP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。 有些熱釋電晶體，他們的自發極化方向能用外電場來改變，這些晶體稱作熱釋電——鐵電體。例如：LiTaO2(鉭酸鋰)、BaTi O2(鈦酸鋇)和TGS（硫酸三甘酞）等。為了使傳感器能夠長期穩定地工作，提高靈敏度，增強抗干擾能力，這里選用了TGS晶體制作的雙型探測器 2.4.2紅外測溫原理 紅外測溫是通過探測物體表面發射的能量來測量其溫度，由物理學可知，處于絕對溫度（－273.15℃）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。 據斯蒂芬－波茲曼常數，絕對黑體其溫度T于與輻射能之間的關系為：
其中：σ為蒂芬－波茲曼常數，其值為5.6697×10-12 w/cm2 ，k4 為黑體的溫度；E0 為黑體輻射能。 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，表示物體的發射能力接近黑體的情況，其值在0～1之間。 由上可知，任何物體只要溫度不是絕對零度都不斷地發射紅外輻射，物體的溫度越高，輻射的功率就越大，只要知道物體的溫度和它的比輻射率，就可算出它所發射的輻射功率。所以如果能量出物體的輻射功率，則可確定它的溫度。 2.4.3熱釋紅外傳感器的結構 紅外探測器是紅外熱釋傳感器的重要組成部分。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。常用的熱釋電探測器如：LiTaO2(鉭酸鋰) 探測器、BaTi O2(鈦酸鋇) 探測器和TGS（硫酸三甘酞）探測器等。 如圖2-1為熱釋電紅外傳感器的結構圖、電路圖。傳感器的敏感元為PZT，在上下兩面做上電極，并在表面加一層黑色氧化膜以提高其轉化效率。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。在管殼的頂部設有慮光鏡（TO－5封裝）。圖2-2為熱釋電傳感器的實物照片。 圖2-4 圖2-5 熱釋電體的自發極化強度與溫度有關。隨著溫度升高，自發極化強度下降。溫度升高到Tc時，自極化消失，此溫度稱為居里溫度。溫度超過居里溫度，鐵電體發生變化，從極化晶體變為非極化晶體，極化強度變為零。 由于自發極化，在與極化軸相垂直的晶體兩外表面上出現正負極化強度。但是這些面束縛電荷常常被晶體內部或外部的電荷所中和，因而顯示不出來。因此不能在靜態條件下測量自發極化，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，因此可在動態條件下測量自發極化。 如果在熱釋電晶體沿極化軸的端面裝上電極，那么自發極化在電極上感應的電荷量為： Q=APS 當紅外輻射照射時，熱釋電晶體溫度升高，自發極化電晶體溫度升高，自發極化強度降低，因此電極表面上感應電荷減少，這相當于“釋放”了一部分電荷，因此稱之為熱釋電現象。 如圖2-3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。 圖2-6 若沒有經過調制的紅外輻射熱釋電晶體，使溫度升高到一個新的平衡值，那么電極表面的感應電荷也變化到新的平衡值，不再“釋放”電荷，也就不再輸出信號。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。所以利用熱釋電探測器探測的紅外輻射必須經過調制。 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1/f小于自由電荷中和面束縛電荷所需要的時間，那么在垂直于PS的晶體的兩個端面之間就會產生開路電壓。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。熱釋電晶體自發極化強度隨溫度變化，使電極表面感應電荷發生變化，其等效電路如圖2-7所示。 圖2-7 電流源的電流強度為Is為： 式中:p一自發極化強度對溫度變化率，稱為熱釋電系數， 2.4.4 菲涅爾透鏡 目前人體驗知系統中的光調制器一般都采用多元陣列式菲涅爾透鏡，它起到紅外輻射收集器和調制器的雙重作用。熱釋電傳感器只有與菲涅爾透鏡配合使用才能發揮最大作用。加裝菲涅爾透鏡可使傳感器的探測半徑從不足2m提高到至少8m范圍。菲涅爾透鏡實際是一個透鏡組，每個單元一般都只有一個不大的視場，且相鄰的視場既不連續，也不交叉，都相隔一個盲區(如圖2-8所示)。這樣，當人體在裝有菲涅爾透鏡的傳感器監控范圍內運動時，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和亮區，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。 圖2-8 菲涅爾透鏡不僅可以形成亮區和盲區，而且還有聚焦作用，其焦距一般在5cm左右菲涅爾透鏡一般由聚乙烯塑料片制成，呈乳白色半透明狀。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。 2.4.5 熱釋電紅外感應模塊電氣參數
2.4.6 熱釋電紅外感應模塊功能特點 - 全自動感應:人進入其感應范圍則輸出高電平， 人離開感應范圍則自動延時關閉高電平， 輸出低電平。
- 光敏控制（可選擇，出廠時未設）：可設置光敏控制，白天或光線強時不感應。
- 溫度補償(可選擇，出廠時未設)：在夏天當環境溫度升高至 30～32℃，探測距離稍變短， 溫度補償可作一定的性能補償。
a.不可重復觸發方式:即感應輸出高電平后，延時時間段一結束，輸出將自動從高電平 變為低電平；
b.可重復觸發方式：即感應輸出高電平后，在延時時間段內，如果有人體在其感應范圍 活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變為低電平（感應模塊檢 測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時 時間的起始點)。
- 具有感應封鎖時間(默認設置:無封鎖時間)：感應模塊在每一次感應輸出后（高電平變成 低電平），可以緊跟著設置一個封鎖時間段，在此時間段內感應器不接受任何感應信號。 此功能可以實現“感應輸出時間”和“封鎖時間”兩者的間隔工作，可應用于間隔探測產 品；同時此功能可有效抑制負載切換過程中產生的各種干擾。(此時間可設置在零點幾秒
—幾十秒鐘)。
- 工作電壓范圍寬：默認工作電壓 DC4.5V-20V。
- 微功耗:靜態電流<50 微安，特別適合干電池供電的自動控制產品。
2.4.7 熱釋電紅外感應模塊使用說明 - 感應模塊通電后有一分鐘左右的初始化時間，在此期間模塊會間隔地輸出 0-3 次，一分 鐘后進入待機狀態。
- 應盡量避免燈光等干擾源近距離直射模塊表面的透鏡，以免引進干擾信號產生誤動作；使 用環境盡量避免流動的風，風也會對感應器造成干擾。
感應模塊采用雙元探頭，探頭的窗口為長方形，雙元（A 元 B 元）位于較長方向的兩端， 當人體從左到右或從右到左走過時,紅外光譜到達雙元的時間、距離有差值，差值越大，感應 越靈敏，當人體從正面走向探頭或從上到下或從下到上方向走過時，雙元檢測不到紅外光譜 距離的變化，無差值，因此感應不靈敏或不工作；所以安裝感應器時應使探頭雙元的方向與 人體活動最多的方向盡量相平行，保證人體經過時先后被探頭雙元所感應。為了增加感應角 度范圍，本模塊采用圓形透鏡，也使得探頭四面都感應，但左右兩側仍然比上下兩個方向感 應范圍大、靈敏度強，安裝時仍須盡量按以上要求。
4.2熱釋電紅外感應模塊電路 圖4-2 熱釋電紅外感應模塊電路
熱釋電紅外感應模塊中采用BISS001芯片，它具有獨立的高輸入阻抗運算放大器，可與多種傳感器匹配，進行信號與處理，雙向鑒幅器，可有效抑制干擾。 圖4-3熱釋電紅外感應接口電路 熱釋電模塊是數據端接單片機的P1.0口，熱釋電模塊感應到有人時，P1.0是高電平，沒人時是低電平。 4.3報警電路
圖4-4 蜂鳴器電路 本系統中采用蜂鳴器報警，由于單片機輸出電流較小，所以用三極管8550驅動蜂鳴器發出聲音。 4.4 LED發光二極管顯示電路 圖4-5 LED顯示電路 單片機給出高電平時燈亮，當按下直接報警或進入布防感應到人時，紅色LED就會亮，綠燈時按下布防鍵等待延時指示燈，黃色LED是當有人經過感應到信號時就會變亮。 4.5 按鍵電路 當有按鍵被按下的時候，相應的單片機就會接收到低電平，相應的單片就相應的程序跳轉。 5． 軟件設計 5.1 程序流程圖 剛開始的檢測按鍵，執行相應的動作，當布防鍵被按下的時候，等待十五秒，就進入防盜。并伴隨相應指示燈亮。
附錄二 電路圖
(仿真+源碼+PCB文件+報告)完整的Word格式文檔51黑下載地址：
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