熱釋電紅外報警器)

1、 成績評定： 傳感器技術(shù) 課程設計 題 目 熱釋電紅外報警器 2014年 12 月 摘 要該報警器主要由熱釋電紅外傳感器及其檢測電路，LED顯示組成，熱釋電紅外傳感器是報警器設計中的核心器件。它是一種被動式紅外報警探測器，只需要提供它工作電壓，它就可以把在感應到人體的紅外信號后將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵鲆怨┬盘柼幚聿糠质褂?。目前，國?nèi)市場上的防盜報警器大部分是國外品牌，國內(nèi)防盜報警產(chǎn)品廠商發(fā)展時間比較短，真正取得長足發(fā)展也是在2000年以后，特別是在2004年國內(nèi)有些廠商迅速成長，投資規(guī)模和企業(yè)規(guī)模都在迅速發(fā)展和擴大。熱釋電紅外傳感器是一種被動式調(diào)制型溫度敏感器件，利用熱釋電效應工作，它是通過目標發(fā)

2、出的紅外輻射來探測目標的。其相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，容易使用。這種探測器，靈敏度高，探測面廣，是一種可靠性很強的探測器。因此廣泛應用于各類入侵報警器，自動開關、非接觸測溫、火焰報警器等。在電子防盜、 人體探測器領域中，熱釋電紅外傳感器的應用非常廣泛，因其價格低廉技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。關鍵詞：熱釋電紅外傳感器；被動式；報警器；紅外輻射目 錄一 、設計目的1二、設計任務與要求12.1設計任務12.2設計要求2三、設計步驟及原理分析33.1設計方法33.2設計步驟33.3設計原理分析5四、課程設計小結(jié)與體會9五、參

3、考文獻9 1、 設計目的 隨著社會的不斷進步，電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活水平得到了很大的改善，許多高科技產(chǎn)品的使用越來越成為家庭生活的主旋律，因此人們對自己所處環(huán)境的安全要求就越來越高，特別是家居安隨著社會全，不得不時刻留意不速之客的光顧。為此，許多小區(qū)，家庭都安裝了報警系統(tǒng)，這有效的保證了居民的人身財產(chǎn)安全。在本文中，介紹一種利用熱釋電紅外傳感器進行監(jiān)控，并進行報警的系統(tǒng)的設計。二、設計任務與要求2.1設計任務 1.系統(tǒng)分析與設計：對系統(tǒng)進行調(diào)研，詳細分析系統(tǒng)，設計出基于單片機控制的熱釋電紅外報警系統(tǒng)方案； 2實現(xiàn)系統(tǒng)的關鍵技術(shù)：熱釋電傳感器調(diào)理電路；報警音響電路；報警顯示電路；軟件控制

4、； 3系統(tǒng)電路的設計與實現(xiàn)：器件選擇；地址分配和硬件連接； 4系統(tǒng)軟件的設計與實現(xiàn):單片機代碼的實現(xiàn)，計算機控制代碼的實現(xiàn)； 5系統(tǒng)調(diào)試； 6系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；7寫課設報告。2.2 設計要求 熱釋電紅外報警器主要由光學系統(tǒng)、熱釋電紅外傳感器、信號濾波和放大、信號處理和報警電路等幾部分組成。圖1所示的是將待測目標、菲涅爾透鏡、熱釋電紅外傳感器相結(jié)合使用時的工作原理示意圖。圖1 系統(tǒng)整體框圖Ø 菲涅爾透鏡可以將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外探測元上，同時也產(chǎn)生交替變化的紅外輻射高靈敏區(qū)和盲區(qū)，以適應熱釋電探測元要求信號不斷變化的特性；Ø 熱釋電紅外傳感器是報警器設計中的核心器件，它可

5、以把人體的紅外信號轉(zhuǎn)換為電信號以供信號處理部分使用；Ø 信號處理主要是把傳感器輸出的微弱電信號進行放大、濾波、延遲、比較，為報警功能的實現(xiàn)打下基礎。三、設計步驟及原理分析 3.1設計方法本設計包括硬件和軟件設計兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：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(shù)據(jù)傳送、功能設定、本地報警等功能。 就此設計的核心模塊來說，單片機就是設計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機應用系統(tǒng)的一種應用。單片機應用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入/輸出設備、以

6、及外圍應用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機應用系統(tǒng)的研制過程包括總體設計、硬件設計、軟件設計等幾個階段。 3.2設計步驟從設計的要求來分析該設計須包含如下結(jié)構(gòu)：熱釋電紅外傳感探頭電路、報警電路、單片機、復位電路及相關的控制管理軟件組成；它們之間的構(gòu)成框圖如圖2總體設計框圖所示：圖2 總體設計框圖圖中當任一房間有人進入時紅外傳感器將接收到人體散發(fā)出的紅外信號轉(zhuǎn)化為電信號，在電平轉(zhuǎn)換電路中傳感器出來的高電平與三極管集電極的高電平相抵消得到單片機識別的低電平，經(jīng)過單片機處理，數(shù)碼管與蜂鳴器分別收到信號，此時數(shù)碼管顯示相應房間位置，蜂鳴器收到低電平信號并報警。當單片機一直處于低電平狀

7、態(tài)下時，報警會一直持續(xù)，數(shù)碼管依舊顯示，直至傳感器沒有接收到信號，單片機恢復到高電平狀態(tài)報警停止。 處理器采用51系列單片機AT89S51整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設置在監(jiān)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(jīng)放大電路送出TTL 電平至AT89S51單片機。在單片機內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出入侵報警狀態(tài)控制信號。驅(qū)動電路將控制信號放大并推動聲光報警設備完成相應動作。當報警延遲10s一段時間后自動解除，當警情消除后復位電路使系統(tǒng)復位。3.3設計原理分析 本設計所用的熱釋感器就采用這種雙探測元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設計電路如圖3所示, 在VCC電源端利用C1和R

8、2來穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號。當檢測到人體移動信號時，電荷信號經(jīng)過FET放大后，經(jīng)過C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢唬俳?jīng)過NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。圖3 熱釋電紅外傳感器原理圖熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)如圖4所示（其中D接正電源，S為輸入，G接地）。其內(nèi)部由敏感元件、場效應管、高阻電阻、濾光片等組成，并向殼內(nèi)沖入氮氣封裝起來。圖5為引腳功能。圖4 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖5 引腳功能3.3.1 AT89S51單片機簡單概述AT89S51單片機是美國Atmel公司生產(chǎn)低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（EPROM）和128 b

9、ytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash 存儲單元，功能強大。圖6 AT89S51 功能方塊圖圖6為AT89S51片機的基本組成功能方塊圖。由圖可見，在這一塊芯片上，集成了一臺微型計算機的主要組成部分，其中包括CPU、存儲器、可編程I/O口、定時器/計數(shù)器、串行口等，各部分通過內(nèi)部總線相連。3.3.2 調(diào)整電路的設計 如圖7所示為最基本的調(diào)整電路，圖中1為輸出，接單片機的P0.7,P0.6輸入輸出口。 圖7紅外熱釋防盜電報警電路四、課程設計小結(jié)與體會本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低、安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)，同時它的信號經(jīng)過單片機系統(tǒng)處理后方便和PC機通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。本設計包括硬件和軟件設計兩個部分。硬件部分包括單片機控制電路、LED控制電路等部分組成。處理器采用51系列單片AT89C51，整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工