傳感器技術(shù)與檢測技術(shù)課程設(shè)計

1、 傳感器技術(shù)與檢測技術(shù)課程設(shè)計家庭防盜設(shè)備基于紅外傳感器的設(shè)計班級：電氣工程及其自動化2013-3姓名：15張麒25張作棟29朱源鑫34指導(dǎo)教師：完成時間：2016.5.3目錄TOC o 1-5 h z1引言3 HYPERLINK l bookmark10 2總體方案42.1設(shè)計方案4 HYPERLINK l bookmark12 2.2單片機選擇42.3傳感器選擇6 HYPERLINK l bookmark14 2.4紅外傳感器探測結(jié)構(gòu)7 HYPERLINK l bookmark16 2.5紅外傳感器探測原理8 HYPERLINK l bookmark18 2.6關(guān)鍵性原件8 HYPERLI

2、NK l bookmark20 2.7門磁10 HYPERLINK l bookmark22 3詳細(xì)設(shè)計114總結(jié)12 HYPERLINK l bookmark26 5參考文獻(xiàn)131.引言：隨著科技的進步，各種智能化的電子產(chǎn)品漸漸進入市場。這使我們的生活方便了許多。工業(yè)及家庭的控制系統(tǒng)從最初的手動控制，到現(xiàn)在智能化的自動控制經(jīng)歷一段很長的過程。隨著計算機的發(fā)展與進步，各種程序化的控制大大提高了其準(zhǔn)確度和精度。電子技術(shù)的發(fā)展，人類的不斷研究、創(chuàng)新，人們自身的安防意識也在不斷的增強，于是報警器就應(yīng)運而生，特別是紅外線報警器。紅外線具有隱蔽性，在露天防護的地方設(shè)計一束紅外線可以方便地檢測到是否有人出

3、入，做到防盜。目前市面上防盜裝備主要有開關(guān)式電子防盜報警器、壓力觸發(fā)式防盜報警器和壓力遮光觸發(fā)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或多或少的存在著一些缺點。本次設(shè)計的紅外線探測防盜報警器是基于紅外光的不可見性而設(shè)計的，具有報警精確度高、誤報率低、設(shè)備安裝隱蔽等特點，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。2.總體方案：家庭防盜報警設(shè)備一般是由探測器，單片機和報警器組成。它的最簡單形式是以家庭為單位。2.1設(shè)計方案：通過探測器檢測家庭安全隱患，把檢測結(jié)果送入單片機，通過單片機分析并發(fā)送數(shù)據(jù)，以此來控制報警器的啟動。22單片機選擇：STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗

4、、高性能CM0S8位微控制器,具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。它具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16位定時器/計數(shù)器,4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持

5、2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35MHz,6T/12T可選。T2/P1.0匚二T2EX/P1.1ZZP1.2匚F1.3LZP1.4二PL5IP1.6L一P1.7IKST-RXD/P3.0匚二09875433333TXD/P3.1fNT0/P3.2匸IMT1/P3.3T0/P3.4T1/T3.5:WR/P3.6IRD/P3.7IXTL2I工TALIivssf012347891111156789111112HHPS432

6、1O900333332221VCCPO.O/ADOPQ.1/AD1PD.2/AD2P63/AD3|PO.4/AL4:PO.5/AD5|PO.S/ABSjPD.Z/AE7EAjALH/PROGIPSBNP2.7/A15PZ.6/A14)P2.5/A13PZ.4/A12P2,3/A11P2.2/A10P2,1/A9P2,O/AS引腳圖:STC89C52RC引卿圖主要特性：8K字節(jié)程序存儲空間；512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲空間;可直接使用串口下載2.3傳感器選擇紅外線技術(shù)在測速系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，許多產(chǎn)品已運用紅外線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛測速、探測等研究。紅外線應(yīng)用速度測量領(lǐng)

7、域時，最難克服的是受強太陽光等多種含有紅外線的光源干擾。外界光源的干擾成為紅外線應(yīng)用于野外的瓶頸。針對此問題，這里提出一種紅外線測速傳感器設(shè)計方案，該設(shè)計方案能夠為多點測量即時速度和階段加速度提供技術(shù)支持，可應(yīng)用于公路測速和生產(chǎn)線下料的速度稱量等工業(yè)生產(chǎn)中需要測量速度的環(huán)節(jié)。紅外線對射管的驅(qū)動分為電平型和脈沖型兩種驅(qū)動方式。由紅外線對射管陣列組成分離型光電傳感器。該傳感器的創(chuàng)新點在于能夠抵抗外界的強光干擾。太陽光中含有對紅外線接收管產(chǎn)生干擾的紅外線，該光線能夠?qū)⒓t外線接收二極管導(dǎo)通，使系統(tǒng)產(chǎn)生誤判，甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。本傳感器的優(yōu)點在于能夠設(shè)置多點采集，對射管陣列的間距和陣列數(shù)量可根據(jù)需求選

8、取。紅外技術(shù)已經(jīng)眾所周知，這項技術(shù)在現(xiàn)代科技、國防科技和工農(nóng)業(yè)科技等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，按照功能能夠分成五類：（1）輻射計，用于輻射和光譜測量；（2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對它的運動進行跟蹤；（3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個目標(biāo)紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測距和通信系統(tǒng)；（5）混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個或者多個的組合。2.4紅外傳感器探測結(jié)構(gòu)：1）待測目標(biāo)：根據(jù)其紅外輻射特性來對紅外系統(tǒng)進行設(shè)定;2）大氣衰減：待測物的紅外輻射通過大氣層時會受到多種物質(zhì)的影響發(fā)生衰減現(xiàn)象;3）光學(xué)接收器：用于接受部分紅外輻射并將其

9、傳輸至紅外傳感器;4）輻射調(diào)制器：又稱為調(diào)制盤或斬波器，用于將紅外輻射調(diào)制成交變的形式以提供待測物的方位信息，并濾除干擾信號;5）紅外探測器：是紅外系統(tǒng)的核心，用于探測紅外輻射;6）探測器制冷器：用于給系統(tǒng)制冷以提高工作效率;7）信號處理系統(tǒng)：將信號進行放大、濾波等處理以提取所需信息并將有效信息輸送至顯示設(shè)備;8）顯示設(shè)備：是紅外系統(tǒng)的終端設(shè)備，用于有效信息的顯示。紅外傳感器探測原理：感知組件系使用PZT強介質(zhì)陶瓷體，在感知組件施加高壓電而分極之，組件表面顯現(xiàn)的正負(fù)電荷會和空氣中相反之電荷結(jié)合而呈電氣中和狀。當(dāng)組件的表面溫度變化時，感知組件分極的大小會隨著溫度變化而變化，因此穩(wěn)定時之電荷中和狀

10、態(tài)就崩潰，而感知組件表面電荷與吸著雜散電荷的緩和時間不同，所以會形成電氣上的不平衡，而產(chǎn)生沒有配對的電荷，如圖所示。GP2T豆介嵐陽瓷怵313迂町m關(guān)鍵性原件：菲涅爾濾光透鏡一一又名螺紋透鏡，多是由聚烯烴材料注壓而成的薄片，也有玻璃制作的，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓，它的紋理是根據(jù)光的干涉及擾射以及相對靈敏度和接收角度要求來設(shè)計的。透鏡的要求很高。一片優(yōu)質(zhì)的透鏡必須表面光潔，紋理清晰，其厚度隨用途而變，多在1mm左右，特性為面積大、厚度薄及偵測距離遠(yuǎn)。菲涅爾透鏡在很多時候相當(dāng)于紅外線及可見光的凸透鏡，效果較好，但成本比普通的凸透鏡低很多。多用于對精度要求不是很高的場合，如

11、幻燈機、薄膜放大鏡、紅外探測器等。使用普通的凸透鏡，會出現(xiàn)邊角變暗、模糊的現(xiàn)象，這是因為光的折射只發(fā)生在介質(zhì)的交界面，凸透鏡片較厚，光在玻璃中直線傳播的部分會使得光線衰減。如果可以去掉直線傳播的部分，只保留發(fā)生折射的曲面，便能省下大量材料同時達(dá)到相同的聚光效果。菲涅耳透鏡就是采用這種原理的。菲涅爾透鏡看上去像一片有無數(shù)多個同心圓紋路（即菲涅耳帶）的玻璃，卻能達(dá)到凸透鏡的效果，如果投射光源是平行光，匯聚投射后能夠保持圖像各處亮度的一致。門磁：門磁是用來探測門、窗、抽屜等是否被非法打開或移動。它由無線發(fā)射器和磁塊兩部分組成。門磁系統(tǒng)是一種安全報警系統(tǒng)，門磁如果不太留意是不太容易看到的。所謂的門磁其

12、實是門磁開關(guān)由兩部分組成：較小的部件為永磁體，內(nèi)部有一塊永久磁鐵，用來產(chǎn)生恒定的磁場，較大的是門磁主體，它內(nèi)部有一個常開型的干簧管，當(dāng)永磁體和干簧管靠得很近時（小于5毫米），門磁傳感器處于工作守候狀態(tài)，當(dāng)永磁體離開干簧管一定距離后，處于常開狀態(tài)。磁鐵和干簧管分別安裝在門框（窗框）和門扇（窗扇）里，基本上都是嵌入式安裝（也有表面式安裝的），所以不是行業(yè)人士一般不太能夠注意到這些。把分戶門和外窗打開，看一下分戶門門框頂部和外窗的窗框，就可以看3.詳細(xì)設(shè)計：紅外感應(yīng)電路圖：t=.:Ai紅外感應(yīng)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。報警電路：紅外感應(yīng)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。4.總結(jié)：本設(shè)計以防盜、警戒為出發(fā)點，使用STC89C52單片機進行數(shù)據(jù)的處理、發(fā)送和控制。特點是具有報警精確度高、誤報率低、設(shè)備安裝隱蔽等。但是由于時間和經(jīng)驗的不足，技術(shù)水平有限，只涉及硬件設(shè)計，具體設(shè)計還有不足之處，本設(shè)計還需要不斷的完善。通過這次設(shè)計活動，我們學(xué)到了很多也懂得如何去分工合作，更重要的是我們了解了很多關(guān)于家庭安保方面的信息。也讓我們對未來家庭安保系統(tǒng)有了