红外线防盗系统设计(编辑修改稿)

红外线防盗系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

而引起内光电效应和外光电效应等光子效应，从光子效应的大小可以测定被吸收的光子数。 (1)光电导探测器：又称光敏电阻。 半导体吸收能量足够大的光子后，体内一些载流子从束缚态转变为自由态，从而使半导体电导率增大，这种现象称为光电导效应。 利用光电导效应制成的光电导探测器分为多 晶薄膜型和单晶型两种。 (2)光伏探测器：主要利用 pn结的光生伏特效应。 能量大于禁带宽度的红外光子在结区及其附近激发电子空穴对。 存在的结电场使空穴进入 p 区，电子进入 n 区，两部分出现电位差，外电路就有电压或电流信号。 与光电导探测器比较，光伏探测器背景限探测率大 40%，不需要外加偏置电场和负载电阻，不消耗功率，有高的阻抗。 (3)光发射 Schottky 势垒探测器：金属和半导体接触，形成 Schottky 势垒，红外光子透过 Si 层被 PtSi 吸收，使电子获得能量跃迁至费米能级，留下空穴越过势垒进入 Si 衬底， PtSi 层的电子被收集，完成红外探测。 红外线防盗系统设计 (4)量子阱探测器（ QWIP）：将两种半导体材料用人工方法薄层交替生长形成超晶格，在其界面有能带突变，使得电子和空穴被限制在低势能阱内，从而能量量子化形成量子阱。 利用量子阱中能级电子跃迁原理可以做红外探测器。 因入射辐射中只有垂直于超晶格生长面的电极化矢量起作用，光子利用率低；量子阱中基态电子浓度受掺杂限制，量子效率不高；响应光谱区窄；低温要求苛刻。 被动红外报警探测器 在室温条件下，任何物品均有辐射。 温度越高的物体，红外辐射越强。 人是恒温动物，红 外辐射也最为稳定。 我们之所以称为被动红外，即探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。 探测器安装后数秒种已适应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报。 被动红外入侵探测器形成的警戒线一般可以达到数十米。 被动式红外探测器主要由光学系统、热传感器（或称为红外传感器）及报警控制器等部分组成。 其核心是不见是红外探测器件，通过关学系统的配合作用可以探测到某个立体防范空间内的热辐射的变化。 红外传感器的探 测波长范围是 8～ 14μ m，人体辐射的红外峰值波长约为 10μ m，正好在范围以内 被动式红外探测器（ Passive Infared Detector， PIR）根据其结构不同、警戒范围及探测距离也有所不同，大致可以分为单波束型和多波束型两种。 单波束 PIR采用反射聚焦式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。 这种方式的探测器境界视场角较窄，一般在 5176。 以下，但作用距离较远，可长达百米。 因此又称为直线远距离控制型被动红探测器，适合保护狭长的走廊、通道以及封锁门窗和围墙。 多波束型采用透镜聚焦式 光学系统，目前大都采用红外塑料透镜 —— 多层光束结构的菲涅尔透镜。 这种透镜是用特殊塑料一次成型，若干个小透镜排列在一个弧面上。 警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成立体扇形感热区域，构成立体警戒。 菲涅尔透镜自上而下分为几排，上面透镜较多，下边较少。 因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜。 下边透镜较少，一是因为人体下部红外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰。 多波束型 PIR的警戒视场角比单波束型大得多，水平可以大于 90176。 ，垂直视场角最大也可以达到90176。 ，但作用距离较近。 所有透镜都向内部设 置的热释电器件聚焦，因此灵敏度较高，只要有人在透镜视场内走动就会报警。 红外光穿透力差，在防范区内不应有高大物体，否则阴影部分有人走动将不能报警，不要正对热源和强光源，特别是空调和暖气。 否则不断变化的热气流将引起误报警。 为了解决物品遮挡问题，又发明了吸顶式被动红外入侵探测器。 主动式红外探测器 红外线防盗系统设计 主动红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成。 分别置于收、发端的光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红外光的能量能够集中传送。 红外光在人眼 看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束。 接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。 主动式红外探测器遇到小动物、树叶、沙尘、雨、雪、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。 由于光束较窄，收发端安装要牢固可靠，不应受地面震动影响，而发生位移引起误报，光学系统要保持清洁，注意维护保养。 因此主动式探测器所探测的是点到点，而不是一个面的范围。 其特点是探测可靠性非常高。 但若对一个空间进行布防，则需有多个主动式探测器，价格昂贵。 主动式探测器常用于博 物馆中单体贵重文物展品的布防以及工厂仓库的门窗封锁、购物中心的通道封锁、停车场的出口封锁、家居的阳台封锁等等。 主动式红外探测器有单光束、双光束、四光束之分。 以发射机与接收机设置的位置不同分为对向型安装方式和反射式安装方式，反射型安装方式的接收机不是直接接收发射机发出的红外光束，而是接收由反射镜或适当的反射物（如石灰墙、门板表面光滑的油漆层）反射回的红外光束。 当反射面的位置与方向发生变化或红外发射光束和反射光束之一被阻挡而使接收机无法接收到红外反射光束时发出报警信号。 当使用较多的探测器进行防范布局时应该注意 消除射束的交叉误射 红外线防盗系统设计 第五章 主要元器件介绍 单片机 AT89C2051 at89c2051 单片机 图 at89c2051 是美国 ATMEL 公司生产的低电压、高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 2k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（ PEROM）和 128bytes 的随机数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大at89c2051 单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。 同时 AT89C2051 的时钟频率可以为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醒方式有 RAM、定时 /计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后即进入继续工作状态。 省电模式中，片内 RAM将被冻结，时钟停止振荡，所有功能停止工作，直至系统被硬件复位方可继续运行。 1 程序保密 ： 89C2051 设计有 2 个程序保密位，保密位 1 被编程之后，程序存储器不能再被编程除非做一次擦除，保密位 2 被编程之后，程序不能被读出。 2 软硬件的开发 ： 89C2051 可以采用下面 2 种方法开发应用系统。 （ 1） 由于 89C2051 内部程序存贮器为 Flash，所以修改它内部的程序十分方便快捷，只要配备一个可以编程 89C2051 的编程器即可。 调试人员可以采用程序编辑 编译 固化 插到电路板中试验这样反复循环的方法，对于熟练的 MCS51程序红外线防盗系统设计 员来说，这种调试方法并不十分困难。 当做这种调试不能够了解片内 RAM 的内容和程序的走向等有关信息。 （ 2） 将普通 8031/80C31 仿真器的仿真插头中 ～ 和 ～ 引出来仿真 205T,这种方法可以运用单步、断点的调试方法，但是仿真不够真实，比如，2051 的内部模拟比较器功能， P1 口、 P3口的增 强下拉能力等等。 3 主要性能： （ 1） 兼容 MCS51 指令系统 ； （ 2） 15 条可编程 I/O 口 线 （ 3） 两个 16位 可编程 定时器 /计数器 (4) 时钟频率 024MHz （ 5） 两个外部中断源 （ 6） 可直接驱动 LED （ 7） 低功耗睡眠功能 （ 8） 可编程串行 （ UARL） 通道 （ 9） 2k可反复擦写 (1000 次） Flash ROM； （ 10） 6 个中断源 （ 11） 的宽工作电压范围 ； （ 12） 128*8 位内部 RAM （ 13） 两个串行中断 （ 14） 2 级程序存储器保密锁定 (15) 内置一个模拟比较放大器 (16) 软件设置睡眠和唤醒功能 ， 全静态工作： 0Hz24KHz AT89C2051单片机 引脚 图 图 红外线防盗系统设计 AT89C2051最小应用系统 图 电 源电路 ５ . 固定三端稳压器 三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器，另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳太器，其基本原理相同，均采用 串联型稳压电路。 在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。 三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器，另一 种输出电压是可调的，称为可调输也三端稳太器，其基本原理相同，均采用串联型稳压电 路。 在使用时必须注意： (VI)和 (Vo)之间的关系，以 7805 为例，该三端稳压器的固定输出电压是 5V，而输入电压至少大于 7V，这样输入 /输出之间有 2－ 3V及以上的压差。 使调整管保证工作在放大区。 但压差取得大时，又会增加集成块的功耗，所以，两者应兼顾，即既保证在最大负载 电流时调整管不进入饱和，又不致于功耗偏大。 另外一般在三端稳压器的输入输出端接一个 二极管 ，用来防止输入端短路时 ,输出端存储的电荷通过稳压器 ,而损坏器件。 红外线防盗系统设计 串联型稳压电路原理图 (图 ) 图 ５ .２ .２ 78 系列 应用电路 （ 1） 提高输电压的电路 如图，其中 I1 为三端稳压器的静态工作电流，其值变化不大，一般在 5mA 左右，最大 8mA，由于稳压作用，所以输出端为 5V，也就是 R1两端为 5V，流过电流 I2=5/R1， I2 加上 I1 流过 R2，所以 R2 两端的电压为（ I1+I2） *R2，最后两个电阻两端的电压加起来就是，输也电压 UO。 １ .双电源电路 双 电 双 源电路 图 ２ .双电源电路 正负电源在音响电路，运放电路中广泛运用，下面是一个双 15V 电路，注意电解电容的极性。 红外线防盗系统设计 双电源电路 图 ５ . 78L05 三端稳压器的通用产品有 78 系列（下电源）和 79 系列（负电源），输出电压由 具体型号中的后面两个数字代表，有 5V， 6V， 8V， 9V， 12V，15V， 18V， 24V 等档次。 输出电流以 78（或 79）后面加字母来区分。 L表示 ,M 表示 ，无字母表示 ，如 78L05 表求 5V。 78l05管脚图引脚图 图 555 定时器 ５ .３ .１ 555 定时器简介 555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。 一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。 555 定时器的电源电压范围宽，可在 ~16V 工作， 7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态 触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。 555 定时器有二个比较器 A1 和 A2，有一个 RS触发器， R 和 S 高电平有效。 三极管 VT1 对清零起跟随作用，起缓冲作用。 三极管 VT2 是放电管，将对外电路的元件提供放电通路。 比较器的输入端有一个由三个 5kW 电阻组成的分压器，由此可以获得 0和 1 两个分压值，一般称为阈值。 555定时器的 1 脚是接地端 GND， 2 脚是低触发端 TL，3 脚是输出端 OUT， 4 脚是清除端 Rd， 5 脚是电压控制端 CV， 6脚是高触发端。