基于单片机的红外防盗系统设计

基于单片机的红外防盗系统设计内容摘要：

系数为 400:1 光学瞄准 硅探测器 (3)压电传感器 压电传感器 (Piezoelectric sensor)是一种典型的有源传感器 ,它是以某些电介质的压电效应为基础 ,在外力作用下 ,电介质表面产生电荷 ,从而实现外力与电荷量间的转换 ,达到非电量的电测目的 . 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 9 压电传感器的应用 :可分为单向力 ,双向力和三向力传感器 .压电传感器的物理基础是压电效应 ,压电敏感元件感受力的作用而产生电压或电荷输出 ,即根据输出电压或电荷的大小和极性 ,就可确定作用力的大小和方向 .由此可见 ,压电传感器可以直接用于测力 ,或测与力相关的压力 位移 振动加速度等 . (4)磁电传感器 磁电传感器可分为两大类 ,一类是基于铁芯线圈电磁感应原理的磁电感应式传感器 ,一类是基于半导体材料磁敏效应的磁敏传感器 磁敏管的应用 :不 但具有很高的磁灵敏度 ,同时能识别磁场极性。 而且体积小 功耗低 ,因而具有广泛的应用前景 . (5)光电传感器 光电传感器 (Photoelectric sensor)是一种将光信号转换成电信号的装置 ,它具有结构简单 ,性能可靠 ,精度高 ,反应快等优点 ,在现代测量和自动控制系统中 ,应用非常广泛 ,是一种很有发展前途的新型传感器 . (6)人体热释电红外传感器介绍和应用 : 在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。 （ 7）无线红外传感器 无线 红外传感器又名无线红外探测器 无线智能幕帘 /广角红外探测器采用美国军用红外传感器进行信号采集探测与摩托罗拉芯片组合集成单片机智能技术控制，自动温度补偿，微电流省耗，无误报，无漏报，探测距离远，工作稳定，性能可靠，外形精巧，美观大方。 机内设置电源外拨开关，外出设防可以接通电源，达到更加省电的效果。 它是根据人体红外光谱而工作，当人体在其接收范围内活动时，探测器输出报警信号，广泛用于银行、仓库和家庭等场所的安全防范。 它是目前可靠性较高的产品，红外探测部分采用报警器用传感器和红外专用处理 IC。 高频发射部分采用 最新声表面（ S）稳频技术，配合成熟的外围电路，使得产品具有红外探测灵敏度好、误报率低、高频发射频率稳定、发射功率大的特点。 工作原理：红外广角型探头的防范区域是以其透镜始点，向前散发 120度，长 12 米的圆锥形的探测区域，在这区域内，只要是热能动物在区域内活动，其散发的红外热能将被吸收。 幕帘型探头工作原理：红外幕帘型探头的防范区域是以其透镜始点，向前散发 120 度，长 12 米的圆锥形的探测区域，在这区域内，只要是热能动物在区域内活动，其散发的红外热能将被吸收 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 10 热释电红外传感器的原理 热释电红外线 (PIR)传感器是 80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。 是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。 它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。 将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路[2]。 如图 21 示为热释电红外传感器的内部电路框图。 图 21 热释电红外传感器的 内部电路框图 本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。 其工作电路原理及设计电路如图 22 示 , 在 VCC 电源端利用 C1 和 R2 来稳定工作电压，同样输出端 也多加了稳压元件稳定信号。 当检测到人体移动信号时，电荷信号经过 FET放大后，经过 C2， R1 的稳压后使输出变为高电位，再经过 NPN的转化，输出 OUT为低电平。 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 11 RSY2 Y1R1 R2 C2 C1 R3 R4 Q2N P NQ1F E TV c c V C C3v 12vOUT 图 22 热释电红外传感器原理图 热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。 不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。 为了抑制因自身温度变化而产生的干扰 ， 该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成 差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化 ， 并将其转换为电信号输出。 热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。 由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用 ， 因而需要用电阻将其转换为电压形式 ，该电阻阻抗高达 104MΩ ，故引入的 N 沟道结型场效应管应接成共漏形式 ， 即源极跟随器来完成阻抗变换。 热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。 设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片， 并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。 由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。 PIR 的原理特性 热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件，在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。 由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 12 电压信号，经装在探头内 的场效应管放大后向外输出。 人体辐射的红外线中心波长为 910um，而探测元件的波长灵敏度在。 在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为 710um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。 一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理 而输出电压信号。 AT89C51 单片机的概述 （ 1） AT89C51 单片机的结构 AT89C51 单片机是美国 Atmel 公司生产低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（ EPROM）和 128 bytes 的随机存取数据存储器 (RAM)，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准 MCS51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器（ CPU）和 Flash 存储单元，功能强大 [3]。 AT89C51 单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 图 23 为 AT89C51 单片机的基本组成功能方块图。 由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括 CPU、存储器、可编程 I/O口、定时器 /计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。 下面介绍几个主要部分。 外时钟源 外部事件计数 振荡器和时序 OSC 程序存储器 4 KB ROM 数据存储器 256 B RAM/SFR 定时器 /计数器 2 16 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 13 外中断 信号 控制 并行口 串行通信 图 23 AT89C51 功能方块图 （ 2） AT89C51 的管脚说明 ATMEL公司的 AT89C51是一种高效微控制器。 采 用 40引脚双列直插封装形式。 AT89C51 单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FLASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FLASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器 能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写 1 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。 在 给出地址 1 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL门电流。 当 P3 口写入 1 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： P3 口管脚 备选功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（外部中断 0） INT1（外部中断 1） T0（记时器 0 外部输入。