“热释电”红外报警器设计--硬件设计
摘要：本次设计课题为基于单片机控制的热释电报警系统。在设计中包括硬件和软件设计两部分，本文主要为硬件设计，包括单片机控制电路、热释电红外传感器、驱动执行报警电路、显示控制电路等部分组成，处理器选用AT89C51单片机。整个系统在系统软件控制下工作。本设计为一简便的报警系统，当人体发出的红外信号被检测到时，报警器进行亮灯及发生报警。系统程序可划分为数据采集、报警和显示等几个模块。设计中采用热释电红外传感器，它具有制作简单、成本低、安装比较方便，防盗性能稳定，抗干扰能力强等优点。
关键词：单片机、热释电红外传感器、数据采集、报警电路、显示电路
目录
摘要 .....................................................................
1 引言 ...................................................................
1.1 设计任务及要求 ........................................................
1.2 相关知识介绍 ..........................................................
1.2.1 热释电红外传感器简单介绍......................................
1.2.2 PIR的原理特性.............................................
1.2.3 AT89C51单片机的概述......................................
2 方案设计 ................................................................
2.1 总体设计思路 ..........................................................
2.2 硬件电路模块设计 ......................................................
2.2.1单片机的选择
2.2.2 热释电红外传感器原理..........................................
3.2.3 放大电路的设计 ...............................................
2.2.4时钟电路的设计................................................
2.2.5 复位电路的设计 ...............................................
2.2.6 发光二极管报警电路的设计......................................
2.2.7 声音报警电路的设计 ...........................................
2.3 系统硬件电路的选择及说明 ..............................................
2.4 软件的程序实现 ........................................................
2.4.1 主程序工作流程图 .............................................
2.4.2 中断程序工作流程图 ...........................................
3 总结 ....................................................................
4 参考文献 ................................................................ 附录一设计编程程序 ...................................................... END ....................................................................... 附录二单片机控制的红外防盗报警器原理图................................... 附录三单片机控制的红外防盗报警器PCB图.................................... 附录四 Proteus仿真原理图.................................................
1 引言
随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，所以采用以电子技术、传感器技术和计算机技术为基础的安全防范技术的器材设备，并将其构成—个系统，将发挥最大的功能作用。本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。
目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础.而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器.这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线 ,并将其转变为电压信号,同时 ,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物.热释电红外传感器，它的制作简单、成本低、安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC机通信，便于多用户统一管理。本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低、安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。
1.1 设计任务及要求
(1)报警系统设计包括硬件和软件设计两个部分。本文主要详述硬件设计部分。
(2)热释电红外报警器系统由单片机控制电路、热释电红外传感器、报警器、LED 控制电路及相关的控制管理软件组成。对各部分分别进行分析、设计。
(3)系统可实现功能。热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件，它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用。当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，将人体辐射的红外光谱送至至AT89C51单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路实现非法入侵报警。报警器采用声光报警。
(4)保证报警系统能有效判断是否有人员进入，并尽可能大地增加防护范围。同时要满足稳定性和可靠性要求。至于报警可采用声光信号。
1.2 相关知识介绍
1.2.1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。如图1示为热释电红
外传感器的内部电路框图。
图1 热释电红外传感器的内部电路框图
1.2.2 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9--10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2--20um范围内几乎稳定不变。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7--10um，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。
1.2.3 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MCS-51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。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2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
外中断 控制 并行口 串行通信
图2 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 AT89C51
CPU 64 KB 总线 扩展控制器 可编程 I/O 可编程全 双工串行口 内中断
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
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 INT0（外部中断0）
P3.3 INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。
PSEN：外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
EA/VP：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：反向振荡器的输出,如采用外部时钟源驱动器件，应不接。
2 方案设计
2.1 总体设计思路
本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警等子模块。电路结构可划分为：热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED 控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。
就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是由硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。本为主要详细分析设计硬件部分。
从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感器电路、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成；它们之间的构成框图如图3总体设计框图所示：
图3 总体设计框图
处理器采用51系列单片机AT89C51。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的红外传感器将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至AT89C51单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。报警延迟10s 后自动解除，也可人工手动解除报警信号。当警情消除后复位电路使系统复位，或者是在声光报警10s 钟后由定时器实现自动消除报警。
2.2 硬件设计
A T89 C51
复位电路 信号检测电路 报警执行电路
LED 发光显示
放大 驱动 驱动
硬件部分由单片机、热释电红外传感器、放大电路、时钟电路、复位电路、发光二极管报警电路、蜂鸣器报警电路组成。下面我将对硬件设计部分进行介绍。
2.2.1单片机的选择
我们常见的单片机就是51系列，但是他们根据类型和特性不同分为好多种,此次设计我们选择了AT89C51单片机。
MCS-51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机。其中AT89C51是ATMEL公采用CMOS工艺生产的低功耗、高性能8位单片机，与MCS-51单片机兼容。其特性上面都罗列了，其良好的性价比是我们选择的原因。
2.2.2 热释电红外传感器原理
本设计所用的热释电红外传感器就采用双探测元的结构。其工作电路原理及设计电路如图4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。探测器本身不发出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的。其特点是能够响应入侵者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射变化，并能使监控报警器产生报警信号，从而完成报警功能。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。
RS
Y2
Y1
R1
R2
C2
C1
R3
R4
Q2
NPN Q1
FET
Vcc VCC
3v12v
OUT 图4热释电红外传感器原理图
2.2.3 放大电路的设计
如图5所示为最基本的放大电路，Vi是输入电压信号，Vo是输出放大的电压信号。当红外传感器接收到红外信号后由放大电路对信号进行放大后输出给单片机进行处理。
图5 放大电路图
2.2.4 时钟电路的设计
时钟电路是构成最小单片机系统的基本部分。AT89C51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该时钟可由内部或外部方式产生，在这里我们设计为内部方式的时钟电路。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生两相对时钟，供单片机使用。如图6所示为时钟电路。
图6 时钟电路图
2.2.5 复位电路的设计
复位是单片机的初始化操作。主要功能是把PC初始化为0000H,使单片机从0000H 单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或操作失误，使系统处于死锁状态时，也可按复位键重新启动。
复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后, 在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。本设计采用的是外部手动按键复位电路。当报警解除之后，按下复位键，使系统复位。图7示为复位电路。
图7 复位电路图
2.2.6 发光二极管报警电路的设计
发光二极管报警电路由4个发光二极管共阳极连接，在接上电阻后连上单片机的RXD引脚，外接VCC。这里所连接的电阻是外接的限流电阻，其作用是防止发光二极管
烧毁。当单片机的RXD引脚被置低电平后，发光二极管被点亮，发出闪烁的红光，起到报警作用。如图8所示为发光二极管报警电路。
图8 发光二极管报警电路图
2.2.7 声音报警电路的设计
如下图所示，用一个Speaker和三极管、电阻接到单片机的TXD引脚上，构成声音报警电路，当接收到报警信号，红灯闪烁的同时，蜂鸣器发生报警。图9为声音报警电路。
图9 声音报警电路图
2.3 系统硬件电路的选择及说明
硬件电路的设计原理图见附录二，从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件：AT89C51、热释电红外传感器、LED、按键、反相器74LS04、蜂鸣器等一些单片机外围
应用电路，以及单片机的手工复位电路等。其中D1为电源工作指示灯，D2是正常工作指示灯，D3—D6是起报警指示作用。当RXD脚被置低电平时，D3—D6亮红灯开始报警，同时，TXD脚置高电平蜂鸣报警电路开始工作。电路设有2个按键，S1键作为倒计时的暂停键, S2键作为作为电路复位键。
2.4软件的程序实现
本设计的软件系统主要由以下基本模块组成：主程序、中断服务程序、驱动模块，LED发光显示模块，报警执行电路模块。
主程序：主要是用于对输入信号的处理、输出信号的控制和对各个功能程序模块的运用及其控制。
中断服务程序：主要是起用手工按键停止声光报警的作用
驱动模块：主要是用于驱动LED发光显示及报警电路。
LED发光显示模块及报警执行电路模块：开始报警使运行正常绿指示灯熄灭，红灯和声报警启动，
2.4.1 主程序工作流程图
主程序实现的功能是：当单片机检测到外部热释电传感器送来的脉冲信号后，表示有人闯入监控区，从而经过单片机内部程序处理后，驱动声光报警电路开始报警，报警持续10秒钟后自动停止报警,然后程序开始循环工作，检测是否还有下次触发信号，等待报警从而使报警器进入连续工作状态。
按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图10所示：
图10 主程序工作流程图
2.4.2 中断服务程序工作流程图
中断服务程序实现的功能是：外部中断0服务程序开始，屏蔽外部中断，保护现场。监测是否有中断输入，当检测到INT0端有输入信号，延时消抖，使报警结束，绿指示灯亮，恢复现场，开放外部中断0，在中断继续检测是否有输入信号；无中断输入，则中断返回。 系统初始化
声光报警结束 检测外部有
无信号输入
声光报警是否
持续10秒
开始
启动声光报警电路开始报警 是否还有检测信
号等待下次报警
结束
Y
N
N
Y
Y N
利用中断方式可以实现报警持续时间未到10秒时，用手工按键停止的声光报警的作用。手工按键停止报警中断服务程序工作流程图，如下图11所示；
中断源发出中断申请
关中断、保护现场
INTO端有输入信号关闭报警
恢复现场、开中断
中断返回
图11 中断服务程序工作流程图
主程序及中断服务程序清单见附录一。
3 软件仿真及调试
利用Proteus软件进行硬件电路设计连接，将所编写的程序用Keil软件编译，然后将keil软件编译成功的程序导入Proteus，软硬件结合实现仿真。所仿真原理图见附录四。本设计所要求达到的目标是在接收到红外传感器带来的低电平信号，可使图中的绿灯D5由亮变暗，红灯D1-D4产生报警，可观察到红灯闪烁，蜂鸣器发出声音报警。当报警结束后，绿灯亮起。按键S3，可在报警结束前实现手动解除报警。
4 总结
本次的科研实践，我设计的是“热释电”红外报警器。通过这次的科研实践，在巩固了已经学习过的知识的同时，也使我学到了很多新的知识。在设计的过程中，我认真的搜集有关资料，对单片机的相关知识进行了一次系统的复习。同时，在这次的实践中涉及到了有关“热释电”及热释电红外传感器的知识。该防盗报警器通过以AT89C51单片机为工作处理器核心，外接热释电红传感器，它是一种新颖的被动式红外探测器件，能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射，并将其转化为相应的电信号输出，同时能有效的区分人体辐射波长以外的红外光线与可见光。平时传感器输出低电平，当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平，此高电平输入单片机，作为单片机的外部触发信号处理，经单片机内部软件编程处理后，单片机输出控制信号，驱动声光报警电路开始报警。通过这次的实践，使我对单片机的相关知识有了更加深刻的认识，并且对热释电红外报警器有了一定的认识与了解，学习到了很多新的知识，熟悉了如何利用Proteus及Keil软件进行仿真，使我受益匪浅。
参考文献
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附录一设计编程程序
1. 主程序清单如下：
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0003H
LJMP PINT0
ORG 0200H
MAIN: MOV IE,#81H ;CPU开放中断，INT0允许中断
SETB IT0 ;外部中断为边沿触发方式
MOV SP,#30H ;指针入口地址
SETB P3.0
CLR P3.1
MOV P1,#0FFH ;使P1口全部置1
MOV P2,#00H ;P2口清零
CLR P1.2
LP: JNB P1.0,LA ;监测输入信号，是否有输入信号
LA: ACALL DELAY ;延时消抖
JNB P1.0,ALARM ;再次监测输入信号，若有输入信号转入报警子程序
AJMP LP
DELAY:MOV R1,0AAH
LD2:MOV R2,0BBH
LD1:NOP
DJNZ R2,LD1
DJNZ R1,LD2
RET
ALARM:SETB P1.2 ;开始报警使运行正常绿指示灯熄灭，红灯和声报警启动CPL P3.0
CPL P3.1
;10S钟定时:
MOV 51H,#0C8H ;10S循环次数
MOV TMOD,#01H ;定时器T0定时方式1
MOV TL0,#0B0H ;置50ms定时初值
MOV TH0,#3CH
SETB TR0 ;启动T0
L2:JBC TF0,L1 ;查询记数溢出
SJMP L2
L1:MOV TL0，#0B0H
MOV TH0，#3CH
DJNZ 51H,L2 ;未到10S继续循环
SETB P3.0 ;10s到关闭报警
CLR P3.1
CLR P1.2 ;报警结束，正常运行绿指示灯亮
LJMP LP ;循环,继续工作
2.外部中断INTO服务程序：
PINT0: CLR EX0 ;外部中断0服务程序开始，屏蔽外部中断
PUSH PSW
PUSH ACC
JNB P3.2,LN ;监测是否有中断输入
LN: LCALL DELAY ;延时消抖
JNB P3.2,LN1
AJMP LN2 ;无中断输入,中断返回
LN1: SETB P3.0
CLR P3.1
CLR P1.2 ;使报警结束，绿指示灯亮
POP ACC
POP PSW
SETB EX0 ;开放外部中断0
LCALL LP ;在中断继续检测是否有输入信号 LN2: RETI
END
附录二单片机控制的红外防盗报警器原理图
附录三单片机控制的红外防盗报警器PCB图
附录四 Proteus仿真原理图
（启动报警器）
（报警结束）
热释电人体感应红外报警器设计制作报告 1 绪论 随着科技的提高，电子电器飞速发展，人民生活水平有了很大提高。各种高档家电和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也越来越多。这点就是因为不法分子看到了大部分人防盗意识不够强所造成的结果。因此越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。报警系统这时为人们解决了大部分问题。但是市场上的报警系统大部分是适用于一些大公司的重要机构。其价格昂贵，使普通家庭难以承受。如果设计一种价格低廉，性能可靠、智能化的报警系统，必将在私人财产的防盗领域起到巨大作用。由于红外线是不可见光，隐蔽性能良好，因此在防盗、警戒等安保装置中被广泛应用。而本设计的电路包括硬件和软件两个部分。硬件部分包括红外感应部分与单片机控制部分，整个系统电路可划分为：电源部分、传感器模块部分、单片机控制电路，而单片机控制由最小系统和指示灯电路、报警电路等子模块组成。主要工作由热释电红外感应器完成信息采集、处理、数据传送经过单片机功能设定到达报警模块这一过程。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元。单片机应用系统也是由硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是主要是工作的程序通过编写程序来控制输入的信号。 2 设计任务分析 1.该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、按键设定、报警等。 2.本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、蜂鸣器、单片机控制电路、LED指示电路及软件组成。 3.系统可实现功能。当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，红外热释电模块送出TTL 电平至STC89C52单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。 3技术方案的详细设计 3.1本系统的设计方案 3.1.1系统概述 1.系统设计简介 本系统采用了热释电红外线传感器，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定、抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，便于多用户统一管理和用户操作。
红外线防盗报警器课程设计报告 北华航天工业学院 课程设计报告(论文) 设计课题:红外线防盗报警器设计 专业班级: B10231 学生姓名: 指导教师: 设计时间: 2012年6月25日 北华航天工业学院电子工程系 红外线防盗报警器课程设计任务书姓名: 专业: 通信工程班级: B10231 指导教师: 职称: 课程设计题目: 红外线防盗报警器 已知技术参数和设计要求: , 该报警器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声， 适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。 , 要求: , 1、灵敏、可靠、一经触发，即刻报警 , 2、对产品材料精益求精，延长使用寿命 , 3、根据实际应用环境，自己选择传感器，确定红外检测范围。所需仪器设备: 直流供电电源，信号发生器，双踪示波器，数字电压表，计算机等 成果验收形式: 面包板插接+实物演示+答辩
参考文献: 《电子技术基础模拟部分》(高教康华光) 《电子工艺与课程设计》(电子工业出版社毕亚军、崔瑞雪) 第17周: 周1---周2 :立题、论证方案设计～选择元器件安装调试 周4---周5 :插面包板调试电路时间 第18周: 安排 周1---周3 :焊接制成电路～完成设计 周4---周5 :验收答辩 指导教师: 张洁教研室主任: 崔瑞雪 2012年6 月 14 日 内容摘要 红外线防盗报警器目前市场上已有成型产品，且市场较为成熟。由于红外线是不可见光，因此用它进行红外探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜均能使用，而且其抗干扰能力强。红外线传感器分主动式与被动式两种，主动式设计方案简单，但成本较高，从成本考虑，本课题通过介绍热释红外传感器RE200BP的工作原理，给出了一种被动型热释电红外报警器的结构原理及其应用电路。这种电路把红外线传感器应用于报警系统中，从而能够实现防盗报警能。 该报警器能探测人体发出的红外线，由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、和报警指示电路等组成。当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警信号，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。利用热释电红外传感器设计了一种被动式红外报警电路,分析了该电路的功能和工作原理。 关键词被动式红外报警器;热释电传感器;菲涅尔透镜;防盗报警器 目录
课程设计说明书 课程设计名称：模拟电路课程设计 课程设计题目：热释电传感器报警电路 学院名称：南昌航空大学信息工程学院专业：通信工程班级： 学号：姓名： 评分：教师： 2016 年 4 月29 日
模拟电路课程设计任务书 2015－2016学年第 2学期第 7 周－ 9 周 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要 随着近几年我国电子技术的不断发展，许多原先的高端电子产品也逐渐步入人们的生活。现在低廉的价格热释电红外传感器得到了很大的普及。原本用于感应门的热释电红外传感器也进入了人们的生活安全保障中。 本次实验模拟设计了热释电传感器报警器。传感器采用的型号为re200b，并配上其专用的芯片biss0001进行调试。Re200b在感受到周围有人体红外的移动的同时会输出一个高电平到biss0001，同时由于9号引脚接入了大电阻固定输入高电平，biss0001检测到信号会输出高电平触发蜂鸣器。 经过分析，准备，调试后，本次的电路设计达到了课程设计的要求。 关键字：re200b、biss0001、报警、蜂鸣器
目录 第一章系统组成及工作原理 (1) 1.1系统设计方案选择 (1) 1.1.1方案一 (1) 1.1.1方案二 (2) 第二章电路设计 (3) 2.1热释电传感器 (3) 2.2BISS0001 (4) 2.3报警电路 (5) 第三章实验原理图及实验调试 (6) 3.1实验原理图 (6) 3.2实验调试 (7) 第四章结论 (8) 参考文献 (9)
热释电红外线传感器的工作原理 热释电红外线传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。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，如作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等。 （1）热释电红外线传感器应用电路图如下： 主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm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电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。 菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。 人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。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7~10--um，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。
自动控制 文章编号:1009-9441(2007)10-0016-02 热释电红外传感器及其报警电路□□程素平 (山西建筑职业技术学院,山西太原 030006) 摘 要:概述了红外辐射的知识、热释电红外传感器的结构和工作原理。利用热释电红外传感器设计了一种被动式红外报警电路,分析了该电路的功能和工作原理。热释电红外传感器具有很多的优点,在防盗、警戒等装置中应用较广。关键词:热释电红外传感器;被动式红外报警电路;菲涅尔透镜中图分类号:TP732.2;X924 文献标识码:B 引言 随着社会的进步,人们对家居生活安全性的要求也越来越高,各种防盗探测器应运而生。由于红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,因而在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外,随着半导体技术和新型材料的发展,热释电红外探测器的防误报能力、控制范围与可靠性都有了很大程度的提高,可以满足多数环境下的使用要求,因此,在防盗、报警、安全、自动控制等方面,热释电红外传感器比其他类型的传感器应用更为广泛。 1 热释电红外探测器的分析 1.1 红外辐射概述 在自然界中,任何高于绝对温度(-273℃)的物体都能够产生红外光谱,红外光的波长范围在0.76～1000μm,红外光谱学中将1～15μm称为近红外波段;15～50μm为中红外波段;50～1000μm 为远红外波段。温度不同的物体,其释放的红外光的波长就不同,因此,红外光的波长与物体温度的高低是相关的。由于红外辐射与物质相互作用时产生了热效应,能将肉眼看不见的红外辐射转变为可测量的物理量,依据这一原理,可做成红外辐射探测器。 1.2 热释电红外探测器的结构 热释电红外传感器的结构如图1所示,通常由热释电晶体、氧化膜、滤光镜片、结型场效应管FET 和电阻等部分组成。热释电晶体一般采用PZT或其他压电晶体材料,将敏感材料PZT的上、下表面做成电极,并在其上表面上加1层黑色氧化膜,以提高转换效率。在管壳顶端装有滤光镜片,它可以阻止不需要的红外线或其他光线进入传感器。防盗报警系统中的热释电传感器采用的滤光片厚度为8～14μm,而人体辐射的红外线波长在10μm左右,因此,该传感器能敏锐地探测到是否有人进入了禁区。由于热释电传感器的输出阻抗极高,而输出电信号微弱,故在其内部装设场效应管(FET)及偏置电阻,以进行信号放大及阻抗匹配 。 图1 热释电传感器的结构 1.3 热释电红外探测器的工作原理 热释电红外传感器内部的热释电晶体具有极化现象,并且随温度的变化而变化。当恒定的红外辐射照射在探测器上时,热释电晶体温度不变,晶体对外呈电中性,探测器没有电信号输出,因而恒定的红外辐射不能被检测到。当交变的红外线照射到晶体表面时,晶体温度迅速变化,这时才发生电荷的变化,从而形成一个明显的外电场,这种现象称为热释电效应。由于热释电晶体输出的是电荷信号,不能直接使用,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N沟道结型场效应管接成共漏形式(即源极跟随器)来完成阻抗变换。 报警电路中通常采用双探测元热释电红外传感器,其结构示意图如图2所示。该传感器将两个特性相同的热释电晶体逆向串联,用来防止其他红外光引起传感器误动作。另外,当环境温度改变时,两个晶体的参数会同时发生变化,这样可以相互抵消,避免出现检测误差。该传感器使用时,D端接电源正极,G端接电源负极,S端为信号输出。
热释电红外防盗报警器设计方案 1. 设计背景 随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到了很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。 就目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。而本设计中所使用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。 2.设计方案 2.1方案比较 方案一：由红外传感器、电源电路、放大电路、ADC数模转换电路、AT89S52单片机中央控制电路、复位电路、中断电路、报警电路等构成。输入的红外信号由数模转换电路转换为电信号，低电平输入单片机，由单片机输出放大信号到报警电路，使蜂鸣器发出报警信号，而中断电路和复位电路可以对报警电路进行控制。 方案二：由热释电红外传感器接收电路、放大电路、复位电路、中断电路、电源电路、报警电路构成。当热释电红外传感器检测的人体辐射的红外线后，由放大电路将信号放大后的低电平电信号输入单片机后，由单片机输出放大信号到报警电路，使蜂鸣器发出报警信号，而中断电路和复位电路可以对报警电路进行控制。 方案三：由红外传感器、电源电路、放大电路、BIS0001处理电路、AT89S52单片机中央控制电路、复位电路、中断电路、报警电路等构成。输入的红外信号由数模转换电路转换为电信号，低电平输入单片机，由单片机输出放大信号到报警电路，使蜂鸣器发出报警信号，而中断电路和复位电路可以对报警电路进行控制。 综合比较方案二比较可行。
热释电传感器检测电路 工位号：成绩： 工作任务： 一、《热释电传感器检测电路》元器件检测、焊接与装配 1.《热释电传感器检测电路》焊接 根据给出的《热释电传感器检测电路》电路原理图（附图1）和元器件（附表1），正确选取元器件准确地焊接在赛场提供的印制电路板上。 要求：在印制电路板上所焊接的元器件的焊点大小适中、光滑、圆润、干净，无毛刺；无漏、假、虚、连焊，引脚加工尺寸及成形符合工艺要求；导线长度、剥线长度符合工艺要求，芯线完好，捻线头镀锡。其中包括： (1)贴片焊接 (2)非贴片焊接 2.《热释电传感器检测电路》装配 根据给出的附图1《热释电传感器检测电路》电路原理图和元器件（附表1），正确选取电子元器件及功能部件准确地装配在赛场提供的印制电路板上。 要求：元器件焊接安装无错漏，元器件、导线安装及元器件上字符标示方向均应符合工艺要求；电路板上插件位置正确，接插件、紧固件安装可靠牢固地；线路板和元器件无烫伤和划伤处，整机清洁无污物。
二、装配工艺卡片编制 根据下表《装配工艺过程卡片》指定的《热释电传感器检测电路》电路元器件，完成下面装配工艺卡片的编制。 1.请把下表《装配工艺过程卡片》中的“序号（位号）”列出的各元器件，在“以上各元器件插装顺序是：”一栏中编制插装顺序（可归类处理）。 2.根据《装配工艺过程卡片》中的“图样”，在“工艺要求”一列其中的空格中填写工艺要求。 装配工艺过程卡片
三、《热释电传感器检测电路》电路工作正常 在你已经装好的《热释电传感器检测电路》，应能实现电路工作正常。 1.接上12V电源后，按下电源开关S1，电容器C8两端电压为6V，LED2电源指示灯亮，电源电路工作正常。 2.手靠近远红外传感器PIR时，经一段时间后，报警发光二极管LED1由微亮转光亮，LS1慢慢变大声。延时及检测电路工作正常。 3.手离开远红外传感器PIR时，发光二极管LED1延时亮1分钟后熄灭，LS1也延时响1分钟后不响。延时电路工作正常。 4.手离开远红外传感器PIR时再开机或结束停电后来电时不应出现LED1亮和LS1响。 四、《热释电传感器检测电路》电路检修 1. 要求：在给出的《热释电传感器检测电路》线路板上，已经设置了两个故障。请你根据《热释电传感器检测电路》电路原理图和电路功能（电路功能看提供的《热释电传感器检测电路》）加以排除，故障排除后电路才能正常工作。并请完成以下的检修报告。 故障一检修报告
课程设计说明书（2010/2011学年第二学期） 课程名称：单片机原理 题目：红外热释电报警系统设计 专业班级： 学生： 学号： 指导教师： 设计周数： 2周 设计成绩： 2011年 6 月 15日
目录 一课题概述 (2) 二设计目的 (2) 三设计正文 3．1 系统分析 (3) 3．2 设计方案 (3) 3．3 硬件模块设计 3．3．1．热释电传感器 (8) 3．3．2．电平转换电路 (9) 3．3．3．数码管显示电路 (10) 3．3．4．功放电路 (10) 3．3．5．串口电路 (11) 3．4软件设计 3．4．1程序设计思想 (12) 3．4．2重要程序设计 (13) 四课程设计总结 (17)
一、课题概述 目前，随着科技的不断进步，电子技术的快速发展，人们的生活水平得到了很大的改善，、手机、空调等高科技产品的使用越来越成为家庭生活的主旋律。但是，除了环境因素外，科学技术的发展也给人们的生活、财产带来不安定因素，利用社会进步创造出来的技术产品达到个人犯罪目的的事情时有发生。这就为监控设备在居家安全、政府文件等领域的研究提供了必要的前提，当然，纯粹用于自然环境所带来的一些必要的监控处理方面的设计也是很广泛的。如何进行安全监控成了一个热点。 本学期我们学习了单片机原理及应用这门课程。在此基础之上我们又开展了关于单片机的课程设计，我们小组设计的是基于单片机控制的红外热释电报警系统。基于对课题的理解，本次设计要求我们完成一个基于单片机控制的红外热释电报警的完整系统，即当有人闯入时，热释电便会采集到红外信号，并对信号进行放大，然后通过调理电路，有LED亮对信号输入进行提示并将其转化为适合单片机处理的低电平；通过单片机的处理，判断当某一路有信号输入时，相应的LED数码管会显示房间号同时启动报警器，以实现报警的效果。二、设计目的 理论学习固然重要，但仅仅止于纸上谈兵是没有意义的，只有实践才是检验真理的唯一标准。因此为了进一步深入地学习单片机技术，将实践动手能力与课堂上学习的理论知识有机的结合起来，从而开展了此次单片机的课程设计。 我们小组设计的课题为基于单片机控制的红外热释电报警系统。这从硬件和软件两个方面锻炼了我们的实际动手能力和编程能力，目的是为了考查： 1．能够读懂并分析技术资料 2．巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决实际应用的能力 3．了解红外热释电传感器的组成及其工作原理 4．如何将采集到的信号送入单片机处理 5．定时程序、延时程序、显示程序、功放、循环、串口程序的编写 6．学会设计热释电红外报警系统的电路 7．学会课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、容及步骤。
目录 摘要 (1) Abstract (1) 第一章绪论 (2) 1.1 设计背景 (2) 1.2 设计概述 (3) 第二章方案设计与确定 (4) 2.1 方案设计 (4) 2.2 确定方案 (4) 第三章热释电传感器概述 (6) 3.1 热释电红外传感器 (6) 3.2 菲涅尔透镜 (6) 3.3 HN911 (8) 第四章核心元器件简介 (10) 4.1 三端稳压集成电路lm7805 (10) 4.2 CX20106简介 (10) 4.3 555时基电路 (11) 4.4 KD9561四声模拟声电路 (12) 第五章系统硬件电路模块设计 (13) 5.1 系统总电路图 (13) 5.2 电源电路 (13) 5.3 主动式红外监控电路 (13) 5.4 三极管反相电路 (15)
5.5 被动式红外监测模块 (15) 5.6 延时控制电路 (16) 5.7 报警发声电路 (17) 结论 (19) 参考文献 (20) 致谢 (21)
摘要 在本文中，介绍一种利用热释电红外传感器进行监控，并进行报警的系统的设计。该报警器主要由热释电红外传感器及其检测电路，报警电路组成。热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件，它可把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用。检测电路主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较，从而实现报警功能。 关键词：热释电红外传感器；报警电路； Abstract In this article, this paper introduces a design that using the pyroelectric infrared sensor to monitor and alarm.The alarm system is mainly composed of pyroelectric infrared sensor, detection circuit and alarm circuit.Pyroelectric infrared sensor is the core device in the design of alarm, it can convert the human body infrared signals to electrical signals which used for signal processing part.The detection circuit is mainly for weak electrical signals that the sensor outputs to be compared, and amplification, filtering, delay, so as to realize the alarm function. Keywords: The Pyroelectric Infrared Sensor;Alarm Circuit.
模拟电子技术课程设计报告 题目名称：热释电传感器报警电路 姓名：胜利 学号：150712163 班级：15电本六班 指导教师：王爱乐 成绩：
工程技术学院 信息工程与自动化系 模拟电子技术基础课程设计任务书 一、设计题目 热释电传感器报警电路 二、设计任务： 1.有人接近时，热释电传感器报警电路发出报警，无人接近时不报警。 2.白天不起作用，晚上自动工作。 三、设计报告： 1、格式要求 ⑴页面：A4，上下左右页边距2.0厘米。 ⑵题目：小二黑体加粗；大标题：三号黑体加粗；小标题：小四黑体加粗；正文：五号宋体。 ⑶页码：底部居中。 2、报告容： 1.封面 2.容提要 3.正文 1)原理概述； 2)电路设计； 3）元器件及参数选择； 4）仿真结果分析; 5）电路仿真软件介绍。
6）参考文献四、进度安排
摘要 报警器作为防盗的一种手段一直广受人们的欢迎。本次设计的报警电路为红外传感报警电路，达到在夜晚自动工作且有人靠近时自动报警，无人靠近时不报警的功能。根据实际操作所遇到的问题，也做了相应的修改。 本次实验模拟设计了热释电传感器报警器。热敏电阻感受到的温度越高其电阻越小，光敏电阻感受到了光亮越少电阻越大。在设计的电路过分压使热敏电阻阻值小到一定程度，光敏电阻阻值大到一定程度时，都往CD4011与非门芯片输入高电平，此时CD4011芯片输出低电平触发555定时器，使输出一个高电平，点亮LED灯。 经过分析，准备，调试后，本次的电路设计达到了课程设计的要求。 关键词：报警器红外信号处理
目录 前言3 第一章设计要求与容 (4) 1.1 热释电传感器报警器设计要求： (4) 1.2 系统设计方案选择 (4) 1.2.1 方案一 (4) 1.2.2 方案二 (5) 1.2.3 方案三 (6) 第二章系统组成及工作原理 (7) 2.1 系统组成 (7) 2.1.1 光敏电阻与热敏电阻 (7) 2.1.2 与非门电路 (7) 2.1.3 LED报警电路 (8) 2.2 工作原理 (8) 第三章元件选择与参数计算 (9) 3.1 相关原理及计算 (9) 3.1.1 光敏电阻 (9) 3.1.2热敏电阻 (10) 3.1.3 CD4011与非门芯片12 第四章实验、调试与分析 (14) 4.1 焊万用板14 4.2 系统调试 (14) 4.2.1仿真调试 (14) 4.2.2焊接问题 (15) 4.2.3 电路调试 (15) 第五章结论 (17) 参考文献 (18) 附录一 (19) 附录二 (20) 附录三 (21)
1 概述 随着时代的不断进步,人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客?现在很多小区都安装了智能报警系统,因而大大提高了小区的安全程度,有效保证了居民的人身财产安全?由于红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,因此在防盗?警戒等安保装置中得到了广泛的应用?此外,在电子防盗?人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉?技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎? 目前国内使用的各类防盗?保安报警器基本都是以超声波?主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础?而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器?这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号,同时,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物?热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制?接近开关?遥测等领域?用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比,具有如下特点: ●不需要用红外线或电磁波等发射源? ●灵敏度高?控制范围大? ●隐蔽性好,可流动安装?
2 热释电红外传感器的原理特性 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? 图1是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图?使用时D端接电源正极,G 端接电源负极,S端为信号输出?该传感器将两个极性相反?特性一致的探测元串接在一起,目的是消除因环境和自身变化引起的干扰?它利用两个极性相反?大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿?对于辐射至传感器的红外辐射,热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上,从而使传感器输出电压信号? 制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料,它的探测波长范围为0.2~2 0μm?为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度,该传感器在窗口上加装了一块
热释电红外报警实验 一、实验目的 了解热释电红外传感器的工作原理及热释电效应，了解热释电红外报警器的的电路设计方法和调试，掌握热释电红外传感器的使用。 二、实验原理 1、热释电效应原理 当已极化的热电晶体薄片受到辐射热时候，薄片温度升高，极化强度P s下降，表面电荷减少，相当于“释放”一部分电荷，所以起名叫热释电。释放的电荷通过一系列的放大，转化成输出电压。如果继续照射，晶体薄片的温度升高到Tc（居里温度）值时，自发极化突然消失。不再释放电荷，输出信号为零，热释电效应原理如图1-11所示。 因此，热释电探测器只能探测交流的斩波式的辐射（红外光辐射要有变化量）。当面积为A的热释电晶体受到调制加热，而使其温度T发生微小变化时，就有热释电电流。
i = AP学,A为面积，P为热电体材料热释电系数，巴是温度 dt dt 的变化率。 2、热释电红外报警实验原理 热释电红外报警电路，由传感器、检测放大电路、比较输出电路、驱动延时电路、继电器等组成，实验原理图如图1-12所示。 传感器及放大滤波部分：D为电压输入端，允许输入电 压1-15V。S为信号输出端，与后级电路连接。G为接地端。 因其输出形式为电压信号且非常微弱，故需要进行阻抗变换和信号放大。R2作为热释电传感器的负载，通过C2耦合到 前级放大器A1，A1的增益为27倍，且由C4, R6组成了滤波网络对采集信号进行放大滤波。同理A2组成一个低通反 馈放大器，增益150倍。经此两极放大滤波后信号被放大到4000倍以上。其中R1，C1为退耦电路，R3，R5为偏置电路。A 1输出后的信号经C 5耦合到后级放大器A2 , A2在静态输出时约为4.5V。 C3, C9为退耦电容。 比较输出部分：A3组成比较电路，当无报警信号输入时，其反向端电压大于同向端电压，比较器输出负电压，不能驱动后级电路产生报警信号，当有人入侵，有报警信号产生，比较器翻转输出正电压，驱动后级电路报警。调节RP 可使比较器同向端电压在 2.5-4V之间变化，从而起到调节灵 敏度的作用。
齐齐哈尔大学 综合实践（论文） 题目基于51单片机的家庭热释红外防盗报警系统 学院通信与电子工程学院 专业班级电子121班 学生姓名车贵平 学生学号2012131076 指导教师题原
随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的提高，人们对住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适、安逸的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了要求。相反地，经济的快速增长也带来了相当大的负面社会效应，城乡、区域收入差距进一步拉大，流动人口也开始迅速增加，盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出了增长趋势，人们也越来越渴望有一个安全的空间。人们迫切需要一种智能型的家庭防盗报警系统，能可靠的进行日常安全防范工作，即时发现各种险情并通知户主，以便将险情消灭在萌芽状态，这样人们便可安心工作，同时也保证了居民的生命财产不受损失。于是有关家庭、办公室和仓库等处的安全防范和自动报警系统的开发研制日益被科研单位和生产厂家所重视，现在市场上也出现了各种名目繁多的报警装置，但多由于可靠性较差、功能单一或造价高而难于普及。本文着重阐述热释红外防盗报警器的设计过程，了解防盗报警器的实际情况，最后提出了一些现阶段防盗报警器应用发展可采用的策略和应用前景。 关键词：传感器单片机防盗报警器
摘要 0 第1章绪论 (1) 1.1概述 (1) 1.2研究的目的与意义 (1) 1.3研究现状 (3) 第2章硬件介绍 (4) 2.1系统功能的要求 (4) 2.2总体的设计方案 (4) 2.3系统的传感器技术及单片机技术 (5) 第3章报警器硬件设计 (11) 3.1蜂鸣器电路 (11) 3.2电热释红外探测器电路设计 (11) 3.3清单及实物图 (12) 第4章报警器软件设计 (15) 4.1程序语言的分类 (15) 4.2单片机汇编语言程序设计的基本步骤 (15) 4.3汇编语言程序设计方法 (16) 总结 (17) 致谢 (17) 参考文献 (18) 附录1 电路原理图 (19) 附录2 源程序 (20)
本科毕业设计（论文）开题报告 题目单片机红外热释电家庭防盗报警器的设计 学院 专业 学生姓名 学生学号 指导教师 二零一二年三月
毕业设计开题报告 论文题目热释电人体红外报警器的设计选题方向自动控制技术学生姓名专业年级、班级 一、选题的来源、目的、意义和基本内容 来源：学院毕业设计选题指南 目的：随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不见光很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用 意义：红外线防盗报警器是当前使用比较普遍的报警器之一，它以其灵敏度高、价格实惠，受到了广大用户的欢迎。但是使用每一种红外线传感器都有其不足之处，如抗干扰能力弱、误报漏报现象严重等，可靠性不够高。目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点[5,6]。 基本内容：本课题基于单片机设计一种简易的红外报警器。此热释红外报警器安装在禁区，根据检测人体自身的热量，检测到有人时，自动发出报警信息，并且能够自动或手动取消报警。 二、国内外研究综述 红外技术最初的发展应用是红外光谱仪，随着红外探测材料技术的发展应用，红外技术目前已广泛应用于环境监测、分子类型和结构判定、石油勘探与分析、地质矿物的籀定、质量检测、交通运输、安全报警、医疗保健等一系列领域。其方法和原理目益成熟，各类红外器件层出不穷，仪器的精度也不断地提高。虽然早在19世纪就有了红外探测器，而且在第一次世界大战期间红外探测器已用于军事目的，但只是到了第二次世界大战期间有了PbS探测器以后，红外探测器技术才受到了人们广泛的重视并得到了迅速的发展。新的探测器材料不断被研制出来，探测器的响应波段很快就覆盖了1-3 um，3-5 um和8-12 um三个大气窗口，与此同时，探测器材料质量的不断改善使探测器的性能也不断得到提高，促进了红外技术的全面发展。
摘要 随着人们生活水平的不断的提高，入室抢劫时有发生，尤其是在现在化技术高度发展的今天，犯罪更趋于智能化，手段更隐蔽，所以采用电子技术、传感技术和计算机技术为基础的安全防范技术的器材设备，并将其构成一个系统，将发挥最大的功能做作用。由于红外线是不见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中等到了广泛的应用 热释电红外传感器，它的制作简单、成本低、安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，便于多用户统一管理。本设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制模块、红外探头模块、驱动执行报警模块、LED控制模块等部分组成。处理器采用51系列单片机AT89S52，程序使用C语言编写，用Multisim 仿真软件进行仿真。整个系统是在系统软件控制下工作的。 关键字：热释电红外传感器、AT89S52、红外线 1
目录 一、引言 (3) 二、设计任务分析 (3) 三、技术方案的详细设计（实施） (4) 3.1本系统的设计方案 (4) 3.1.1系统概述 (4) 3.2硬件电路设计 (4) 3.2.1红外感应部分 (5) 3.2.1.1 电源模块 (5) 3.2.1.2 热释电传感器 (5) 3.2.1.3 菲涅耳透镜 (6) 3.2.1.4 BISS0001芯片简介 (6) 3.2.1.5 信号采集处理模块 (8) 3.3单片机部分 (9) 3.3.1 AT89S52单片机简介 (9) 3.3.2 单片机最小系统 (9) 3.3.3按键控制电路 (10) 3.3.4指示灯和报警电路 (11) 3.4软件的程序实现 (11) 3.4.1主程序工作流程图 (11) 3.4.2中断程序工作流程图 (12) 3.5硬件调试及调试中遇到的问题 (13) 3.6软件调试及调试中遇到的问题 (14) 四、总结评价 (14) 致谢 (15) 参考文献 (15) 附件一：总体原理图设计 (16) 附件二：实物图 (17) 附件三：程序源代码 (17) 附录四：元件清单 (22)
【设计题目】热释电红外报警电路 【设计要求】 1、设计一热释电红外报警电路实现下述功能，当人靠近热释电红外传感器时电路开始报警并且人离开后电路依然延时报警一段时间，实现报警功能。 2、对设计的报警电路实现仿真与实际电路的制作。 【设计过程】 1.【设计方案及论证】 热释电红外传感器的原理特性： 热释电红外传感器是基于热电效应原理的热电型红外传感器，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?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。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?热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制?接近开关?遥测等领域?用它制作的防盗报警器具有如下特点: ●不需要用红外线或电磁波等发射源? ●灵敏度高?控制范围大? ●隐蔽性好,可流动安装? 图1. 热释电红外传感器的结构示意图 方案一：将热释电红外传感器输出信号经过LM358集成运放进行一级放大，并把输出信号输入窗口比较器进行比较，比较器中通过加电阻用作参考电压。再次输出高低电平信号作为555定时器组成的脉冲单稳电路的触发信号。再通过这一信号控制报警电路，实现报警和延时功能。
方案二：利用热释电红外传感器专用处理芯片BISS0001制作，它是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路，只需加少量外围电路就能实现对热释电传感器输出信号进行放大比较以及延时处理，能方便的控制后续报警电路实现报警功能。 热释电传感器部分 热释电传感器 专用处理芯片 声光报 警部分图2. 方案二的原理框图 比较方案一、二我们不难发现方案二中电路简单但是其中所用芯片BISS0001目前我们无法进行电路仿真因此不符合电路设计要求。综合考虑以上二种方案我们选择了方案一。方案电路图如下： 图3.设计方案电路图 2.【元器件选择及其参数计算】 3. 2.1元器件选择： 2.1.1电源部分： 由于本系统仅需5V直流电源所以我们选择实验室常用的三端稳压芯片7805制作5V直流电源。 2.1.2传感器部分： 传感器部分我们采用目前实验室常见的D203S热释电传感器，该类传感器输出信号峰值大于3500mv。
单片机课程设计报告题目红外热释电家庭防盗报警器 2014年12月31日
1 方案设计与论证 1.该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、按键设定、报警等。 2.本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、蜂鸣器、单片机控制电路、LED指示电路及软件组成。 3.系统可实现功能。当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，红外热释电模块送出TTL 电平至STC89C52单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。 2 硬件电路设计 本设计包括硬件和软件设计两个部分。 从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：红外感应部分、STC89C52单片机、报警系统三大部分。电路总原理图如图3-1所示： 图3-1 总体设计框图 处理器采用51系列单片机STC89C52。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，送出TTL 电平至STC89C52单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动蜂鸣器及报警指示灯报警。 2.1按键控制电路 本电路的设计就是为了控制电路中布防和紧急状态下不同的工作形式，当按下布防按键后， 30秒后进入监控状态，当有人靠近时，热释红外感应到信号，传回给单片机，单片机马上进行报警。当遇到特殊紧急情况时，可按下紧急报警键，蜂鸣器进行报警。如图3-8所示。 图3-8按键部分
2.2指示灯和报警电路 在单片机的I/O 里会输出高低电平,在P20、P21和P22分别接上LED指示灯而P23接上蜂鸣器而蜂鸣器外接个8550的三极管起到开关作用，当三极管达到饱和状态下就驱动了蜂鸣器工作了。 图3-9指示灯和报警电路 3 软件设计 3.1 主程序 按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图所示：
热释电人体感应红外报警器设计制作报告
1 绪论 随着科技的提高，电子电器飞速发展，人民生活水平有了很大提高。各种高档家电和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也越来越多。这点就是因为不法分子看到了大部分人防盗意识不够强所造成的结果。因此越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。报警系统这时为人们解决了大部分问题。但是市场上的报警系统大部分是适用于一些大公司的重要机构。其价格昂贵，使普通家庭难以承受。如果设计一种价格低廉，性能可靠、智能化的报警系统，必将在私人财产的防盗领域起到巨大作用。由于红外线是不可见光，隐蔽性能良好，因此在防盗、警戒等安保装置中被广泛应用。而本设计的电路包括硬件和软件两个部分。硬件部分包括红外感应部分与单片机控制部分，整个系统电路可划分为：电源部分、传感器模块部分、单片机控制电路，而单片机控制由最小系统和指示灯电路、报警电路等子模块组成。主要工作由热释电红外感应器完成信息采集、处理、数据传送经过单片机功能设定到达报警模块这一过程。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元。单片机应用系统也是由硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是主要是工作的程序通过编写程序来控制输入的信号。 2 设计任务分析 1.该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、按键设定、报警等。 2.本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、蜂鸣器、单片机控制电路、LED指示电路及软件组成。 3.系统可实现功能。当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，红外热释电模块送出TTL 电平至STC89C52单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。 3技术方案的详细设计 3.1本系统的设计方案 3.1.1系统概述 1.系统设计简介 本系统采用了热释电红外线传感器，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定、抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，便于多用户统一管理和用户操作。 为了探测移动人体，通常使用双元件型热释电红外线传感器，在这种传感器内部， 2
热释电红外传感器简介 被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源，本身不向外界发射任何能量，而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射，因此才有被动式之称。被动式红外探测器是利用热释电效应进行探测的。被动式红外探测器又称为热释电红外探测器，其主要工作原理便是热释电效应。热释电效应是指如果使某些强介电质材料(如钦酸钡、钦错酸铅P(zT)等)的表面温度发生变化，则随着温度的上升或下降，材料表面发生极化，即表面上就会产生电荷的变化，从而使物质表面电荷失去平衡，最终电荷变化将以电压或电流形式输出。 热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线，可以将其转化为与人体运动速度，距离，方向有关的低频电信号。当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时，其内部敏感材料的温度将升高，极化强度减弱，表面电荷减少，通常将释放掉的这部分电荷称为热释电电荷。由于热释电电荷的多少可以反映出材料温度的变化，所以由热释电电荷经电路转变成的输出电压也同样可以反映出材料温度的变化，从而探测出红外辐射能量的变化。红外探测器的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦在探测器上，这样红外探测器就可以探测到某一个立体探测空间内热辐射的变化。 当防范区域内没有移动的人体时，由于所有的背景物体(如墙壁、家具等)在室温下红外辐射的能量比较小，而且基本上是稳定的，所以不能触发报警器。当有人体突然进入探测区域时，会造成红外辐射
能量的突然变化，红外探测器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转化为相应的电信号，电信号的大小，决定于敏感元件温度变化的快慢，经过后级比较器与状态控制器产生相应的输出信号U，送往报警器，发出报警信号。红外探测器的探测波长为8~14um，人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内，因此能较好的探测到活动的人体。被动式红外探测器属于空间控制型探测器，其警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成锥体感热区域，构成立体警戒。 由于被动式红外技术具有监测距离较远，灵敏度较高，节能价廉等优点，本课题采用红外探测器作为报警探测器，并在设计中增加了自动声光报警的功能，使报警系统更加趋于完善。 2 热释电红外传感器电路图 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。 图2-3为热释电红外传感器的内部电路框图。