室內(nèi)智能防盜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

TOC\o"1-3"\h\u1課題設(shè)計(jì) 31.1課題設(shè)計(jì)的概述 31.2課題研究的目的及意義 32．1系統(tǒng)概述 42.2總體設(shè)計(jì) 42.3系統(tǒng)硬件選擇 53熱釋電人體紅外傳感器 63.1紅外測溫原理 63.2PIR傳感器簡單介紹 73.3熱釋紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及原理 73.4熱釋紅外傳感器特點(diǎn) 83.5菲涅爾透鏡 103.5.1菲涅爾透鏡的結(jié)構(gòu)和工作原理 103.5.2菲涅爾透鏡的作用 114AT89S51單片機(jī)概述 114.1TA89S51單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 114.1.2振蕩器特性 144.2AT89S51單片機(jī)的工作周期 154.3AT89S51單片機(jī)的工作過程和工作方式 161.復(fù)位方式 163.待機(jī)方式 174.掉電方式 175.1.1人體檢測電路 185.1.2人體紅外信號處理電路 195.1.3單片機(jī)系統(tǒng) 215.1.4LED數(shù)碼管的電路設(shè)計(jì) 225.1.5報(bào)警電路 235.1.6單片機(jī)的復(fù)位電路 245.1.7手動解除報(bào)警電路 255.2軟件的程序?qū)崿F(xiàn) 255.2.1主控程序工作流程 26N 26Y 26Y 26N 26N 265.2.2主程序清單 275.3板子的制作 281.Protel99的使用步驟及經(jīng)驗(yàn) 282.電路板的制作過程包括以下幾步： 296．1測試設(shè)備 304.當(dāng)系統(tǒng)單片機(jī)處于工作狀態(tài)時，指示燈將會顯示常亮，當(dāng)有人入侵時，常滅的指示燈將會閃爍，一段時間后將會熄滅。 313．把傳感器置于離被測物高出1.5米的地方，然后 317本設(shè)計(jì)的功能及使用環(huán)境 327.1本設(shè)計(jì)的功能 327.2本設(shè)計(jì)使用環(huán)境 338結(jié)論概述 338.1主要結(jié)論 338.2系統(tǒng)展望 338.3結(jié)束語 34EX0=1; 41IT0=1; 41EX0=1; 41IT1=1; 41EX1=1; 41EA=1; 41引言隨著社會的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，盜竊犯罪行為屢禁不止，嚴(yán)重的危害到廣大人民群眾的人身財(cái)產(chǎn)安全，同時人們對私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識在不斷的增強(qiáng)，因而對防盜措施提出了新的要求。從現(xiàn)代人們住宅發(fā)展的趨勢來看，現(xiàn)代人們住宅主要是向群體花園式住宅區(qū)發(fā)展，向高空中發(fā)展，一般都是一個住宅區(qū)有幾棟至幾十棟以上，但目前市面上所擁有的家庭電子防盜報(bào)警器，只能用于單一的住宅單元，不利于統(tǒng)一管理，而且也不能滿足現(xiàn)代住宅區(qū)的發(fā)展要求，所以很有必要對家庭電子防盜報(bào)警器進(jìn)一步完善和提高。本文提出了一種基于單片機(jī)信號處理技術(shù)的防盜檢測器的軟硬件設(shè)計(jì)方法，用C語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，硬件則以熱釋電紅外傳感器為主，熱釋電紅外傳感器輸出的電量是模擬量，數(shù)值比較小達(dá)不到V/F轉(zhuǎn)換接收的電壓范圍。所以送V/F轉(zhuǎn)換之前要對其進(jìn)行前端放大、整形濾波等處理。然后，V/F轉(zhuǎn)換的結(jié)果才能送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示。其數(shù)據(jù)顯示部分采用LCD顯示，成本低且能很好地實(shí)現(xiàn)所要求的功能。應(yīng)用該方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在反應(yīng)速度、誤報(bào)率、漏報(bào)率以及抗干擾能力方面都具有較好性能。主要特點(diǎn)是測量范圍廣,響應(yīng)速度快,靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，安全可靠。據(jù)悉，目前防盜報(bào)警系統(tǒng)的附加功能主要有一下幾種：1、自動撥號報(bào)警功能。系統(tǒng)探測到竊賊入室或火災(zāi)等信息后，按事先設(shè)定的電話號碼自動撥號，播通后自動播放報(bào)警信息，以有效地減少報(bào)警時間。2、系統(tǒng)可利用接口通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行相連接，當(dāng)探測到竊賊入室時，單片機(jī)所接收到的數(shù)據(jù)直接傳送到計(jì)算機(jī)，這樣有利于小區(qū)的統(tǒng)一管理。3、為了提高靈敏度，減少誤報(bào)率，可以采用攝像頭作為探測頭，將采集到的信號進(jìn)行圖像處理及判斷后再決定是否報(bào)警。如果系統(tǒng)接收到報(bào)警信號后，保安人員可以通過查詢報(bào)警記錄來確定是否真有人經(jīng)過。今后,隨著電子高科技的飛速發(fā)展,防盜技術(shù)的發(fā)展定將日新月異。同時,功能更加齊全的高精度的先進(jìn)防盜器將會不斷問世,其應(yīng)用范圍也會更加拓寬。1課題設(shè)計(jì)1.1課題設(shè)計(jì)的概述本設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用被動式紅外傳感器與單片機(jī)的接口技術(shù)，被動式紅外傳感器通常又被稱為被動式熱釋紅外傳感器（簡稱熱釋紅外傳感器），是利用目標(biāo)物體所發(fā)出的紅外輻射信號實(shí)現(xiàn)被動探測的。任何溫度高于熱力學(xué)溫度零度的物體都向周圍空間輻射紅外線。本系統(tǒng)利用熱釋電紅外傳感器采集輻射信號，將人體的紅外信號轉(zhuǎn)換為電信號，以供信號處理電路使用，信號處理主要是把傳感器輸出的微弱電信號進(jìn)行放大、濾波、延時、比較，為報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。然后經(jīng)過單片機(jī)的處理后實(shí)現(xiàn)報(bào)警及數(shù)碼管的顯示。本設(shè)計(jì)就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計(jì)的家庭式電子防盜系統(tǒng)。它在以前的防盜器基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大的改進(jìn)，不但可以用于單一的住宅區(qū)，也可以規(guī)模用于比較大規(guī)模住宅區(qū)的防盜系統(tǒng)，它的工作性能好，不易出現(xiàn)不報(bào)和誤報(bào)現(xiàn)象，安全可靠。不僅如此，它使用了單片機(jī)做信號處理器，這樣有利于與計(jì)算機(jī)相連接，利用計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理，使整個小區(qū)的住戶基本情況、資料等在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲起來，方便來訪人的查詢和保安人員的統(tǒng)一管理。目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報(bào)警器等各種報(bào)警器，但這幾種比較常見的報(bào)警器都存在一些缺點(diǎn)：（一）壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器由于壓力板式安裝在墊子內(nèi)，當(dāng)主機(jī)停止工作，主人在家走動時，都很容易失報(bào)和誤報(bào)，其可靠性低。（二）開關(guān)式電子防盜報(bào)警器一般只有一個定點(diǎn)，有效范圍小，而且各種開關(guān)也易壞，失報(bào)和誤報(bào)率就高，不可靠。（三）遮光式觸發(fā)防盜報(bào)警器在受到太陽光照射就會引起誤報(bào)，同時如果由于風(fēng)吹窗簾的擺動等遮住了光也會引起誤報(bào)，所以這種報(bào)警器的可靠性也不高。再者，就閉路監(jiān)控電路防盜系統(tǒng)而言：它的安裝線路復(fù)雜，而且技術(shù)要求比較高，價格也比較昂貴，不利于廣泛利用。綜合以上報(bào)警器的不足，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(qiáng)、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(jī)系統(tǒng)處理后利于跟PC機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。1.2課題研究的目的及意義設(shè)計(jì)出防盜性能更加穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠的熱釋紅外傳感器報(bào)警系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)有利的防止盜竊犯罪，充分的保護(hù)廣大人民群眾的人身財(cái)產(chǎn)安全。2方案設(shè)計(jì)2．1系統(tǒng)概述本系統(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(qiáng)、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(jī)系統(tǒng)處理后方便和PC機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管理和用戶操作。就此設(shè)計(jì)的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、在線調(diào)試等幾個階段，就本設(shè)計(jì)來說也包括這些過程。它們的進(jìn)程框圖如圖2-1所示。開始開始明確任務(wù)明確任務(wù)選機(jī)型，劃分軟、硬件選機(jī)型，劃分軟、硬件硬件研制軟件設(shè)計(jì)硬件研制軟件設(shè)計(jì)聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試排除故障、修改軟件排除故障、修改軟件固化程序、應(yīng)用系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行固化程序、應(yīng)用系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行完成研制完成研制圖2-1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)研制過程框圖2.2總體設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)的要求來分析該設(shè)計(jì)需包括如下結(jié)果：熱釋電紅外探頭電路、報(bào)警電路、單片機(jī)、復(fù)位電路、LED顯示控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成，它們之間的構(gòu)成框圖如圖2-2總體設(shè)計(jì)框圖所示。執(zhí)行電路執(zhí)行電路紅外探頭比較放大電路門限電路聲光報(bào)警驅(qū)動電路手動清除LED顯示89S51單片

機(jī)圖2-2總體設(shè)計(jì)框圖處理器采用51系列單片機(jī)AT89S51，整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經(jīng)測量放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出下TTL電平至89S51單片機(jī).在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢，統(tǒng)計(jì)平均及識別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時發(fā)出人侵報(bào)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(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)動作，當(dāng)報(bào)警延遲一段時間后自動解除，也可人工手動解除報(bào)警信號，然后通過LED顯示報(bào)警次數(shù)。同時,還可以把整個系統(tǒng)變?yōu)樽詣娱_關(guān)燈系統(tǒng),當(dāng)有主人在時,可用手動解除報(bào)警功能,并且可以開啟開關(guān)燈執(zhí)行電路,在探測頭感應(yīng)到有人時執(zhí)行電路執(zhí)行開燈。同時系統(tǒng)還可以使用在一些大型的公共場合，作為檢測人數(shù)個數(shù)和人數(shù)的最大容量控制。2.3系統(tǒng)硬件選擇從以上的分析可知在本設(shè)計(jì)中要用到如下電路：TA89S51、熱釋紅外傳感器、LED數(shù)碼管、按鍵、BISS0001、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路，以及單片機(jī)的手工復(fù)位電路等等。其中電路所用器件清單見下表2-1所列。編號名稱型號數(shù)量1電阻4.7K22電阻1K63電阻10K24電阻33K45電容30pF26電容47uF57電容0.01uF68發(fā)光二極管LED2綠4紅9三極管9015/8050210石英晶振12MHz111集成電路AT89S51、BISS00011、112蜂鳴器8R113按鍵*214熱釋電紅外傳感器3TR115共陰數(shù)碼管DISPLAY116電源接頭30T117排阻A103J1表2-1元器件清單3熱釋電人體紅外傳感器3.1紅外測溫原理紅外測溫是通過探測物體表面發(fā)射的能量來測量其溫度，由物理學(xué)可知，處于絕對溫度（－273.15℃）以上的任何物體，都要釋放熱能，而紅外輻射溫度計(jì)測量其中與溫度有關(guān)波長范圍內(nèi)的熱能，并將其轉(zhuǎn)換與溫度成比例的電信號，由此測出其溫度。據(jù)斯蒂芬－波茲曼常數(shù)，絕對黑體其溫度T于與輻射能之間的關(guān)系為： 其中：σ為蒂芬－波茲曼常數(shù)，其值為5.6697×10-12w/cm2，k4為黑體的溫度；E0為黑體輻射能。 實(shí)際中大多數(shù)物體為非黑體，其熱輻射公式為：E=εE0其中：E為物體在一定溫度下的輻射能力；E0為與E在同一溫度下的黑體輻射能力;ε為黑度系數(shù)，表示物體的發(fā)射能力接近黑體的情況，其值在0～1之間。 由（2）可知，任何物體只要溫度不是絕對零度都不斷地發(fā)射紅外輻射，物體的溫度越高，輻射的功率就越大，只要知道物體的溫度和它的比輻射率，就可算出它所發(fā)射的輻射功率。所以如果能量出物體的輻射功率，則可確定它的溫度。3.2PIR傳感器簡單介紹熱釋電紅外線（PIR）傳感器是80年代發(fā)展起來的一種新型感靈敏度探測元件。是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)化成電壓信號輸出。將這個電信號加以放大，便可以驅(qū)動各種控制電路，如作電源開關(guān)控制、防盜防火報(bào)警、自動檢測等。自然界中存在的各種物體，如人體、木材、石頭、火焰、冰等都會發(fā)出不同波長的紅外線，利用紅外傳感器可對其進(jìn)行檢測。根據(jù)工作原理，紅外傳感器分為熱型和量子型兩類，熱型紅外傳感器也成為熱釋電紅外傳感器或被動紅外傳感器。與量子型相比，其頻響速度較慢，靈敏度較低，但響應(yīng)的紅外線波長范圍較寬，價格便宜，并可以在常溫下工作。量子型與熱型的特點(diǎn)相反，而且要求冷卻條件。熱型傳感器是目前在防盜報(bào)警、火災(zāi)檢測、自動門、自動水龍頭、自動電梯、自動照明及非接觸溫度測量等領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的傳感器。其原因是：被測對象自身發(fā)射紅外線，可不必另設(shè)光源；②大氣對2—2.61Lm、3—51Lm、8—1411m三個被成為“大氣窗口”的特定波段的紅外線吸收甚少，可非常容易被檢測；③中、遠(yuǎn)紅外線不受可見光影響，可不分晝夜進(jìn)行檢測。3.3熱釋紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及原理紅外探測器是紅外熱釋傳感器的重要組成部分。它可以分成熱釋電探測器和光子探測器兩大類：其中，熱釋電探測器是電效應(yīng)工作的探測器，其響應(yīng)速度雖不如光子型，但由于它可在室溫下使用、光譜響應(yīng)寬、工作頻率寬，靈敏度與波長無關(guān)，因此其應(yīng)用領(lǐng)域廣，容易使用。常用的熱釋電探測器如：LiTaO2(鉭酸鋰)探測器、BaTiO2(鈦酸鋇)探測器和TGS（硫酸三甘酞）探測器等。如圖3-1是一個雙探測元熱釋紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。使用時D端接電源正極，G端接電源負(fù)極，S端為信號輸出。該傳感器將兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補(bǔ)償。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為0.2—20um。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝可一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外。圖3-1熱釋電傳感器的結(jié)構(gòu)圖熱釋電體的自發(fā)極化強(qiáng)度與溫度有關(guān)。隨著溫度升高，自發(fā)極化強(qiáng)度下降。溫度升高到Tc時，自發(fā)極化消失，此溫度稱為居里溫度。溫度超過居里溫度，鐵電體發(fā)生變化，從極化晶體變?yōu)榉菢O化晶體，極化強(qiáng)度變?yōu)榱?。從原理上講，任何發(fā)熱體都會產(chǎn)生紅外線，熱釋電人體紅外線傳感器對紅外線的敏感程度主要表現(xiàn)在傳感器敏感單元的溫度所發(fā)生的變化，而溫度的變化導(dǎo)致電信號的產(chǎn)生。環(huán)境與自身的溫度變化由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了它不同外輸出信號；而傳感器的低頻響應(yīng)（一般為0.1—10Hz）和對特定波長紅外線（一般為5—15um）的響應(yīng)決定了傳感器只敏感與外界紅外線的輻射而引起傳感器溫度的變化，而這種變化對人體而言就是移動。因此，傳感器對人的移動或運(yùn)動敏感，且敏感程度與人體通過探測區(qū)時的運(yùn)動方向有關(guān)，如圖3-2所示。探測器對橫切探測區(qū)方向人體的移動很敏感，對沿探測區(qū)徑向人體的移動不敏感，對靜止或移動很緩慢的人體也不敏感。此外，它可以抗可見光和大部分紅外線的干擾。圖3-2人體通過探測區(qū)3.4熱釋紅外傳感器特點(diǎn)由以上分析可知，其主要優(yōu)點(diǎn)為：●目標(biāo)物體的輻射能量隨溫度的升高而增大?！耠S著溫度的升高，物體輻射能量的峰值向短波方向移動，其變化符合維恩定律，即λpT=2897.8，λp為峰值時的紅外線波長?！裣嗤瑴囟认?，不同目標(biāo)物體的輻射能量是不同的。●熱釋電傳感器的輸出信號直流電平為1V，幅值為1mV的交變信號。該信號通過熱釋電傳感器內(nèi)部場效應(yīng)管的源極輸出。熱釋電紅外傳感器能區(qū)別運(yùn)動著的生物體和飄落的物體（主動式紅外傳感方式無法鑒別出運(yùn)動中的物體是生物，還是其他非生物）。熱釋電傳感器也有缺點(diǎn)，如：●信號幅度小，容易受各種熱源、光源干擾?！癖粍蛹t外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收?！褚资苌漕l輻射的干擾。●環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探頭和靈敏度明顯下降，有時會造成短時失靈?！癖粍蛹t外探測器的主要檢測的運(yùn)動方向?yàn)闄M向運(yùn)動方向，對徑向方向運(yùn)動的物體檢測能力比較差?？垢蓴_性能：防小動物干擾：探測器安裝在推薦地適用高度，對探測范圍內(nèi)地面上的小動物一般不不產(chǎn)生報(bào)警?？闺姶鸥蓴_：探測器的抗電磁波干擾性能符合GB10408中的要求，一般手機(jī)電磁干擾不產(chǎn)生報(bào)警?？篃艄飧蓴_：探測器在正常，靈敏度的范圍內(nèi)，受3米外H4鹵素?zé)敉高^玻璃照射，不產(chǎn)生報(bào)警。熱釋電紅外傳感器的安裝要求：熱釋電紅外傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報(bào)率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系。正確的安裝應(yīng)滿足下列條件：熱釋電紅外傳感器應(yīng)離地面2.0—2.2米。熱釋電紅外傳感器遠(yuǎn)離空調(diào)，冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。熱釋電紅外傳感器探測范圍內(nèi)不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。熱釋紅外傳感器不要直對窗口，否則窗外的熱氣流干擾和人員走動會引起誤報(bào)警，有條件的最好把窗簾拉上。其不要安裝在有強(qiáng)氣流活動的地方。熱釋紅外傳感器對人體的敏感程度還和人的運(yùn)動方向關(guān)系很大。熱釋紅外傳感器對于徑向移動反應(yīng)最不敏感，而對于橫切方向（即與半徑垂直的方向）移動則最為敏感。在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)，求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán)。3.5菲涅爾透鏡熱釋電紅外傳感器的探測半徑小，不足2m，只有配合菲涅爾透鏡使用才能發(fā)揮更大的作用。配上菲涅爾透鏡時傳感器的探測半徑可達(dá)到10m。例如，一些傳感器對遠(yuǎn)在20m處快速行駛的汽車?yán)锏娜梭w也能可靠地檢測到。因此，菲涅爾透鏡片是紅外探頭的“眼鏡”。他就像人的眼鏡一樣，配用得當(dāng)與否直接影響到使用的功效。配用不當(dāng)產(chǎn)生誤動作和漏動作，致使傳感器不能正常工作；配用得當(dāng)能充分發(fā)揮人體感應(yīng)的作用，使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。3.5.1菲涅爾透鏡的結(jié)構(gòu)和工作原理菲涅爾透鏡片是根據(jù)法國光物理學(xué)家Fresnel得名的，是采用電鋸模具工藝和聚乙烯PE材料壓制而成的。它的鏡片厚0.5mm，表面刻錄了一圈圈由小到大，向外由淺之深的同心圓，從剖面看似鋸齒。圓環(huán)線多而密感應(yīng)角度大，焦距遠(yuǎn)；圓環(huán)線刻錄得深，感應(yīng)距離遠(yuǎn)，焦距近。紅外光線越是靠進(jìn)同心環(huán)，光線越集中，而且越強(qiáng)。同一行的數(shù)個同心環(huán)組成一個垂直感應(yīng)區(qū)，同心環(huán)直接組成一個水平感應(yīng)段。垂直感應(yīng)區(qū)越多，垂直感應(yīng)角度越大；鏡片越長，感應(yīng)段越多，水平感應(yīng)角度就越大。區(qū)段數(shù)量多，被感應(yīng)人體移動幅度就??；區(qū)段數(shù)量少，被感應(yīng)人體移動幅度就越大。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。區(qū)與區(qū)之間，段與段之間，區(qū)段之間形成盲區(qū)。由于鏡片受到紅外探頭視場角度的制約，垂直和水平感應(yīng)角度有限，鏡片面積也有限。鏡片從外觀分類為：長形、方形、圓形；從功能分類為：單區(qū)多段、雙區(qū)多段、多區(qū)多段。目前人體驗(yàn)知系統(tǒng)中的光調(diào)制器一般都采用多元陣列式菲涅爾透鏡，它起到紅外輻射收集器和調(diào)制器的雙重作用。熱釋電傳感器只有與菲涅爾透鏡配合使用才能發(fā)揮最大作用。加裝菲涅爾透鏡可使傳感器的探測半徑從不足2m提高到至少8m范圍。菲涅爾透鏡實(shí)際是一個透鏡組，每個單元一般都只有一個不大的視場，且相鄰的視場既不連續(xù)，也不交叉，都相隔一個盲區(qū)(如圖3-3所示)。這樣，當(dāng)人體在裝有菲涅爾透鏡的傳感器監(jiān)控范圍內(nèi)運(yùn)動時，人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡傳到傳感器上，形成一個不斷交替變化的盲區(qū)和亮區(qū)，使得敏感單元的溫度不斷變化，傳感器從而輸出信號。或者說，在監(jiān)控人體范圍內(nèi)活動時，進(jìn)入一個視場后，又走出這個視場，再進(jìn)人另一視場對傳感器而言，相當(dāng)于一會兒看到人，一會兒又看不到人，人體的紅外線輻射不斷改變傳感器的溫度，使之有一個相應(yīng)的電信號。圖3-3菲涅爾透鏡外形圖3.5.2菲涅爾透鏡的作用菲涅爾透鏡作用有兩個：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號折射（反射）在PIR上，第二個作用是將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號。菲涅爾透鏡不僅可以形成亮區(qū)和盲區(qū)，而且還有聚焦作用，其焦距一般在5cm左右，菲涅爾透鏡一般由聚乙烯塑料片制成，呈乳白色半透明狀。需要說明的是:在每次接通電源時，傳感器要有幾秒到十幾秒的“預(yù)熱”時間，在這段時期內(nèi)該傳感器不起作用。4AT89S51單片機(jī)概述4.1TA89S51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)AT89S51單片機(jī)是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器，既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。圖4-1為AT89S51單片機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)數(shù)器、串行口等，各部分通過內(nèi)部總線相連。下面介紹幾個主要部分。外部鐘源外部事件計(jì)數(shù)振蕩器和時序OSC程序存儲器4KBROM差距存儲器振蕩器和時序OSC程序存儲器4KBROM差距存儲器256BRAM/SFR定時器/計(jì)數(shù)器2X16AT89S51CPUAT89S51CPU內(nèi)中端64KB總線擴(kuò)展控制器可編程I/O內(nèi)中端64KB總線擴(kuò)展控制器可編程I/O可編程全雙工串行口圖4-1AT89S51單片機(jī)的基本組成功能方塊圖中央處理器（CPU）中央處理器是單片機(jī)最核心的部分，是單片機(jī)的大腦和心臟，主要完成運(yùn)算和控制功能。AT89S51的CPU是一個字長為8位的中央處理單元，即它對數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進(jìn)行的。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部RAM）AT89S51中共有256個RAM單元，但其中能作為寄存器供用戶使用的僅有前面128個，后128個被專用寄存器占用。程序存儲器（內(nèi)部ROM）AT89S51共有4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)等。定時器/計(jì)數(shù)器AT89S51共有2個16位的定時器/計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)定時和計(jì)數(shù)功能。并行I/O口AT89S51共有4個8位的I/O口（P0、P1、P2、P3口），可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入、輸出。串行口AT89S51有1個全雙工的可編程串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。時鐘電路AT89S51單片機(jī)內(nèi)部有時鐘電路，但晶振和微調(diào)電容需要外接。時鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時鐘脈沖序列。終端系統(tǒng)AT89S51的中斷系統(tǒng)功能較強(qiáng)，可以滿足一般控制應(yīng)用的需要。它共有5個中斷源；2個外部中斷源/INT0和/INT1；3個內(nèi)部中斷源，即2個定時/計(jì)數(shù)中斷，1個串行口中斷。由上所述，AT89S51雖然是一塊芯片，但它包括了構(gòu)成計(jì)算機(jī)的基本部件，因此可以說它是一臺簡單的計(jì)算機(jī)。4.1.1管腳說明ATMEL公司的AT89S51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝（DIP）形式，如圖4-2所示。AT89S51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。圖4-2AT89S51管腳圖引腳簡介VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S51的一些特殊功能口，如下表4-1所示：管腳功能管腳功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.4T0（計(jì)數(shù)器0外部輸入）P3.1TXD（串行輸出口）P3.5T1（計(jì)數(shù)器1外部輸入）P3.2INT0（外部中斷0）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.3INT1(外部中斷1)P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）表4-1P3口管腳功能RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。4.1.2振蕩器特性（1）XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。其振蕩電路如下圖4-3所示：圖4-3振蕩電路（2）芯片擦除整個EPROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管教處于低電平10ms來完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89S51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作，但是RAM、定時器、計(jì)數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍然在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。4.2AT89S51單片機(jī)的工作周期單片機(jī)有了硬件和軟件就可以在控制器發(fā)出的控制信號作用下有條不紊地工作，控制信號必須定時發(fā)出，為了定時計(jì)算機(jī)內(nèi)部必須有一個準(zhǔn)確的定時脈沖。這種定時脈沖是由晶體振蕩器產(chǎn)生的，并組成下面幾種工作周期。振蕩周期：是指為單片機(jī)提供時鐘脈沖信號的振蕩源的周期，即由單片機(jī)的晶體振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖的周期。狀態(tài)周期：每個狀態(tài)周期為振蕩周期的2倍，是振蕩周期經(jīng)二分頻后得到的。在一個狀態(tài)周期中有兩個時鐘脈沖，通常稱它為P1、P2。機(jī)器周期：一個機(jī)器周期包含6個狀態(tài)周期S1—S6，也就是12個振蕩周期。在一個機(jī)器周期內(nèi)，CPU可以完成一個獨(dú)立的操作。指令周期：它是指CPU完成一條操作所需的全部時間?？刂撇考菃纹瑱C(jī)的神經(jīng)中樞，以主振蕩頻率為基準(zhǔn)（主振周期即為振蕩周期），控制器控制CPU的時序，對指令進(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號，它將各個硬件環(huán)節(jié)組織在一起。一般情況下，算術(shù)邏輯作發(fā)生在時相P1期間，而內(nèi)部寄存器之間的傳送發(fā)生在時相P2期間，這些內(nèi)部時鐘信號無法從外部觀察，故用XTAL2引腳振蕩信號作為參考。4.3AT89S51單片機(jī)的工作過程和工作方式單片機(jī)工作過程循環(huán)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的工作原理（馮·諾依曼原理），即程序存儲和程序控制。存儲程序是指人們必須事先把計(jì)算機(jī)的執(zhí)行步驟序列（即程序）及運(yùn)行中所需的數(shù)據(jù)，通過一定的方式輸入并存儲在計(jì)算機(jī)的存儲器中。程序控制是指計(jì)算機(jī)能自動地逐一取出程序中的指令，加以分析并執(zhí)行規(guī)定的操作。單片機(jī)的工作方式有：復(fù)位、程序執(zhí)行、掉電保護(hù)和低功耗、編程、校驗(yàn)與加密等方式。1.復(fù)位方式通過某種方式，是單片機(jī)內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復(fù)位。復(fù)位方式是單片機(jī)的初始化操作，單片機(jī)除了正常的初始化外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯或由于操作錯誤而使系統(tǒng)處于死循環(huán)時，也需要按復(fù)位鍵重啟機(jī)器。MCS—51單片機(jī)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器PC和特殊功能寄存器復(fù)位的狀態(tài)如表4-2所示。復(fù)位不影響片內(nèi)RAM存放的內(nèi)容，而ALE在復(fù)位期間將輸出高電平。由表4-2可以看出。復(fù)位后：⑴（PC）=0000H表示復(fù)位后程序的人口地址為0000H，即單片機(jī)復(fù)位后從0000H單元開始執(zhí)行程序；⑵（PSW）=00H，其中RS1(PSW.4)=0，RS0(PSW.3)=0，表示復(fù)位后單片機(jī)選擇工作寄存器0組；⑶（SPW）=07H表示復(fù)位后堆棧在片內(nèi)RAM的08H單元處建立；⑷P0口—P3口鎖存器為全1狀態(tài)，說明復(fù)位后這些并行接口可以直接作輸入口，無需向端口寫1.表4-2復(fù)位狀態(tài)表寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HA00HT2CON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP0FHTH100HDPTR0000HTL100HP0—P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUFXXHIE0X000000BPCON(0XXX0000B)TMOD00H定時器/計(jì)數(shù)器、串行口、中斷系統(tǒng)等特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)對各功能部件工作狀態(tài)的影響。單片機(jī)在時鐘電路工作以后，在RST/VPD端持續(xù)給出兩個機(jī)器周期的高電平時就可以完成復(fù)位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)不小于2us。復(fù)位方法一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位以及“看門狗”復(fù)位三種類型。前兩種見圖4-4所示，“看門狗”電路則是一種集成有單片機(jī)的電源監(jiān)測，按鍵復(fù)位以及對程序運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，防止程序“跑飛”出現(xiàn)死機(jī)而設(shè)計(jì)的電路。（a）高電平復(fù)位有效（b）低電平Sm為手動復(fù)位開關(guān)圖4-4

RC復(fù)位電路2.程序執(zhí)行方式程序執(zhí)行方式是單片機(jī)的基本工作方式。由于復(fù)位后PC=0000H，因此程序執(zhí)行總是從地址0000H開始，為此就得在0000H處開始的存儲單元安放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便跳轉(zhuǎn)到實(shí)際程序的入口去執(zhí)行。3.待機(jī)方式待機(jī)方式也稱空閑方式，是一種節(jié)電工作方式。在待機(jī)工作方式中，振蕩器保持工作，時鐘脈沖繼續(xù)輸出到中斷、串行口、定時器等功能部件，使它們繼續(xù)工作，但是時鐘脈沖不再送到CPU，因而CPU停止工作。4.掉電方式掉電方式也被稱為停機(jī)方式。在掉電方式中，振蕩器工作停止，單片機(jī)內(nèi)部所有功能部件停止工作。它同樣是一種為降低功耗而設(shè)計(jì)的節(jié)電工作方式。待機(jī)方式和掉電方式都是為了進(jìn)一步降低功耗而設(shè)計(jì)的節(jié)電工作方式，它們特別適合于電源功耗要求很低的應(yīng)用場合。這類系統(tǒng)往往是直流供電或停電時依靠備用電源供電，以維持系統(tǒng)的持續(xù)工作。CHMOS型單片機(jī)的節(jié)電方式是由特殊功能寄存器PCON控制，其具體使用可參考相關(guān)書籍和手冊?？臻e和掉電模式外部引腳狀態(tài)如表4-3所示。表4-3空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài)模式程序存儲器ALEPSENP0P1P2P3空閑模式內(nèi)部11數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)空閑模式外部11浮空數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)掉電模式內(nèi)部00數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)掉電模式外部00浮空數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)5.程序和校驗(yàn)方式對于內(nèi)部集成有EPROM可以進(jìn)入編程或校驗(yàn)方式。5硬件及軟件的設(shè)計(jì)5.1硬件電路實(shí)現(xiàn)經(jīng)設(shè)計(jì)要求及功能實(shí)現(xiàn)要求，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電路原理見附錄一。熱釋電紅外傳感器與單片機(jī)的硬件接口設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩部分。該裝置主要由熱釋電紅外采集放大模塊、單片機(jī)控制模塊、語音報(bào)警模塊和數(shù)碼管顯示模塊組成。各模塊的主要功能為：數(shù)據(jù)采集放大模塊將熱釋電紅外傳感器采集到的數(shù)據(jù)放大，并將數(shù)據(jù)送入單片機(jī)，單片機(jī)將根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)信號判斷現(xiàn)場的情況，并產(chǎn)生語音報(bào)警和數(shù)據(jù)顯示；語音報(bào)警的地址、數(shù)碼管靜態(tài)顯示的時鐘和數(shù)據(jù)都是由單片機(jī)的輸出口提供的；被動式熱釋電紅外傳感器主要由光學(xué)系統(tǒng)、熱釋電紅外傳感器、信號濾波和放大、信號處理和報(bào)警電路等幾部分組成；光學(xué)系統(tǒng)主要是菲涅爾透鏡；熱釋電紅外傳感器是報(bào)警器設(shè)計(jì)中的核心器件，它可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；信號處理主要是把傳感器輸出的微弱電信號進(jìn)行放大、濾波、延遲、比較，為報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。5.1.1人體檢測電路人體檢測電路是由熱釋紅外傳感器P2288—02來實(shí)現(xiàn)的。傳感器P2288—02為雙元型被動式熱釋電人體紅外傳感器。它采用平衡檢差方式工作，只感應(yīng)7—14um波長的活動人體紅外輻射線，不會受環(huán)境溫度及可見光的影響。傳感器加裝菲涅爾透鏡可感應(yīng)10m以內(nèi)的人體輻射紅外線?；顒尤梭w輻射的紅外線被傳感器檢測到后，傳感器將產(chǎn)生微弱的電信號，送到信號處理電路。其性能參數(shù)如表5-1所列。表5-1性能參數(shù)敏感面積/m㎡2x1敏感度（1Hz,10Hz）/V﹒W-16500,1000敏感元件數(shù)/個2噪聲/uV﹒Hz-115封裝TO—5NEP(500,1,1)/(W﹒(Hz/2)-1)1x10-9窗口材料帶通濾波器DK(500,1,1)/(cm﹒Hz﹒(2﹒W)-1)1.5x106工作電壓/V3—15信號提升時間（0—65%）/ms100工作溫度/℃-40—60溫度系數(shù)/(%﹒℃-1)0.2儲存溫度/℃-55—125偏移電壓（RL=22千歐）/V0.4光譜響應(yīng)/um7—155.1.2人體紅外信號處理電路由于熱釋電紅外傳感器探頭輸出的信號幅度?。╩V級）、頻率低（約0.1—0.8Hz），因此，對隨后的放大處理電路要求較高：既要達(dá)到很高的靈敏度，能有較遠(yuǎn)的作用距離，又要能準(zhǔn)確鑒別生物體和非生物體的運(yùn)動，使誤報(bào)率達(dá)到最低，還要能做到體積小、耗電低、外圍元件小。因此，我們采用BISS0001作為人體紅外信號的處理芯片。這個芯片是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰ISS0001有很高的放大倍數(shù)，其內(nèi)部有延遲時間定時器和封鎖時間定時器，能夠有效地抑制負(fù)載切換過程中所產(chǎn)生的各種干擾。BISS0001的引腳圖如圖5-1所示。BISS0001共有16個引腳，各個引腳的定義和功能如表5-2所列。圖5-1BISS0001引腳圖表5-2BISS0001的引腳功能引腳名稱I/O功能說明1AI可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當(dāng)A為1時，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā)2VOO控制信號輸出端。由VS的上跳沿觸發(fā)，使VO輸出從低電平跳變到高電平時視為有效出發(fā)。在輸出延遲時間Tx之外和無VS的上跳變時，VO保持低電平狀態(tài)3RR1—輸出延時時間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1—輸出延時時間Tx的調(diào)節(jié)端5RC2—觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端6RR2—觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端7VSS—工作電源負(fù)端8VRFI參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接VDD，當(dāng)接0時可使定時器復(fù)位9VCI觸發(fā)靜止端。當(dāng)VC<VR時禁止觸發(fā)；當(dāng)VC>VR時允許觸發(fā)（VR≈0.2VDD）10IB—運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端11VDD—工作電源正端122OUTO第2級運(yùn)算放大器的輸出端132IN-I第2級運(yùn)算放大器的反相輸入端141IN+I第1級運(yùn)算放大器的同相輸入端151IN-I第1級運(yùn)算放大器的反相輸入端161OUTO第1級運(yùn)算放大器的輸出端基于BISS0001的人體紅外信號處理電路如圖5-2所示。熱釋電紅外傳感器P2288輸出的電信號，經(jīng)過由電阻R和兩個電容組成的低通濾波電路，濾除高頻干擾噪聲，送至BISS0001的14腳。經(jīng)內(nèi)部二級放大和雙向幅度鑒別后，通過邏輯控制延時電路在BISS0001的2腳輸出高電平，經(jīng)過一個電阻R送至三極管9015，反相后變成低電平輸出到單片機(jī)的外部中斷0。圖5-2基于BISS0001的人體紅外信號處理電路5.1.3單片機(jī)系統(tǒng)本系統(tǒng)采用了89S51,由INT1進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過P2口傳輸數(shù)據(jù)到LED顯示，同時用P3.0來控制指示燈的閃爍延時報(bào)警，P3.1控制系統(tǒng)的報(bào)警，P3.2進(jìn)行控制系統(tǒng)的解除報(bào)警，防止誤報(bào)警。其電路如圖5-3所示。圖5-3單片機(jī)系統(tǒng)的電路圖5.1.4LED數(shù)碼管的電路設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器，簡稱LED（LightEmittingDiode），近年也有配置CRT顯示器的。LED數(shù)碼管顯示器價廉、配置靈活，與單片機(jī)接口方便；后者可進(jìn)行圖形顯示，但應(yīng)用較復(fù)雜，正本也較高。本系統(tǒng)只需顯示數(shù)字，不需要顯示圖形，因此選用LED數(shù)碼管顯示器。在單片機(jī)中通常使用七段LED，構(gòu)成字型“8”，另外還有一個小數(shù)點(diǎn)發(fā)光二極管以顯示數(shù)字、符號及小數(shù)點(diǎn)，這種顯示器有共陰和共陽兩種，如圖5-4所示。圖5-4LED數(shù)碼管本系統(tǒng)采用了共陰極的LED數(shù)碼管,陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。一位顯示器由八個發(fā)光二極管組成，其中七個發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個筆畫a—g，另一個小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管上施加一定的正向電壓時，該段筆畫即亮；不加電壓則暗。為了保護(hù)各段LED數(shù)碼管不被損壞，需外加限流電阻。共陰極七段LED數(shù)碼管顯示數(shù)字0—F、文字、符號及小數(shù)點(diǎn)的編碼（a段為最低位，dp點(diǎn)為最高位）如表5-3所示。表5-3共陰七段LED顯示字型編碼表顯示字符共陰極段選碼顯示字符共陰極段選碼03FHC39H106HD5EH25BHE79H34FHF71H466HP73H56DHU3EH67DHr31H707Hy6EH87FH8.FFH96FH“滅”（黑）00HA77H……B7CHLED數(shù)碼管顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。本系統(tǒng)采用了LED數(shù)碼管動態(tài)顯示方式,由單片機(jī)的P2口進(jìn)行控制其點(diǎn)亮。在多位LED數(shù)碼管顯示時，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，有一個8位I/O口控制。而共陰公共端分別由相應(yīng)的I/O線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時選通。圖5-5所示為1位共陰極LED數(shù)碼管動態(tài)顯示接口電路。圖5-5LED數(shù)碼管動態(tài)顯示接口電路如果是選擇多位段選線皆由一個I/O口控制，則在每一瞬間，多位LED數(shù)碼管會顯示相同的字符。要想每位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法輪流點(diǎn)亮各位LED，即在每一瞬間只使某一位顯示字符。在此瞬間，段選控制I/O口輸出相應(yīng)字符段選碼（字型碼），而位選則控制I/O口在該顯示位送入選通電平，以保證該位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每位分時顯示該位應(yīng)顯示字符。段選碼、位選碼每送入一次后應(yīng)延時1ms來等待數(shù)碼管響應(yīng)，因人眼的視覺暫留時間0.1s(100ms),所以每位顯示的間隔不能超過20ms,并保持延時一段時間，以造成視覺暫留效果，給人看上去每個數(shù)碼管總在亮。5.1.5報(bào)警電路其報(bào)警電路是由P3.1口輸出經(jīng)一個三極管送到蜂鳴器一個高電平，然后使蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。當(dāng)熱釋紅外傳感器在無觸發(fā)信號輸入的靜態(tài)時，保持高電平；當(dāng)有檢測信號時，經(jīng)BISS0001的人體紅外信號處理電路后輸出一個低電平，P3.0所接的指示燈點(diǎn)亮閃爍熄滅后再產(chǎn)生報(bào)警。其電路如圖5-6所示。圖5-6報(bào)警執(zhí)行電路5.1.6單片機(jī)的復(fù)位電路復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。圖19所示的RC復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能，圖5-8為其輸入-輸出特性。但解決不了電源毛刺（A點(diǎn)）和電源緩慢下降（電池電壓不足）等問題,而且調(diào)整RC常數(shù)改變延時會令驅(qū)動能力變差。本系統(tǒng)的單片機(jī)復(fù)位電路如下圖5-7所示。

圖5-7單片機(jī)復(fù)位電路

圖5-8輸入-輸出特性5.1.7手動解除報(bào)警電路解除警報(bào)電路中的按鈕一個常開開關(guān)電路，當(dāng)按鈕未被按下時，P3.2口輸入為高電平，當(dāng)按鈕按下時，P3.2口輸入為低電平。其該設(shè)計(jì)的手動解除報(bào)警電路如下圖5-9所示。圖5-9手動解除報(bào)警電路通常的按鈕所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時，電壓信號波形如圖5-10所示。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個按鈕開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時夜不會一下子斷開。因而在斷開與閉合的瞬間均伴隨有一連串的抖動，如圖22所示。抖動的時間長短由按鈕的機(jī)械特性決定，一般為5—10ms。按鈕的穩(wěn)定閉合時間的長短則是由操作人員的按鍵動作所決定的，一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒。鍵按下鍵按下閉合穩(wěn)定鍵釋放前沿抖動后沿抖動釋放穩(wěn)定圖5-10按鍵時的抖動鍵抖動會引起一次按鍵誤讀多次，為了確保CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動，在鍵閉合穩(wěn)定時取鍵狀態(tài)，并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。按鈕的抖動，可用硬件或軟件兩種方法消除，本系統(tǒng)采用了軟件消除抖動的方法。5.2軟件的程序?qū)崿F(xiàn)本系統(tǒng)使用AT89S51單片機(jī)C語言編程。通過分析本系統(tǒng)的功能要求，系統(tǒng)程序可以劃分為以下幾個模塊來寫：數(shù)據(jù)采集、按鍵控制、報(bào)警和顯示等子函數(shù)。主要實(shí)現(xiàn)對人體的檢測并計(jì)數(shù)、報(bào)警、指示燈的閃爍、解除報(bào)警，顯示入侵次數(shù)及報(bào)警，顯著特點(diǎn)是用軟件簡便實(shí)現(xiàn)某些硬件功能。本系統(tǒng)的程序巧妙地利用單片機(jī)的內(nèi)部定時/計(jì)數(shù)器T1來計(jì)時，每50ms中斷一次，并用該值為基準(zhǔn)來計(jì)算時間；系統(tǒng)檢測到人體的信號經(jīng)過比較放大之后得到標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號，然后輸入單片機(jī)的INT1端口，使用外部中斷的方式進(jìn)行計(jì)算。5.2.1主控程序工作流程按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知，系統(tǒng)主程序工作流程圖如下5-11所示；開始開始初始化初始化檢測外部有無信號輸入檢測外部有無信號輸入NY顯示入侵次數(shù)、指示燈閃爍且啟動聲光報(bào)警電路開始報(bào)警顯示入侵次數(shù)、指示燈閃爍且啟動聲光報(bào)警電路開始報(bào)警Y聲光報(bào)警是否持續(xù)1分鐘聲光報(bào)警是否持續(xù)1分鐘NY聲光報(bào)警結(jié)束，LED顯示入侵次數(shù)聲光報(bào)警結(jié)束，LED顯示入侵次數(shù)是否還有檢測信號等待下次報(bào)警是否還有檢測信號等待下次報(bào)警YN結(jié)束結(jié)束圖5-11主程序工作流程圖本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)單片機(jī)檢測到外部熱釋電傳感器送來的脈沖信號后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動聲光報(bào)警電路開始報(bào)警，報(bào)警持續(xù)1分20秒后自動停止報(bào)警15秒，同時顯示出入侵報(bào)警次數(shù)以便人們查詢，然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā)信號，等待報(bào)警從而使報(bào)警器進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。同時，利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時間過程中通過手工按鍵停止的聲光報(bào)警的功能。本系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時間為1分20秒，主要是由硬件系統(tǒng)決定（與現(xiàn)實(shí)的智能防盜報(bào)警系統(tǒng)比較接近），軟件程序只能延長報(bào)警的時間和等待時間而無法再縮短報(bào)警時間。綜合考慮已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了要求的功能，而且比較接近現(xiàn)實(shí)報(bào)警系統(tǒng)。5.2.2主程序清單其主程序清單見附錄三。熱釋電紅外傳感器與單片機(jī)的軟件接口設(shè)計(jì)中，本系統(tǒng)軟件由主程序、定時器T1中斷服務(wù)程序和外部中斷服務(wù)程序構(gòu)成。主程序進(jìn)行系統(tǒng)初始化，開啟定時器和中斷。定時器T1中斷服務(wù)程序主要是定時檢測人體侵入，以決定是否報(bào)警。外部中斷服務(wù)程序主要是為人體侵入次數(shù)計(jì)數(shù)，并顯示侵入次數(shù)。當(dāng)人體（無論是主人還是不速之客）進(jìn)入報(bào)警系統(tǒng)偵測區(qū)每移動一次，就將引起單片機(jī)中斷一次，產(chǎn)生報(bào)警。如果主人在家時，可以按下手動解除報(bào)警開關(guān)，就可以避免誤報(bào)警。其中，定時采用定時器T1定時工作在方式1，單片機(jī)晶振Fosc=MHz，所以機(jī)器周期T=12×T1=1us，設(shè)定時器T1初始值為X，則：（2∧16-X）×1us=50ms,從而可知定時器T1初始值X=65536-50000=15536=3CB0H。以上程序所編寫的程序，通過Keil編譯軟件已經(jīng)編譯通過，同時運(yùn)行效果已經(jīng)通過仿真軟件Proteus仿真，可以達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)的目的，仿真效果圖如下圖5-12所示。圖5-12結(jié)果仿真效果圖通過仿真效果圖可以看出，該設(shè)計(jì)程序的結(jié)果達(dá)到了預(yù)期的目的，通過多次調(diào)試和修改，且在程序設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮到各方面的干擾以及輸入輸出信號在工作中的不穩(wěn)定因素，都應(yīng)該在程序設(shè)計(jì)或硬件外圍電路中對這些干擾和不穩(wěn)定因素進(jìn)行消除和穩(wěn)定。在本設(shè)計(jì)中已經(jīng)對外部輸入信號和按鍵中斷進(jìn)行了軟件消抖和防止干擾處理，并處理了設(shè)計(jì)中所應(yīng)考慮的問題和因素。5.3板子的制作1.Protel99的使用步驟及經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)Protel99軟件的使用，就是學(xué)習(xí)用該軟件制作原理圖及生成PCB圖的方法。安裝Protel99，利用該軟件進(jìn)行印刷電路板設(shè)計(jì)的步驟可以描述為：①繪制原理圖。根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)原理圖，完成原理圖的繪制。②生成網(wǎng)絡(luò)表。根據(jù)原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表，在Protel99中是自動進(jìn)行的，只需單擊“CreatNetlist”即可。網(wǎng)絡(luò)表是布線的基礎(chǔ)，特別是網(wǎng)絡(luò)表的對應(yīng)關(guān)系，如果稍有差錯，生成的PCB圖與所設(shè)計(jì)的將完全不同。同時網(wǎng)絡(luò)表也是原理圖和印刷電路板的接口。③PCB系統(tǒng)設(shè)置。主要內(nèi)容有：規(guī)劃電路板的結(jié)構(gòu)，即確定電路板設(shè)計(jì)的框架，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)等。主要是設(shè)置元件的布置參數(shù)，板層參數(shù)和布線參數(shù)等。④引入網(wǎng)絡(luò)表。引入第二步生成的網(wǎng)絡(luò)表和零件封裝，讓原理圖和印刷板圖連接起來。⑤修改零件封裝和布局。引入網(wǎng)絡(luò)表后，系統(tǒng)將根據(jù)規(guī)則對零件的自動布局進(jìn)行飛線，可對零件布局進(jìn)行修改和調(diào)整，修改零件封裝。⑥設(shè)置PCB規(guī)則。設(shè)置安全距離，導(dǎo)線形式等。⑦自動布線。⑧手工布線。自動布線后如有不滿意的地方可進(jìn)行手工布線。⑨存盤打印，結(jié)束。因?yàn)閜rotel是專業(yè)電路設(shè)計(jì)軟件，可供電子類各專業(yè)設(shè)計(jì)人員和廣大電子愛好者使用，所提供的零件庫包含了相當(dāng)全面的元器件符號圖。雖然零件庫數(shù)量很多，但零件的數(shù)量更多，使初學(xué)者不知該到哪個零件庫中去尋找所需的元器件。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，載入protel的Schematic中的DEVICE.LIB和SYMBOLS.LIB可滿足一般用戶需求，兩個零件庫中含有二極管、三極管、電阻、電容、電感等常用元件。經(jīng)驗(yàn)二：為了使用方便可將常用元件符號按漢字習(xí)慣名稱命名。下面以電容為例說明具體命名方法：在元件編輯程序中找到電容的編號CAP，這時編輯區(qū)中可看到電容的電路符號圖，group框中有電容的編號CAP，單擊group框下的Add鍵出現(xiàn)命名新名對話框。輸入新名：電容，然后按OK鍵完成電容符號命名?？梢劳瑯臃椒ㄍ瓿扇龢O管、二極管、電阻、電感等常用元件編號的重新命名。因?yàn)樵Q在元件庫內(nèi)容框中的排序是數(shù)字、字母、漢字，使用漢字命名元件名稱可將新名稱元件排列在元件內(nèi)容的最后且在一起，以此尋找元件非常方便。返回Schematic環(huán)境前不要忘記存盤，否則前期命名工作將勞而無功。在電路圖中放置元器件時，原來是通過單擊Schlib標(biāo)簽或EDIT按鈕轉(zhuǎn)換到零件庫編輯程序中查看編號所對應(yīng)的電路符號，尋找所需元件。若你完成了常用元件的漢字命名工作就省略了此步，直接單擊選中所需元件的漢字名稱。由此可看出，采用前面介紹的元件編號的漢字重新命名方法可節(jié)省尋找時間，使擺放元件符號的效率提高數(shù)倍。經(jīng)驗(yàn)三：元件擺放完成后的工作是進(jìn)行導(dǎo)線連接。軟件提供格、點(diǎn)兩種格式的柵格，這一格式使你擺放導(dǎo)線和元件時上下左右移動必須以一個柵格為最小移動單位，元件容易擺放整齊，使你畫的圖紙規(guī)范（導(dǎo)線橫平豎直）。當(dāng)然，柵格格式是可選項(xiàng)，其默認(rèn)值是柵格狀態(tài)，在連接導(dǎo)線和擺放元件時勸你不要試圖取消此項(xiàng)功能，否則會自找麻煩，增加繪圖難度。經(jīng)驗(yàn)四：通常繪制電路圖的最后一項(xiàng)工作是編輯零件名稱，包含放置元件的名稱、序號、數(shù)值、管腳編號、管腳功能等，若要輸入漢字名稱可啟動漢字輸入法進(jìn)行輸入，根據(jù)筆者的使用經(jīng)驗(yàn)，在你完成漢字名稱輸入后按OK鍵之前請先退出漢字輸入法，否則經(jīng)常會發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)可能是英文版軟件與漢字輸入法不兼容而引起，如果繪制的圖紙未存盤將前功盡棄，繪圖工作不得不從頭作起。所以奉勸讀者養(yǎng)成繪圖過程中隨時存盤的習(xí)慣，尤其是在編輯零件名稱前一定要進(jìn)行存盤處理防止死機(jī)，節(jié)省繪圖時間。在這次制作印刷板的過程中，我得到了很多的經(jīng)驗(yàn)。2.電路板的制作過程包括以下幾步：(1)打?。簩⑸傻腜CB圖打印到熱轉(zhuǎn)印紙上，需注意線不能太窄，墨要加重，否則制板時容易斷線，如果在操作過程中斷了線，可用電烙鐵將錫帶過。(2)熨燙：將熱轉(zhuǎn)印紙覆在銅板上，用電熨斗進(jìn)行熨燙，關(guān)鍵要注意熨燙的時間，不能太久，也不能時間太短，否則，太久會把銅板燙壞，不夠的話墨跡覆不上去。(3)腐蝕：把銅板放到三氯化鐵溶液中腐蝕，需注意溶液濃度要較高，最好用熱水配置，這樣腐蝕更快，一般3分鐘即可。如果時間過長，需剩下的銅線也可能被腐蝕。(4)打孔：打孔時注意鉆頭尺寸，本次用的鉆頭大小是1mm的，最需注意的地方是集成塊的管腳，如果打孔誤差大，管座就很難插上。(5)放置元件：放置前應(yīng)先打磨一下打孔后留下的毛刺，并均勻地涂上松香水（目的是防止銅線氧化，易于焊錫覆著焊盤，但多涂會導(dǎo)致焊接時焊點(diǎn)變黑，影響美觀）。放置元件時注意集成塊的管腳，二極管和電解電容的正負(fù)，這些都是平時比較容易出錯的地方。(6)焊接：焊接技術(shù)比較難掌握，焊錫、烙鐵與焊盤的位置關(guān)系，焊錫熔化時間長短，松香水的濃度，烙鐵的溫度等等，都是影響焊點(diǎn)美觀的因素。先要準(zhǔn)備好所有元件、焊錫、電烙鐵預(yù)熱。一切準(zhǔn)備后接下來就進(jìn)行焊接。先錫接小且低的元件，再焊接大且高的元件。在焊接過程中，對某些元件的極性要仔細(xì)分析清楚再進(jìn)行焊接，特別是元件的極性和擺放方向，不要弄錯亂了，而影響電路的正常工作，最好是對照電路原理圖和PCB圖進(jìn)行焊接。焊接完畢后把長的管腳剪斷。(7)檢查：檢查是否有虛焊，集成塊管腳位置是否正確，電源引線位置是否恰當(dāng)?shù)?。檢查完畢就能進(jìn)行調(diào)試了。6系統(tǒng)測試分析6．1測試設(shè)備秒表： 精度0.01s卷尺： 精度0.01m筆套量角器6．2測試方法1．首先讓電路正常工作，把熱釋紅外傳感器放在適當(dāng)?shù)奈恢?，使人體從遠(yuǎn)處逐漸靠近探測頭，可測到的最大范圍。2．在距離探測頭設(shè)定的距離，間隔一定時間內(nèi)出現(xiàn)被測物，可測出傳感器的最小反應(yīng)時間。3．把探測頭置于一定的高度時，被測物由垂直最小的距離往兩邊逐漸擴(kuò)大距離，測出傳感器最大測量角度。4．把不同的物體放入熱釋紅外傳感器的探測范圍，可知什么物體可干擾傳感器的測量。6．3功能測試1．本系統(tǒng)可測量最大范圍為5.76米，最大角度為58°。2．當(dāng)檢測到被測物體時，系統(tǒng)可以產(chǎn)生聲光報(bào)警，并可使用手動鍵盤解除報(bào)警信號。3．利用LED實(shí)時顯示所測入侵次數(shù)。4.當(dāng)系統(tǒng)單片機(jī)處于工作狀態(tài)時，指示燈將會顯示常亮，當(dāng)有人入侵時，常滅的指示燈將會閃爍，一段時間后將會熄滅。6．4指標(biāo)測試及結(jié)果分析1．探測頭在離被測物一定的距離時，測量出經(jīng)過探測頭測量范圍的入侵次數(shù)。如表6-1所示。表6-1一定距離的入侵次數(shù)探測距離1m2m3m4m5m5．5m6m入侵的次數(shù)30303030303030實(shí)測的次數(shù)35333030302812由測量結(jié)果可知，系統(tǒng)的探測頭在距離被測物3m到5m的測量距離時，所測人數(shù)準(zhǔn)確率最高。因?yàn)樵跓後寕鞲衅鞣磻?yīng)速度一定的情況下，被測物距離傳感器距離越近時，被測物停留在傳感器的探測時間就越長，因此會產(chǎn)生誤判的情況。反之，被測物距離探測頭比較遠(yuǎn)時，由于外界環(huán)境的干擾可能會產(chǎn)生測量不到的情況。2．在入侵產(chǎn)生報(bào)警的情況下，其報(bào)警時間的測量，如表6-2所示。表6-2報(bào)警的時間測試報(bào)警次數(shù)第1次第2次第3次第4次第5次第6次第7次每次報(bào)警時間（秒）88856971797882其平均值為：（88+85+69+71+79+78+82）／7=78.8（S）由測量結(jié)果可知，系統(tǒng)在產(chǎn)生報(bào)警時，其時間受外界及硬件的影響，同時也會由于人為計(jì)時產(chǎn)生誤差引起。所測結(jié)果與現(xiàn)實(shí)生活比較接近，能直觀的反映實(shí)際，其基本的報(bào)警時間基本在78.8秒左右。3．把傳感器置于離被測物高出1.5米的地方，然后往兩邊逐漸擴(kuò)大距離,如圖6-1，測試系統(tǒng)是否報(bào)警。如表6-3為所示。A°A°1．5m探測頭被測物圖6-1探測頭最大角度探測圖6-1探測頭最大角度探測表6-3傳感器探測角度范圍角度(A°)0°30°40°50°55°60°是否報(bào)警是是是是是沒由以上所測結(jié)果所知，被測物的最大測量角度在55度到60度之間。4．當(dāng)不同的物體放入系統(tǒng)的被測范圍時，可知什么物體可干擾傳感器的測量,并且測試系統(tǒng)是否報(bào)警。如表6-4所示。表6-4報(bào)警功能的測試進(jìn)入測量范圍物體人體小狗發(fā)光電燈開啟的計(jì)算機(jī)是否測到和報(bào)警是是否否由以上結(jié)論可知：由于小狗熱輻射的紅外線波長與人體熱輻射的紅外波長范圍差不多,故可以探測到小狗。一些其他一些物體，即使是發(fā)光或發(fā)熱，但由于他們所發(fā)射的波長與系統(tǒng)紅外探測器的接收波長范圍不同，所以探測不到其他物體。7本設(shè)計(jì)的功能及使用環(huán)境7.1本設(shè)計(jì)的功能 本設(shè)計(jì)的功能是由三部分組成:1.室內(nèi)防盜報(bào)警功能。當(dāng)探測頭探測到人體時，發(fā)出聲光報(bào)警的信號，等待一段延遲時間后自動消除報(bào)警信號，并可手動解除報(bào)警信號。2.檢測入侵次數(shù)。當(dāng)探測頭探測到有人入侵時，系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器自加一，可加數(shù)到9后自動變0重新計(jì)數(shù)。其次數(shù)通過LED數(shù)碼管顯示。3.報(bào)警時的指示燈閃爍。傳感器探測到有人入侵時，自動通過單片機(jī)驅(qū)動指示燈，使指示燈進(jìn)行閃爍，延時一段時間后自動熄滅。7.2本設(shè)計(jì)使用環(huán)境 由于本設(shè)計(jì)有幾種不同的功能,不同的功能時應(yīng)在不同的環(huán)境下使用，以下為各功能特定的使用環(huán)境：1.室內(nèi)防盜報(bào)警器應(yīng)安裝在室內(nèi)房間的進(jìn)出口處，而且應(yīng)在沒主人在的時候開啟此功能，同時，為了避免產(chǎn)生錯報(bào)或誤報(bào)的情況，傳感器的探測頭還應(yīng)安裝在離室外大約5米的地方。2.在使用檢測入侵次數(shù)的功能時，首先要用黑紙把傳感器的探測頭包成只留直徑大約為0.5厘米的圓孔。同時探測頭還應(yīng)安裝在一次只能通過一人的過道處，比如一些大型場所的檢票處或是通關(guān)口。8結(jié)論概述8.1主要結(jié)論本課題研究設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)技術(shù)的無線智能防盜報(bào)警系統(tǒng)，該防盜報(bào)警系統(tǒng)通過以TA89S51單片機(jī)為工作處理器核心，外接熱釋電紅外傳感器，它是一種新穎的被動式紅外探測器件，能夠以非接觸方式探測出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號輸出，同時能有效的抑制人體輻射波長以外的紅外光線與可見光的干擾，平時傳感器輸出高電平，當(dāng)有人在探測區(qū)范圍內(nèi)移動時輸出高電平變?yōu)榈碗娖?，此低電平輸入單片機(jī)，作為單片機(jī)的外部觸發(fā)信號處理，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部軟件編程處理后，單片機(jī)輸出控制信號，驅(qū)動光聲報(bào)警電路開始報(bào)警，同時通過顯示電路顯示出報(bào)警次數(shù)，以使人們識別了解報(bào)警情況。該報(bào)警系統(tǒng)的最大特點(diǎn)就是使用戶能過操作簡單、易懂、靈活；且安裝方便、智能性高、誤報(bào)率低，同時它的信號經(jīng)過單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便PC機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。隨著現(xiàn)代人們安全意識的增強(qiáng)以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，相信報(bào)警系統(tǒng)必將在更廣的領(lǐng)域得到更深層次的應(yīng)用。8.2系統(tǒng)展望本論文完成了軟硬件主要功能模塊的設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)開發(fā)及功能擴(kuò)展打下了良好的基礎(chǔ)。由于時間關(guān)系和水平有限，設(shè)計(jì)中存在著一些缺陷和不足，還有待于在今后的進(jìn)一步設(shè)計(jì)過程中不斷完善。當(dāng)然智能住宅小區(qū)防盜報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)是一個實(shí)踐應(yīng)用性很強(qiáng)的課題，要使其產(chǎn)品化，能夠經(jīng)受住實(shí)際應(yīng)用的嚴(yán)格考驗(yàn)，還要進(jìn)行許多深入細(xì)致的工作。而且隨著科技水平的不斷提高，對智能住宅小區(qū)的智能管理系統(tǒng)必然會有不斷增長的要求。通過本文的工作，以我的拙見提出了如下幾點(diǎn)展望：1．增加自動撥號報(bào)警功能。系統(tǒng)探測到竊賊入室或火災(zāi)等信息后，按事先設(shè)定的電話號碼自動撥號，播通后自動播放報(bào)警信息，以有效地減少報(bào)警時間。2．本系統(tǒng)采用了單片機(jī)作為核心，可利用接口通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行相連接，當(dāng)探測到竊賊入室時，單片機(jī)所接收到的數(shù)據(jù)直接傳送到計(jì)算機(jī)，這樣有利于小區(qū)的統(tǒng)一管理(如附錄3為接口通信的方案)。3．為了提高靈敏度，減少誤報(bào)率，可以采用攝像頭作為探測頭，將采集到的信號進(jìn)行圖像處理及判斷后再決定是否報(bào)警。如果系統(tǒng)接收到報(bào)警信號后，保安人員可以通過查詢報(bào)警記錄來確定是否真有人經(jīng)過。隨著人們對生活質(zhì)量要求的不斷提高，智能住宅小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)的功能也將日趨完善。在新的產(chǎn)品化的管理系統(tǒng)中，人們將會越來越多的體驗(yàn)到現(xiàn)代生活的氣息。8.3結(jié)束語經(jīng)過3個月畢設(shè),根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，我詳細(xì)了解TA89S51單片機(jī)的應(yīng)用及紅外傳感器的工作原理和復(fù)習(xí)所學(xué)知識的基礎(chǔ)上，地闡述了TA89S51單片機(jī)的控制原理、傳感器使用方法、PCB板的制作，我完成了設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件電路和系統(tǒng)軟件，制作了電路原理樣機(jī)并進(jìn)行調(diào)試。雖說這個畢設(shè)不是很難，但從課題的選擇，方案的論證，電路的設(shè)計(jì)，程序的編寫，到電路上元器件的焊接，電路的調(diào)試，一步步我都抱著嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度，我收獲很大。在設(shè)計(jì)中，我力求硬件電路簡單，充分發(fā)揮軟件靈活方面的特點(diǎn)，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，因?yàn)樗哪旰芸炀瓦^去了，我總得做好一樣?xùn)|西讓自己輕松地離開學(xué)校，那才不枉費(fèi)這四年的青春。整個畢設(shè)過程，對我來說是一個能力提高的過程，我們不僅培養(yǎng)了我的獨(dú)立思考能力，進(jìn)一步提高了自己在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中研究問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，而且在編程方面和電路認(rèn)識的能力有所加強(qiáng)，特別是編程方面，原本我的編程基礎(chǔ)不是很好，但經(jīng)過我的不斷學(xué)習(xí)，努力攻克編程難關(guān)。如今，我發(fā)現(xiàn)原來程序設(shè)計(jì)也是很有趣的事情，而且也沒有那么難。畢設(shè)的過程又是一個考驗(yàn)我毅力和細(xì)心的過程，在題目的制作過程中，我遇到了很多困難和問題，經(jīng)過查閱相關(guān)資料，還有老師和同學(xué)的熱心幫助，解決重重困難，最終完成了作品。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我更加清楚了理論知識和實(shí)踐能力的差別，了解到自己的缺陷，我將不斷擴(kuò)充知識量，加強(qiáng)動手能力的培養(yǎng)，積累實(shí)踐工程經(jīng)驗(yàn)，讓自己在以后的讀研和工作中更快的適應(yīng)和提高自己。謝辭畢業(yè)論文終于完稿了，從前期的準(zhǔn)備到論文的撰寫，我學(xué)到很多知識，很好的將理論知識和實(shí)踐結(jié)合起來，我才能完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成和論文的完成要感謝很多人。首先，我要感謝我的指導(dǎo)師老師李震對我的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷。他為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文的順利完成傾注了心血和汗水，李老師不但有淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，而且平易近人的性格以及在設(shè)計(jì)上敏銳的洞察力，深受廣大同學(xué)們的愛戴，使我受益非淺。在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，李震老師給了我非常大的幫助和支持，從給我定題目到設(shè)計(jì)工作開展，直到最后論文的撰寫都離不開他的悉心指導(dǎo)。李震老師給我提出了很多寶貴的建議，讓我少走了很多彎路，得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。對于我們這組的畢業(yè)設(shè)計(jì)，他付出了很多，而且利用業(yè)余的時間給我們額外答疑、輔導(dǎo)，從硬件到軟件再到論文都是很認(rèn)真地給我們解決問題，真的很感謝老師。同時，要感謝幫過我的同學(xué)，他們從我開始弄原理圖到調(diào)試結(jié)束都在指導(dǎo)我，讓我順利進(jìn)入實(shí)際工作，雖然有時候有些問題弄不清楚，但是他們也細(xì)心的給我講解，就這樣我能更好地完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我真的非常感謝他們，那種感覺我真的無法用語言來表達(dá)。經(jīng)過這3個月的時間，我不但學(xué)到了很多知識，也得到了很多關(guān)懷與溫暖，更是回憶起這四年來的點(diǎn)點(diǎn)滴滴：跟同學(xué)之間的快樂，跟老師之間的情誼，真的很留戀。謝謝大家！參考文獻(xiàn)(美)D.H.施因果德編著；徐德炳譯.傳感器的接口及信號調(diào)理電路[M].北京：國防工業(yè)出版社，1984.1.[2]

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