热释电红外报警器)解读

传感器技术 课程设计

题 目 热释电红外报警器

摘 要

该报警器主要由热释电红外传感器及其检测电路，LED显示组成，热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件。它是一种被动式红外报警探测器，只需要提供它工作电压，它就可以把在感应到人体的红外信号后将其转变为电信号输出以供信号处理部分使用。目前，国内市场上的防盗报警器大部分是国外品牌，国内防盗报警产品厂商发展时间比较短，真正取得长足发展也是在2000年以后，特别是在2004年国内有些厂商迅速成长，投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大。热释电红外传感器是一种被动式调制型温度敏感器件，利用热释电效应工作，它是通过目标发出的红外辐射来探测目标的。其相应速度虽不如光子型，但由于它可在室温下使用、光谱响应宽、工作频率宽、灵敏度与波长无关，容易使用。这种探测器，灵敏度高，探测面广，是一种可靠性很强的探测器。因此广泛应用于各类入侵报警器，自动开关、非接触测温、火焰报警器等。在电子防盗、 人体探测器领域中，热释电红外传感器的应用非常广泛，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。

关键词：热释电红外传感器；被动式；报警器；红外辐射

目 录

一 、设计目的 ------------------------- 1 二、设计任务与要求 --------------------- 1

2.1设计任务 ------------------------- 1 2.2设计要求 ------------------------- 2

三、设计步骤及原理分析 ----------------- 3

3.1设计方法 ------------------------- 3 3.2设计步骤 ------------------------- 3 3.3设计原理分析 ---------------------- 5

四、课程设计小结与体会 ----------------- 9 五、参考文献 -------------------------- 9

一、设计目的

随着社会的不断进步，电子技术的不断发展，人们的生活水平得

到了很大的改善，许多高科技产品的使用越来越成为家庭生活的主旋律，因此人们对自己所处环境的安全要求就越来越高，特别是家居安随着社会全，不得不时刻留意不速之客的光顾。为此，许多小区，家庭都安装了报警系统，这有效的保证了居民的人身财产安全。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。

二、设计任务与要求

2.1设计任务

1.系统分析与设计：对系统进行调研，详细分析系统，设计出

基于单片机控制的热释电红外报警系统方案；

2．实现系统的关键技术：热释电传感器调理电路；报警音响电路；报警显示电路；软件控制；

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3．系统电路的设计与实现：器件选择；地址分配和硬件连接； 4．系统软件的设计与实现:单片机代码的实现，计算机控制代码的实现；

5．系统调试； 6．系统联调； 7．写课设报告。

2.2 设计要求

热释电红外报警器主要由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、信号处理和报警电路等几部分组成。图1所示的是将待测目标、菲涅尔透镜、热释电红外传感器相结合使用时的工作原理示意图。

图1 系统整体框图

 菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上，

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同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性；

 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；

 信号处理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，为报警功能的实现打下基础。

三、设计步骤及原理分析

3.1设计方法

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有硬件和软件组成。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

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括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。

3.2设计步骤

从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感探头电路、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2总体设计框图所示：

图2 总体设计框图

图中当任一房间有人进入时红外传感器将接收到人体散发出的红外信号转化为电信号，在电平转换电路中传感器出来的高电平与三极管集电极的高电平相抵消得到单片机识别的低电平，经过单片机处理，数码管与蜂鸣器分别收到信号，此时数码管显示相应房间位置，

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蜂鸣器收到低电平信号并报警。当单片机一直处于低电平状态下时，报警会一直持续，数码管依旧显示，直至传感器没有接收到信号，单片机恢复到高电平状态报警停止。 处理器采用51系列单片机ATS51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，经放大电路送出TTL 电平至ATS51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。当报警延迟10s一段时间后自动解除，当警情消除后复位电路使系统复位。

3.3设计原理分析

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3所示, 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。

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图3 热释电红外传感器原理图

热释电红外传感器的结构如图4所示（其中D接正电源，S为输入，G接地）。其内部由敏感元件、场效应管、高阻电阻、滤光片等组成，并向壳内冲入氮气封装起来。图5为引脚功能。

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图4 内部结构

图5 引脚功能

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3.3.1 ATS51单片机简单概述

ATS51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位处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大。

图6 ATS51 功能方块图

图6为ATS51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。

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3.3.2 调整电路的设计

如图7所示为最基本的调整电路，图中1为输出，接单片机的P0.7,P0.6输入输出口。

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图7红外热释防盗电报警电路

四、课程设计小结与体会

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。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电路、LED控制电路等部分组成。处理器采用51系列单片ATC51，整个系统是在系统软件控制下工作的。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

五、参考文献

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[1] 吴政江. 单片机控制红外线防盗报警器[J]. 锦州师范学院学报

[2] 宋文绪. 传感器与检测技术[M]. 北京: 高等教育出版社 [3] 余锡存. 单片机原理及接口技术[M]. 西安: 西安电子科技大学出版社

[4] 李全利. 单片机原理及接口技术[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社

读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿

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7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

8、读书要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒废。——陈寿

11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基

14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游

15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿

17、学习永远不晚。——高尔基

18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子

20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根

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