1、傳感器技術(shù)與檢測技術(shù)課程設(shè)計(jì)家庭防盜設(shè)備基于紅外傳感器的設(shè)計(jì)班級：電氣工程及其自動化 2013-3姓名：劉正15張麒25張作棟29朱源鑫34指導(dǎo)教師：蒲海濤完成時(shí)間：2016.5.361引言 32總體方案 42.1 設(shè)計(jì)方案 42.2 單片機(jī)選擇 42.3 傳感器選擇 62.4 紅 外 傳 感 器 探 測 結(jié) 構(gòu) 72.5紅外傳感器探測原理 82.6 關(guān)鍵性原件 82.7門磁 103詳細(xì)設(shè)計(jì) 114總結(jié) 125參考文獻(xiàn) 131 .引言：隨著科技的進(jìn)步，各種智能化的電子產(chǎn)品漸漸進(jìn)入市場。 這使我們的 生活方便了許多。工業(yè)及家庭的控制系統(tǒng)從最初的手動控制，到現(xiàn)在 智能化的自動控制經(jīng)歷一段很長的過程

2、。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展與進(jìn)步， 各種程序化的控制大大提高了其準(zhǔn)確度和精度。電子技術(shù)的發(fā)展，人類的不斷研究、創(chuàng)新，人們自身的安防意識 也在不斷的增強(qiáng)，于是報(bào)警器就應(yīng)運(yùn)而生，特別是紅外線報(bào)警器。紅 外線具有隱蔽性，在露天防護(hù)的地方設(shè)計(jì)一束紅外線可以方便地檢測 到是否有人出入，做到防盜。目前市面上防盜裝備主要有開關(guān)式電子防盜報(bào)警器、壓力觸發(fā)式 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)警器都或多或少的存在著一些缺點(diǎn)。 本次設(shè)計(jì)的紅外線探 測防盜報(bào)警器是基于紅外光的不可見性而設(shè)計(jì)的，具有報(bào)警精確度 高、誤報(bào)率低、設(shè)備安裝隱蔽等特點(diǎn)，因此在防盜、警戒等安保裝置 中得到了廣泛的

3、應(yīng)用。2 .總體方案：家庭防盜報(bào)警設(shè)備一般是由探測器， 單片機(jī)和報(bào)警器組成。它的最簡 單形式是以家庭為單位。2.1 設(shè)計(jì)方案：通過探測器檢測家庭安全隱患，把檢測結(jié)果送入單片機(jī)，通過單片機(jī) 分析并發(fā)送數(shù)據(jù)，以此來控制報(bào)警器的啟動。2.2 單片機(jī)選擇：STC89C5奧STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8：微控制器， 具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C5皺用經(jīng)典的MCS-51 內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng) 51單片機(jī)不具備的功能。 在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得STC89C5為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方 案。它具

4、有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash , 512字節(jié)RAM 32位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置 4KB EEPROMMAX81限位電路，3 個16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼 容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模 式下，CPU停止工作，允許RAM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù) 工作。掉電保護(hù)方式下，RAMft容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz6T/12T可選T2/PL 0 TZEX/PL 1 匚二P1.2

5、二 F1, 3 IZZ P1. 4 二 PL 5 r PL 6 :PL 7BST RXD/P3, 0 TXD/P3, 1 匚二 IKT0/P3. 2 I INT1/P3. 3 二 TO/P 3.4 二 T1/P3.5 TO/P3.6 二 RD/P3.7 XTAL2 匚二XTAL1 ；VSS ：引腳圖:0 12 3 41Z3456 T8 5 11 111PDIPS179 9 0112O90V7S5 4-3 21OLy*O7 65432 1 433333 33 333222 222222VCCF a. O/AE 0P3, 1/AE1Pa 2/AE2PQ. 3/AD3P3. 4/AD4PO. 5/A

6、D5| PO. 6/AD6PO. 7/AE7 j EA ALa/FROGj PS2NP2, 7/A15FZ 6/A14P2. 5/A13P2. 4/A12P2. 3/A11P2. 2/A10F2. 1/A9P2. O/ASETCg9C52RC 引腳圖主要特性：8K字節(jié)程序存儲空間;512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM儲空間；可直接使用串口下載2.4紅外傳感器探測結(jié)構(gòu)：紅外線技術(shù)在測速系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，許多產(chǎn)品已運(yùn)用紅外 線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛測速、探測等研究。紅外線應(yīng)用速度測量領(lǐng)域時(shí)， 最難克服的是受強(qiáng)太陽光等多種含有紅外線的光源干擾。外界光源的干擾成為紅外線應(yīng)用于野外的瓶頸。

7、針對此問題，這里提出一種紅外 線測速傳感器設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)方案能夠?yàn)槎帱c(diǎn)測量即時(shí)速度和階段 加速度提供技術(shù)支持，可應(yīng)用于公路測速和生產(chǎn)線下料的速度稱量等 工業(yè)生產(chǎn)中需要測量速度的環(huán)節(jié)。紅外線對射管的驅(qū)動分為電平型和脈沖型兩種驅(qū)動方式。由紅外 線對射管陣列組成分離型光電傳感器。該傳感器的創(chuàng)新點(diǎn)在于能夠抵 抗外界的強(qiáng)光干擾。太陽光中含有對紅外線接收管產(chǎn)生干擾的紅外 線，該光線能夠?qū)⒓t外線接收二極管導(dǎo)通，使系統(tǒng)產(chǎn)生誤判，甚至導(dǎo) 致整個系統(tǒng)癱瘓。本傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于能夠設(shè)置多點(diǎn)采集， 對射管陣 列的間距和陣列數(shù)量可根據(jù)需求選取。紅外技術(shù)已經(jīng)眾所周知，這項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)代科技、國防科技和工農(nóng) 業(yè)科技等領(lǐng)域得到了

8、廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的 測量系統(tǒng)，按照功能能夠分成五類：（1）輻射計(jì)，用于輻射和光譜 測量；（2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空 間位置并對它的運(yùn)動進(jìn)行跟蹤；（3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個目標(biāo) 紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測距和通信系統(tǒng)；（5）混合系統(tǒng)， 是指以上各類系統(tǒng)中的兩個或者多個的組合。1）待測目標(biāo)：根據(jù)其紅外輻射特性來對紅外系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定；2）大氣衰減：待測物的紅外輻射通過大氣層時(shí)會受到多種物質(zhì)的 影響發(fā)生衰減現(xiàn)象；3）光學(xué)接收器：用于接受部分紅外輻射并將其傳輸至紅外傳感 器；4）輻射調(diào)制器：又稱為調(diào)制盤或斬波器，用于將紅外輻射調(diào)制成 交變的形式以

9、提供待測物的方位信息，并濾除干擾信號；5）紅外探測器：是紅外系統(tǒng)的核心，用于探測紅外輻射 ；6）探測器制冷器：用于給系統(tǒng)制冷以提高工作效率；7）信號處理系統(tǒng)：將信號進(jìn)行放大、濾波等處理以提取所需信息 并將有效信息輸送至顯示設(shè)備；8）顯示設(shè)備：是紅外系統(tǒng)的終端設(shè)備，用于有效信息的顯示。82.5紅外傳感器探測原理:感知組件系使用PZT強(qiáng)介質(zhì)陶瓷體，在感知組件施加高壓電而分極 之，組件表面顯現(xiàn)的正負(fù)電荷會和空氣中相反之電荷結(jié)合而呈電氣中 和狀。當(dāng)組件的表面溫度變化時(shí)，感知組件分極的大小會隨著溫度變 化而變化，因此穩(wěn)定時(shí)之電荷中和狀態(tài)就崩潰，而感知組件表面電荷 與吸著雜散電荷的緩和時(shí)間不同，所以會形成

10、電氣上的不平衡，而產(chǎn) 生沒有配對的電荷，如圖所示。P7T:介魔陽登體'T 卜:2.6 關(guān)鍵性原件：菲涅爾濾光透鏡一一又名螺紋透鏡，多是由聚烯炫材料注壓而成的薄 片，也有玻璃制作的，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大 的同心圓，它的紋理是根據(jù)光的干涉及擾射以及相對靈敏度和接收角 度要求來設(shè)計(jì)的。透鏡的要求很高。一片優(yōu)質(zhì)的透鏡必須表面光潔， 紋理清晰，其厚度隨用途而變，多在1mmfc右，特性為面積大、厚度 薄及偵測距離遠(yuǎn)。9菲涅爾透鏡在很多時(shí)候相當(dāng)于紅外線及可見光的凸透鏡，效果較好， 但成本比普通的凸透鏡低很多。多用于對精度要求不是很高的場合， 如幻燈機(jī)、薄膜放大鏡、紅外探測器等。使

11、用普通的凸透鏡，會出現(xiàn) 邊角變暗、模糊的現(xiàn)象，這是因?yàn)楣獾恼凵渲话l(fā)生在介質(zhì)的交界面， 凸透鏡片較厚，光在玻璃中直線傳播的部分會使得光線衰減。 如果可 以去掉直線傳播的部分，只保留發(fā)生折射的曲面，便能省下大量材料 同時(shí)達(dá)到相同的聚光效果。菲涅耳透鏡就是采用這種原理的。 菲涅爾 透鏡看上去像一片有無數(shù)多個同心圓紋路（即菲涅耳帶 ）的玻璃，卻 能達(dá)到凸透鏡的效果，如果投射光源是平行光，匯聚投射后能夠保持 圖像各處亮度的一致。v.s.普通凸透鏡142.7 門磁: 門磁是用來探測門、窗、抽屜等是否被非法打開或移動。它由無線發(fā) 射器和磁塊兩部分組成。門磁系統(tǒng)是一種安全報(bào)警系統(tǒng)，門磁如果不 太留意是不太容易

12、看到的。所謂的門磁其實(shí)是門磁開關(guān)由兩部分組 成：較小的部件為永磁體，內(nèi)部有一塊永久磁鐵，用來產(chǎn)生恒定的磁 場，較大的是門磁主體，它內(nèi)部有一個常開型的干簧管，當(dāng)永磁體和 干簧管靠得很近時(shí)（小于5毫米），門磁傳感器處于工作守候狀態(tài), 當(dāng)永磁體離開干簧管一定距離后，處于常開狀態(tài)。磁鐵和干簧管分別 安裝在門框（窗框）和門扇（窗扇）里，基本上都是嵌入式安裝（也 有表面式安裝的），所以不是行業(yè)人士一般不太能夠注意到這些。把 分戶門和外窗打開，看一下分戶門門框頂部和外窗的窗框， 就可以看 到圓形的、一般是白色的元器件，其實(shí)這就是所謂的門磁。3 .詳細(xì)設(shè)計(jì):紅外感應(yīng)電路圖:紅外感應(yīng)模塊中采用BISS001芯片

13、，它具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放 大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號與處理，雙向鑒幅器，可有效 抑制干擾。報(bào)警電路：紅外感應(yīng)模塊中采用BISS001芯片，它具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放 大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號與處理，雙向鑒幅器，可有效 抑制干擾。VCC4 .總結(jié)：本設(shè)計(jì)以防盜、警戒為出發(fā)點(diǎn)，使用 STC89C5彈片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的 處理、發(fā)送和控制。特點(diǎn)是具有報(bào)警精確度高、誤報(bào)率低、設(shè)備安裝 隱蔽等。但是由于時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)的不足，技術(shù)水平有限，只涉及硬件設(shè) 計(jì)，具體設(shè)計(jì)還有不足之處，本設(shè)計(jì)還需要不斷的完善。通過這次設(shè)計(jì)活動，我們學(xué)到了很多也懂得如何去分工合作， 更重 要的是我們了解了很多關(guān)于家庭安保方面的信息。 也讓我們對未來家 庭安保系統(tǒng)有了一個深