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1、 红外人体报警器设计报告一、课题意义随着社会的发展，科学技术的进步和安全防范意识的增强，人们越来越注重自身所处的环境是否安全。当家中无人或者仅有老人孩子在家时，必须考虑家庭成员生命和财产的绝对安全。目前，许多住宅小区的安防主要依靠安装防盗窗、防盗门以及人工防范。这样不仅有碍美观，不符合防火的要求，而且不能有效地防止坏人的侵入。本课题研究红外报警监控系统，它集红外报警、温湿度测量显示、实时时钟为一体，简单实用，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠，具有较高的应用价值。二、课题要求及系统功能红外报警监控系统由红外热释电传感器、温湿度传感器、DS1302 时钟电路、EEPROM 存储电路、液晶屏和键盘组
2、成。其主要功能有：1、红外热释电传感器获取人体入侵信息，当监控功能打开并且有人入侵时，驱动蜂鸣器报警，LED 报警灯亮。2、报警时间自动存储至 EEPROM 存储器，当按查询按钮时显示上次报警时间。3、不间断测量当前温度和湿度数据，并在液晶屏上实时显示。4、具备不间断时钟电路，当前时间在液晶屏显示。时钟电路具有后备电池，系统掉电后始终依然运行，再次上电显示当前时间，无须重新调时。5、四键键盘可以调校时钟初始值，具体方法是连续按设置键直至“年” 、“月” 、 “日” 、 “时” 、 “分” 、 “秒”相应的位置闪烁，再通过 Up 键和Down 键调整数值，调整完毕继续按设置键进入正常状态。6、可
3、以通过设置键打开或关闭监控报警功能。7、可以查询上次报警时间，再次按查询键退出查询状态。三、课题理论基础1、热释电效应原理热释电传感器是一种将热量变化转换为电量变化的能量转换器件。因红外线具有很强的热效应，当交互变化的红外线照射到晶体表面时，晶体温度迅速变化，这时会发生电荷的变化，从而形成一个明显的外电场，这种现象称为热释电效应。热释电红外传感器内部的热释电晶体的极化，随着温度的变化而变化。当恒定的红外辐射照射在探测器探头上时，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。另外热释电晶体输出的是电信号，不能直接使用，需要用电阻将其转换为电压形式，该
4、电阻阻抗高达 104M 欧，故引入 N 沟道结型场效应管接成共漏形式来完成阻抗变换。热释电红外线元件是一种典型的热量传感器，常用红外光发射能量作为整个防盗报警装置中检测入侵者及其活动的手段。2、被动式热释电传感器防盗报警工作原理热释电人体红外线传感器是上世纪 80 年代末期出现的一种新型传感器件，现在电子防盗报警设备研制中已得到广泛的应用。通常我们采用的热释电传感器防盗报警电路，是利用该电路检测到有人进入防范区时通过能量变化导致产生电信号，最终电声报警。其工作原理如下：一般人体体温是 37，所以会发出波长 10um 左右的红外线，被动式红外传感器探头就是靠探测人体发射的10um 左右的红外线进
5、行工作的。人体发射的 10um 左右的红外线通过菲涅耳滤光片增强后聚集到红外感应源上，红外感应源通常采用热释电元件，这种元件接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经后续电路检测处理后就能产生报警信号了。在红外探头中有两个关键性的器件，一个是热释电红外传感器，它能将波长为 8 12um 之间的红外信号的变化转变为电信号，并对自然界中的可见光信号具有抑制作用，因此在红外探测器的有效警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，没有信号变化，所以不能产生电信号，也不会报警；当人体进人警戒区，通过菲涅耳透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异
6、信号，此时产生电信号，从而报警。另外一个器件就是菲涅耳透镜，它具有聚焦-即将热释电的红外信号反射在红外传感器上的作用， 还能将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在热释电红外传感器上产生变化热释红外信号，这样热释电红外传感器产生变化的电信号，后续电路经检测处理后产生报警信号。3、被动式红外报警器组成结构被动式红外报警器主要由菲涅耳光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大电路、信号处理和报警电路等几部分组成( 如图 1 所示) 。热释电红外传感器菲涅耳透镜 物体放大滤波电路电压比较器 驱动电路 报警器基准电压图 1 被动式红外报警器组成框图菲涅尔透镜一般采用聚
7、乙烯塑料片制成，颜色为乳白色或黑色，呈半透明状，但对波长为 10Lm 左右的红外线来说却是透明的。菲涅耳透镜的焦点一般为 5 厘米左右，除有聚焦作用还可形成可见区和盲区，实际应用时一般把菲涅耳透镜固定在传感器正前方 1 5 厘米的地方。当物体射出的红外线通过菲涅耳透镜后，传到热释电红外探测器，这时热释电红外探测器将输出脉冲信号，脉冲信号经放大和滤波后，由电压比较器将其与基准值进行比较，当输出信号达到一定值时，报警电路发出警报。被动式热释电红外探头的优点是本身不发生各种类型的辐射，器件的功耗小、隐蔽性好、价格低。缺点是具有容易受各种热源、光源及射频辐射的干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易
8、被遮挡，不易被探头接收；当环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度下降，有时还会短时失灵。目前市场上经常采用 P288 型热释电红外传感器作为敏感元件，能以非接触方式检测出人体辐射出的红外能量，并将其转化为电信号输出。该传感器外接 12V 电源，内部装有菲涅耳透镜，检测区域为球形，有效警戒距离为 12 15m，方向角为 85 度。当红外警戒区内无移动物体时，传感器无输出信号，报警电路不工作；当有人闯入警戒区时，只要人体移动，其辐射出的红外线便会被热释电红外传感器所接收，并输出微弱的电信号。该信号经运算放大器 A1和 A2 放大后，会输出一个较强的电信号。再输送给由 A3 和 A4 组成的双限电压
9、比较器。具体电路如图 2 所示：图 2 热释电传感器检测电路4、DYP-ME003 人体感应传感器图 2 所示电路比较繁琐，调试难度也较大。目前市场上有集成红外人体感应传感器，将热释电传感器、菲涅耳透镜和调理电路集成在一个模块上，可以实现 5 伏电压供电，性能稳定，使用方便。DYP-ME003 人体感应传感器就是这样一款基于红外线技术的自动控制产品，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品中。其功能特点： 全自动感应：人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。 光敏控制（可选择，出厂时未设）：可设置
10、光敏控制，白天或光线强时不感应。 温度补偿(可选择，出厂时未设)：在夏天当环境温度升高至 3032，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。 两种触发方式：a. 不可重复触发方式 :即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变为低电平；b.可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。 具有感应封锁时间(默认设置:2.5S 封锁时间)：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平
11、） ，可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。 工作电压范围宽：默认工作电压 DC4.5V-20V。 微功耗：静态电流#include #include 1602.h#include dht.h#include 2402.h#include DS1302.h(2) 管脚定义sbit Led_Alert=P36; /报警灯sbit In_Alert=P21; /报警信号输入sbit Beep=P20; /蜂鸣器sbit Key_Up = P32;sbit Key_Down = P35;sbit Key_Set = P33;sbit Key_Review = P34;(
12、3) 常量、变量定义和函数声明/定义标识volatile bit FlagStartRH = 0; /开始温湿度转换标志volatile bit FlagKeyPress = 0; /有键按下标志volatile bit FlagAlert = 0; /报警状态标志volatile bit FlagReview = 0; /查询标志/定义温湿度传感器用外部变量extern U8 U8FLAG,k;extern U8 U8count,U8temp;extern U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;extern
13、U8 U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;extern U8 U8comdata;extern U8 count, count_r;/温湿度传感器用变量U16 temp;S16 temperature, humidity;U16 RHCounter;/按键响应用变量U8 keyvalue, keyUp, keyDown, keySet, keyReview;U8 FlagSet; /DS1302 时钟用变量SYSTEMTIME CurrentTime;uchar y
14、ear, month, day, hour, minute, second;/报警及存储用变量/char * pSave;/字符串显示用变量uchar str16 = ;uchar AlertDate9=00-00-00, AlertTime9=00:00:00;uchar hide;/函数声明void int2str(int x, char* str);void Delay1ms(unsigned int count);void Data_Init();void Timer0_Init();void Timer0_ISR () ;void SaveAlert();void LoadAlert
15、();void KeyProcess(uint num);(4) 各子程序/整型转字符串的函数，转换范围 0-65536void int2str(int x, char* str) int i=1; int tmp=10; while(x/tmp!=0) i+; tmp*=10; tmp=x; stri=0; while(i1) str-i=0+(tmp%10); tmp/=10; str0=tmp+0; void Delay1ms(unsigned int count)unsigned int i,j;for(i=0;i= 450)FlagStartRH = 1;RHCounter = 0;
16、/设定闪烁标志 if (hide = 1) hide = 0;else hide = 1;/存入报警日期时间void SaveAlert()wrteeprom(0, year); DELAY(1500);wrteeprom(1, month); DELAY(1500);wrteeprom(2, day); DELAY(1500);wrteeprom(3, hour); DELAY(1500);wrteeprom(4, minute); DELAY(1500);wrteeprom(5, second); DELAY(1500);/载入报警日期时间void LoadAlert()uchar value;val
