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1、基于PLPC单片机的双路控制热释电红外报警器 作者: 日期:摘 要该系统是利用单片机控制的双路热释电红外报警装置,两路红外探头被动式接收信号,经过滤波、放大后送进单片机进展A/D处理,产生触发报警信号触发报警。这里采用的是8位高速A/D转换速度快,提高报警的灵敏度。该报警装置采用这种双路A/D读取信号方式比以往比拟式报警器更具灵活性和可靠性。采用的是被动式接收更具有报警的隐蔽性的优点,闲时还可将单片机设置为低功耗状态,更加节能。关键词: 双路控制;P89LPC915单片机 A/D模块; 抗干扰 低功耗 ;菲涅尔透镜P89LPC915 Microcontroller Based Dual con
2、trol of pyroelectric infrared alarmStudent:ZENG Xiang-ning Teacher:CHEN Xiao-huiAbstract:The system is microprocessor controlled dual use of pyroelectric infrared alarm device. Two passive infrared sensor to receive signals. After filtering, amplification sent to the microcontroller A / D processing
3、, generate an alarm signal is triggered alarm. Used here is 8-bit high speed A / D conversion speed, increase the sensitivity of the alarm. The alarm device using this dual A / D read signal manner than the previous comparative alarm more flexibility and reliability. Passive reception using the more
4、 subtle advantages of the alarm, leisure microcontroller can also be set to low power state, more energy.Key words: Dual Control;P89LPC915 Microcontroller;A / D Module;Interference;Low power consumption;Fresnel lens目 次摘 要IAbstractII1 课题背景1红外线定义11.2 红外线的应用11.2.1 红外线的物理特性11.2.2 红外传感器21.2.3 主要应用领域22 系统
5、总体设计32.1 系统设计原理32.2 热释电红外传感器简介32.3 PIR传感器的构造工作原理32.4 多视场菲涅尔光学镜52.4.1 菲涅尔透镜根本原理52.4.2 菲涅尔透镜的应用52.5 P89LPC915单片机介绍62.5.1 P89LPC91单片机构造62.5.2 P89LPC91单片机时钟62.5.3 P89LPC91单片机A/D模块72.5.4 I/O口配置82.5.5 P89LPC91单片机管脚82.6 LM358集成运放简介11稳压电源芯片简介122.8 7805电源稳压芯片简介133 系统硬件设计143.1 信号采集处理模143.2 信号放大模块153.3 单片机控制电路
6、153.4 LED灯电路163.5 蜂鸣器电路163.6 电源电路173.7 完整实物设计图174 软件设计局部204.1 程序总体设计局部204.2 对触发信号的程序处理215 调试与功能测试分析225.1 触发电平的设置对报警器灵敏度的影响225.2 双路控制对报警器的影响225.3 功能实现分析226 结论23致 谢24参考文献25附录1 元件清单表26附录2 系统主程序26附录3 A/D转换程序28附录4 系统总体设计电路图31引言:随着社会的飞速开展,入室盗窃成为人们日益关心的问题。每年为此而丧失的财物不计其数。现代防盗方式主要为防盗门防盗锁、防盗窗,然而这类防盗设备主要是以增加盗贼
7、入室的难度来到达防盗的目的。这种单纯的机械类设备,在较长时间无人环境下,防盗效果往往不尽如人意,所以人们需要越来越多的新防盗系统来确保自己财物的平安。至此,红外报警系统越来越受到人们的喜爱,各类红外报警器也随之出现在人们的面前,但是现在市场上大多防盗报警器都是主动式比拟多,制作相对繁琐,价格也较贵。该设计采用的是被动式热释电红外报警,被动式报警提高了报警装置的隐蔽性。器制作简单,本钱低廉,性能稳定,故而受到广用户的喜爱,逐渐成为报警系统中的应用的主流。1 课题背景红外线定义红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,由德国科学家霍胥尔于1800年发现,又称为红外热辐射,他将太阳光用三棱镜分解开,
8、在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计,试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现,位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论:太阳光谱中,红光的外侧必定存在看不见的光线,这就是红外线。也可以当作传输之媒界。 太阳光谱上红外线的波长大于可见光线,波长为0.751000m。红外线可分为三局部,即近红外线,波长为(0.75-1)(2.5-3)m之间;中红外线,波长为(2.5-3)(25-40)m之间;远红外线,波长为(25-40)l000m 之间。1.2 红外线的应用 红外线的物理特性 1有热效应2穿透能力强 红外传感器 红外传感系统是利用红外为介质的测量系统,按照功能可以分为五类:1辐射类,用
9、于辐射和光谱测量;2搜索和跟踪系统,用于搜索和跟踪红外目标,确定其空间位置并对其运动进展跟踪;3热成像系统,可产生整个目标红外线辐射的分布图像;4红外测距和通信系统;5混合系统,是指以上各类系统中的两个或者更多的组合。红外传感器根据探测机理可分为:光子探测器基于光电效应和热探测器基于热效应。 主要应用领域红外探测器应用可以用于非接触式的温度测量,气体成分分析,无损探伤,热像检测,红外遥感以及军事目标的侦察、搜索、跟踪和通信,医疗,防盗等。2 系统总体设计该系统主要包括总体设计、硬件设计和软件设计等局部。硬件设计局部主要有:信号采集电路设计,信号放大电路设计,滤波电路设计,系统控制电路设计,电源
10、电路设计。软件主要是对信号的A/D处理,定时控制掉电节能模式,报警触发处理方式等。2.1 系统设计原理 该系统主要是通过由红外探测器检测出移动着的人体发出的红外线,并能检测出移动时的红外能量变化,将其转化成低频信号,经适当放大滤波后,进展A/D转换,再通过单片机对信号进展判断和作出报警控制。系统框图如下列图2-1所示:透镜 红外传感器放大器滤波器A/D转换单片机报警装置置电源 图 2-1 总体设计框图2.2 热释电红外传感器简介 热释电红外传感器PIR是80年代开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出的红外线而输出电信号的装置。它是常用入侵防盗系统组成局部。它能以非接触形式检测
11、出人体辐射出红外线能量的变化,并将其转化成电压信号输出。将这个电压信号加以放大后,便可以驱动各种控制电路1。2.3 PIR传感器的构造工作原理热释电红外传感器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。传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反,环境背景辐射对两个热释元件几乎具有一样的作用,使其产生释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测区域内,人体红外辐射通过局部镜面聚焦,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,经信号处理而报警。人体都有恒定的体温,一般在37度,所
12、以会发出特定波长10M左右的红外线,被动式红外探头就是靠探测人体发射的10M左右的红外线而进展工作的。人体发射的10M左右的红外线通过菲涅尔透镜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,这种元件在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,后续电路经检测处理后就能产生报警信号2。其内部构造和引脚功能如下,图2-3和2-4:图 2-2 传感器内部构造图 2-3 功能引脚2.4 多视场菲涅尔光学镜 菲涅尔透镜根本原理 其工作原理十分简单:假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学外表如:透镜外表,拿掉尽可能多的光学材料,而保存外表的弯曲度。另外一种理解就是,透镜连续外表
13、局部“坍陷到一个平面上。从剖面看,其外表由一系列锯齿型凹槽组成,中心局部是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同,但都将光线集中一处,形成中心焦点,也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜,把光线调整成平行光或聚光。这种透镜还能够消除局部球形像差。 菲涅尔透镜的应用由于人体辐射的红外线能量相当弱,因而,只采用热释电红外传感器组装的探测器,其探测距离一般为1-2米。为了提高其探测灵敏度和探测距离,可以在传感器的前面加装菲涅尔透镜。菲涅尔透镜的特殊构造使得其对变化的红外信号产生一个“高灵敏感应区和“盲区交替出现的红外场,使进入传感器的红外线呈脉冲状态,提高了探头的灵敏度,扩大探测
14、距离。装调时,需要反复调节传感器和菲涅尔镜片的间距,使作用距离最大。总的来说菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用,即将热释红外信号折射反射在PIR上,第二个作用是将探测区域内分为假设干个明区和暗区,使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。其外观如下列图2-4图 2-4 菲涅尔透镜 2.5 P89LPC915单片机介绍2.5.1 P89LPC91单片机构造P89LPC915是PHILIPS旗下LPC系列的一款单片机,适合于许多要求高集成度、低本钱的场合,可以满足多方面的性能要求。 P89LPC915单片机是14管脚的带8位A/D转换的飞利浦公司生产的单片机,14个管脚中出去电源和接地两个管脚,选用内部复位时剩余12管脚均为I/O口,分为P0和P1口。当操作频率为12MHz时,除乘法和除法指令外,高速80C