热释电红外报警系统的设计

电子与信息工程学院本科毕业论文论文题目：热释电红外报警系统的设计摘要I摘要利用热释电红外传感器的红外辐射与红外探测的原理，设计的一种新型探测器，测量范围广,响应速度快,灵敏度高，抗干扰能力强，安全可靠。当检测到有被测物体进入测量范围时，系统自动发出声光报警信号，等待一段延迟时间后自动消除报警信号，也可手动解除报警信号。并且能够检测人数及控制人数的最大容量，当探测头探测到有人经过时,系统自动计数加一，并通过键盘控制最大容量人数，如果探测到的人数超过最大容量人数时则发出自动报警信号，并通过LED显示检测到的人数与最大容量报警人数。关键词：热释电传感器；声光报警；单片机IIABSTRACTUsingtheprincipleofpyroelectricinfraredsensor’sinfraredradiationandinfrareddetection，Designedanewdetector，widemeasurementrange，fastresponse，highsensitivity，anti-interferenceabilityandreliable.Whendetecthavemeasuredobjectsenterdthemeasuringrange，thesystemautomaticproducesoundandlightalarmsignals，waitsometimesautomaticeliminatethealarmsignal，suremanualcando.Detectionandcontrolthenumberofthemaximumpeople.Whenprobedsomeoneenter，thesystemautomaticcountplusone，bykeyboardcontrolthenumberofpeople.Ifprobedthepeoplemorethanthemaximum，havealarmsignals.ThroughtheLEDshowthenumberofdetectedpeople.KEYWORDS:Pyroelectricinfraredsensor;Soundandlightalarmsignals;SCM目录III目录1、绪论.................................................................11.1研究的意义........................................................11.2发展的现状及特点..................................................11.3研究的目的........................................................12、应用元件的介绍.......................................................12.1热释电传感器的原理................................................12.1.1红外测温的特点................................................12.1.2红外测温的原理................................................12.2热释红外传感器的结构..............................................22.3菲涅尔透镜........................................................43、总体电路设计.........................................................13.1系统组成..........................................................13.2单片机系统........................................................33.3热释电传感器的电路分析及设计......................................33.3.1高低通放大器...................................................33.3.2电压比较器....................................................43.3.3开关电路......................................................53.3.4延时电路......................................................53.4执行电路..........................................................63.5键盘控制电路设计..................................................63.6LED电路设计.......................................................84、软件设计............................................................104.1主控程序.........................................................104.2键盘扫描程序.....................................................114.3动态显示程序设计.................................................12IV4.4系统的总程序.....................................................135、系统调试............................................................185.1硬件调试.........................................................185.2软件调试.........................................................195.3调试规则.........................................................196、小结与展望..........................................................206.1结论.............................................................206.2展望.............................................................21致谢...................................................................25参考文献...............................................................26附录...................................................................2901、绪论11、绪论1.1研究的意义随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。1.2发展的现状及特点目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射／接收以及微波等技术为基础。而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比，具有如下特点：●不需要用红外线或电磁波等发射源。●灵敏度高、控制范围大。●隐蔽性好，可流动安装。1.3研究的目的为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。本设计在以前的防盗器基础上进行了很大的改进，不但可以用于单一的住宅区，也可以用于比较大规模住宅区的防盗系统，它的工作性能好，不易出现不报和误报现象，安全可靠。不仅如此，它使用了单片机做信号处理器，这样有利于与计算机相连接，利用计算机统一管2理，使整个小区的住户基本情况、资料等在计算机内存储起来，方便来访人的查询和保安人员的统一管理。02、应用元件的介绍12、应用元件的介绍2.1热释电传感器的原理当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度。热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器，能够利用红外辐射与红外测温的原理来进行探测。2.1.1红外测温的特点红外测温属非接触式测温，是测温技术中的主要手段，其特点是测温范围广，响应速度快和不明显破坏被测对象温度场，因而广泛应用于工业、农业、交通等领域。非接触红外测温有以下几点优点：（1）测量时不干扰被测温场，不影响温场分布，从而具有较高的测温准确度。（2）测温范围宽。（3）探测器的响应时间短，反应速度快，易于快速与动态测量。（4）不必接触被测物体，操作方便。（5）可以确定微小目标的温度。2.1.2红外测温的原理红外测温是通过探测物体表面发射的能量来测量其温度，由物理学可知，处于绝对温度（－273.15℃）以上的任何物体，都要释放热能，而红外辐射温度计测量其中与温度有关波长范围内的热能，并将其转换成与温度成比例的电信号，由此测出其温度。据斯蒂芬－波兹曼常数，绝对黑体其温度T与辐射能之间的关系为：544033215KETCh（2-1）2其中：为蒂芬－波兹曼常数，其值为5.6697×10-12w/cm2，T4为黑体的温度；E0为黑体辐射能。实际中大多数物体为非黑体，其热辐射公式为：0EE（2-2）其中：E为物体在一定温度下的辐射能力；E0为与E在同一温度下的黑体辐射能力;ε为黑度系数，表示物体的发射能力接近黑体的情况，其值在0～1之间。由（2-2），任何物体只要温度不是绝对零度都在不断地发射红外辐射，物体的温度越高，辐射的功率就越大，只要知道物体的温度和它的比辐射率，就可算出它所发射的辐射功率。所以如果能量出物体的辐射功率，则可确定它的温度[1]。2.2热释红外传感器的结构红外探测器是热释红外传感器的重要组成部分。它可以分成热释电探测器和光子探测器两大类：其中，热释电探测器是电效应工作的探测器，其响应速度虽不如光子型，但由于它可在室温下