基于红外线报警系统的研发

基于红外线报警及自动拨号家居防盗系统

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2011年06月23日

目录

1 绪论 (1)

1.1 本课题的国内外的研究现状及研究意义 (1)

1.2 红外报警技术简介 (1)

1.2.1主动式报警技术 (2)

1.2.2被动式报带技术 (2)

2 主要元器件的选择与简介 (5)

2.1 系统中微处理器的选择 (5)

2.2 AT89C52芯片简介 (6)

2.3 LP8072C热释电红外控制电路 (9)

3 硬件系统设计 (13)

3.1 红外防盗报警系统的硬件设计 (13)

3.2 声光报警电路的设计 (14)

3.3电话自动拨号报警电路的设计 (15)

3.4 系统工作原理 (15)

3.5 系统总的电路图 (15)

4 软件系统设计 (16)

4.1主控模块程序设计 (16)

4.2 系统开发所采用的编程与调试平台 (17)

4.3主要程序编程 (18)

5系统调试与试验 (20)

5.1 软件调试 (20)

5.2 系统调试 (21)

6 结束语与心得体会 (21)

7参考文献 (21)

摘要:随着科学技术的不断发展和人们生活水平的不断改善，人们对私有财产的保护手段在不断的增强，对防盗设施提出了新的要求。本文介绍了基于AT89C52单片机，与人体热释电红外传感器及电话接口结合，通过软件编程，实现电路功能。要求利用红外线传感器的感应作用，实现一旦有人闯入监控区域，蜂鸣器报警，电话机自动拨号.文中给出硬件与软件设计的具体实现方法。

关键词：人体热释电红外传感器；AT89C52单片机；自动拨号

1 绪论

1.1 本课题的国内外的研究现状及研究意义

随着社会的不断进步和科学技术不断发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护手段在不断的增强，对防盗设施的智能化提出了新的要求。本设计就是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。它在以前的防盗器基础上进行了很大的改进，由于使用了单片机做信号处理器，不但可以用于单一的住宅区，也可以用于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。

在我国，目前市面上报警器主要有压力触发式防盗报警器开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。本系统采用了人体热释电红外传感器，在人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器因其价格低廉、制作简单、成本低，安装比较方便，防盗性能比较稳定，灵敏度高、安全可靠等特点，备受广大家庭用户的欢迎。而且防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。

1.2 红外报警技术简介

红外传感技术可分为主动式传感技术和被动式传感技术。因此红外报警器又分为主动式红外报警器和被动式红外报警器。

1.2.1主动式报警技术

主动式红外报警器是由发射和接收装置两部分组成，如图1.1所示。

红外发射机驱动红外发光二极管发出一束调制的红外光束。在距发射机一定距离处，与之对准放置一红外接收机。它通过光敏晶体管接收发射端发出的红外辐射能量，并经过光电转换将其转换为电信号。此电信号经过适当的处理再送往报警控制器电路。分别在收、发端放置一光学透镜，将红外光聚集成较细的平行光束，以使红外光的能量能集中传送。采用调制的红外光源具有以下几个优点：（1）降低电源的功耗。

（2）使红外探测器具有较强的抗干扰能力，提高了工作的稳定性。

红外光束构成了一道人眼看不见的封锁线，当有人穿越或阻挡这条红外光束时，接收机输出的电信号强度就会发生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。

1.2.2被动式报带技术

被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源，本身不向外界发射任何能量，而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射，因此才有被动式之称。被动式红外探测器是利用热释电效应进行探测的。

1.2.2.1自然界物体的红外辐射特性

自然界的任何物体，只要温度高于绝对零度（273℃），总是不断地向外发出红外辐射，并以光的速度传播能量。物体向外辐射红外辐射的能量与物体的温度和红外辐射的波长有关。假定物体发射红外辐射的峰值波长为几，，它的温度为T，则辐射能量等于红外辐射的峰值波长戈与物体温度T的乘积。这一乘积为一常数，即：

物体的温度越高，它所发射的红外辐射的峰值波长越小，发出红外辐射的能量也越大。

1.2.2.2热释电效应

被动式红外探测器又称为热释电红外探测器，其主要工作原理便是热释电效应。热释电效应是指如果使某些强介电质材料(如钦酸钡、钦错酸铅P(zT)等)的

表面温度发生变化，则随着温度的上升或下降，材料表面发生极化，即表面上就会产生电荷的变化，从而使物质表面电荷失去平衡，最终电荷变化将以电压或电流形式输出。

在热释电红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器P(TR)， PTR能将红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用。另一个是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜是一种由塑料制成的特殊设计的光学透镜，它用来配合热释电红外线传感器，以提高接收灵敏度。用菲涅尔透镜配合放大电路将信号放大60一70db，就可以检测10一20m处人的活动。

热释电传感器具有自极化效应，晶体处于低于Curie温度的恒温环境时，其自极化强度保持不变，即极化电荷面密度保持不变。这些极化电荷被空气中的带电粒子中和，当红外辐射入射晶体，被晶体吸收后，晶体温度升高，自极化强度变小，即电荷面密度变小。这样，晶体表面存在多余的中和电荷，这些电荷以电压或电流的形式输出，该输出信号可用来探测辐射。相反，当截断该辐射时，晶体温度降低，自极化强度增大，由相反方向的电流或电压输出。

1.2.2.3热释电红外传感器的基本结构

热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。按照探测元的数目来分，热释电红外传感器有单元、双元和四元等几种，用于人体探测的红外传感器采用双元或四元式结构。按照热释电红外传感器的用途来分，有以下几种：用于测量温度的传感器，它的工作波长为（1－20）纳米;用于火焰探测的传感器，它的工作波长为0.435+/-0.15纳米;用于人体探测的传感器，它的工作波长为7－15脚。图1.2是一个双探测元的热释电红外传感器的结构示意图。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的在于消除因环境温度和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理，使传感器起到补偿作用。当人体处于静止状态时，两元件极化程度相同，相互抵消;当人体移动时，两元件极化程度不同，净输出电压不为0，从而达到探测移动人体的目的。