目 录
摘 要 ......................................................................................................................................... I Abstract ...................................................................................................................................... II 前 言 ...................................................................................................................................... III 第1章 绪论 .............................................................................................................................. 1 1.1 课题背景 ......................................................................................................................... 1 1.2 目的和意义 ..................................................................................................................... 1 1.3 发展现状 ......................................................................................................................... 2 第2章 红外线 .......................................................................................................................... 4 2.1 红外线简介 ..................................................................................................................... 4 2.1.1 红外线 ...................................................................................................................... 4 2.1.2 红外辐射 .................................................................................................................. 4 2.1.3 红外辐射原理 .......................................................................................................... 4 2.2 红外技术 ......................................................................................................................... 5 2.2.1 红外技术定义 .......................................................................................................... 5 2.2.2 红外技术的发展史 .................................................................................................. 5 2.2.3 红外技术的影响 ...................................................................................................... 7 2.2.4 红外技术的发展趋势 .............................................................................................. 7 第3章 红外探测器 .................................................................................................................. 8 3.1 红外探测器 ..................................................................................................................... 8 3.2 红外探测器原理及分类 ................................................................................................. 8 3.2.1 红外探测器原理 ...................................................................................................... 8 3.2.2 红外探测器分类 ...................................................................................................... 9 3.2.3 被动红外报警探测器 ............................................................................................ 10 3.2.4 系统时钟的设计 .................................................................................................... 10 第4章 主要元器件介绍 ........................................................................................................ 12 4.1 单片机AT89C2051 ...................................................................................................... 12 4.2 电源电路 ....................................................................................................................... 14 4.2.1 固定三端稳压器 .................................................................................................... 14 4.2.2 78系列应用电路 .................................................................................................... 14 4.2.3 78系统L05 ............................................................................................................ 14 4.3 555定时器 ..................................................................................................................... 15 4.3.1 555定时器简介 ...................................................................................................... 15 4.3.2 555时序电路的电路结构和逻辑功能 .................................................................. 16 4.3.3 555定时器的应用 .................................................................................................. 17 4.4 COMS反相器结构电路及其工作原理 ........................................................................ 19 4.4.1 COMS反相器 ......................................................................................................... 19 4.4.2 反相器CC4069 ...................................................................................................... 20 4.4.3 CC4069其他应用 ................................................................................................... 20
4.4.4 模拟声响发生器(扬声器) ..................................................................................... 21 4.5 传感器组成 ................................................................................................................... 21 4.6 红外发光二极管 ........................................................................................................... 22 第5章 声光报警电路 ............................................................................................................ 23 5.1 555定时器组成的声光报警电路 ................................................................................. 23 5.1.1 LCD显示模块测试 ................................................................................................ 23 5.1.2 接收器原理图：AT89C2051红外接收电路图 ................................................... 23 第6章 单片机控制红外防盗报警系统 ................................................................................ 25 6.1 实验装置 ....................................................................................................................... 25 6.2 硬件电路 ....................................................................................................................... 25 6.3 软件设计 ....................................................................................................................... 26 6.4 系统调试 ....................................................................................................................... 28 第7章 结果分析 .................................................................................................................... 29 7.1 PCB板的制作 ............................................................................................................... 29 7.2 制作与调试 ................................................................................................................... 29 第8章 防盗报警器误报的分析与解决方法 ........................................................................ 32 8.1 防盗报警器故障引起的误报警 ................................................................................... 32 8.2 报警器设计引起的误报警 ........................................................................................... 32 8.3 报警器安装引起的误报警 ........................................................................................... 32 8.4 用户使用不当引起的误报警 ....................................................................................... 33 8.5 环境引起的误报警 ....................................................................................................... 33 结 论 ...................................................................................................................................... 34 致 谢 ...................................................................................................................................... 35 参考文献 .................................................................................................................................. 36 附录A ...................................................................................................................................... 37 附录B ...................................................................................................................................... 41
哈尔滨理工大学远东学院学士学位论文 红外线安全防盗报警系统的设计
摘 要
随着国民经济的发展,社会安全保障的需要,电子报警这门综合技术正在不断地发展。与同时，红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，由于红外线是不可见光，因此用它进行红外探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜均能使用，而且其抗干扰能力强。防盗报警系统利用单片机控制技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施。本设计正是基于此，设计了主动式、被动式红外防盗报警系统。
本文系统地介绍了红外线防盗系统的基本原理、组成框图，详细地叙述了红外技术的发展及应用，描述了各项元器件的原理及构造，并给出部分基本电路。本文还细致地描述了利用单片机控制的软件流程、程序设计及调试，罗列了防盗报警器误报的分析及解决方法。
关键词：红外探测 单片机 声光报警
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哈尔滨理工大学远东学院学士学位论文 Infrared anti-theft security alarm system design
Abstract
Along with the development of national economy, social security needs, electronic alarm this comprehensive technology is developing. And at the same time, infrared technology has become advanced science and technology, the important part due to the infrared is not visible light, and therefore use it for infrared detection monitoring, has the good concealment, day and night, and all can use its anti-interference ability. Anti-theft alarm system using single-chip microcomputer control technology, automatic detection occurred in protection monitoring area, have a warning signal intrusive behavior and suggest the regional parts, happened alarm display may take countermeasures system. Once, accidents, they can pass the acousto-optic alarm signal in security control center show crash site, make to quickly take emergency measures. This design was based on this, design the active and passive infrared anti-theft alarm system.
This paper introduces the basic principle of infrared alarm systems composed diagram, detailed, account of the infrared technology development and application of the various components, describes the principle and structure, and gives some basic circuit. This paper also careful to describe the microcontroller control software process, program design and commissioning, listing the alarm system misstatement analysis and solution.
Keywords : Infrared detection microcontroller sound-light alarm
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哈尔滨理工大学远东学院学士学位论文 前 言
科技发展到今天，人们的生活中涌现出各种各样的科技产品，各种各样的电子产品更是花样百出、遍及人们生活中的每一部分。现在人们更是感觉到了科技给人们带来的巨大发展，科学技术作为第一生产力，在人类社会的发展中起了很大的推动作用，人类从原始向先进的发展都伴随着科学的发展，从原始的手工到现在的智能控制都是科技发展的结果，先进的科技能减轻人体劳动量、能更合理地利用时间完成任务，可以说科技的微小发展都会给人类带来很大的好处。当代生活中的人们越来越感觉到了社会的飞跃发展，科技的飞速发展给人们很多实惠、生活、学习、工作中都渗透着科技，都能明显地感受到它发展地威力。安全防范技术是以电子技术为主体的一门综合性技术。它的特点是灵敏度高、反映迅速、具有极高的准确性、可靠性、客观性及时间上的连续性。随着国民经济的发展,社会安全保障的需要,电子报警这门综合技术也在不断地发展。
有一个安定、和谐的家庭氛围和社会气息是人们的基本要求，在无人看守的家庭、银行、仓库、商店、重要财经部门等一些重要的部门实施自动监测报警的要求就变得更必要、更重要了，它会使家庭、银行等重要部门的财产免受损失。针对这一要求人们研制了一系列自动报警系统。如有门磁式、触摸式、红外线监测等自动报警系统,报警器为人们解决了不少问题.但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司财政机构。由于红外线是不见光，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。红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，它在各领域都得到广泛的应用。由于它是不可见光，因此用它作防盗监控报警器，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜均能使用，而且抗干扰能力强防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施。本设计正是基于此，设计了主动式、被动式红外防盗报警系统。
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第1章 绪论
随着经济的发展，人们对防盗、防劫、防火保安设备的需求量大大增加。针对偷盗、抢劫、火灾、煤气泄漏等事故进行检测和报警的系统，其需求也越来越高。本设计运用单片机技术设计了一新颖红外线防盗报警器。而本设计中的输入部分主要是各种各样的传感器。不同类型的探测器用不同的手段探测各种入侵行为；不同作用的传感器，也可检测出不同类型的情况。
本章节主要介绍了本设计的选题背景、目的意义、解决方法。
1.1 课题背景
单片机现在已越来越广泛地应用于智能仪表、工业控制、日常生活等很多领域，可以说单片机的应用已渗透到人类的生活、工作的每一个角落，这说明它和我们每个人的工作、生活密切相关，也说明我们每个人都有可能和有机会利用单片机去改造你身边的仪器、产品、工作与生活环境。
红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，他在各领域都得到广泛的应用。由于他是不可见光，因此用他做防盗报警监控器，具有良好的隐蔽性，白天黑夜均可使用，而且抗干扰能力强。这种监控报警装置广泛应用与博物馆、单位要害部门和家庭的防护。
通常红外线发射电路都是采用脉冲调制式。红外接收电路首先将接收到的红外光转换为电信号，并进行放大和解调出用于无线发射电路的调制信号。当无人遮挡红外光时，锁相环输出低电平，报警处于监控状态；一旦有人闯入便遮挡了红外光，则锁相环失锁，输出高电平，驱动继电器接通无线发射电路，监控室便可接收到无线报警信号，并可区分报警地点。
当我们考虑的范围广一点：若是在小区每一住户内安装防盗报警装置。当住户家中无人时，可把家庭内的防盗报警系统设置为布防状态，当窃贼闯入时，报警系统自动发出警报并向小区安保中心报警。周界报警系统：在小区的围墙上设置主动红外对射式探测器，防止罪犯由围墙翻入小区作案，保证小区内居民的生活安全。
有的防盗报警系统还连有上位机。将探测器发回的现场信号按防区的类型与主机的工作状态(布防、撤防)作出逻辑判断，进而发出报警。一个防盗系统的功能主要体现在报警主机的功能上。
1.2 目的和意义
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。
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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。
1.3 发展现状
目前，国内市场上的防盗报警系统大部分是国外品牌，如：早期的美国安定保、C&K、日本艾礼富、以色列EL等，近几年进入中国市场的加拿大枫叶、德国博世、美国GE等，这些厂商无论是在资金和技术上，都具备很强的优势，对国内厂商的发展形成巨大的竞争压力；国内防盗报警产品厂商发展时间比较短，真正取得长足发展也是在2000年以后，特别是在2004年国内有些厂商迅速成长，投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大。但是与国外厂商相比还有很大差距。
现阶段，大部分工程商安装防盗报警产品时倾向于国外品牌，其中，安装的国外产品主要来自美国、日本和韩国，这三个国家的产品占据我国报警市场的近80%的市场份额。这主要是因为，在产品供给市场上，绝大部分国外品牌来自美国和日韩，防盗报警产品在这些国家的发展已经非常成熟，产品功能稳定、性能完善，再加上进入我国是时间较早，所以在我国市场上占有相当大的份额。
现阶段国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射和接收以及微波等技术为基础。而这里所涉及的被动式报警器则采用了美国的传感元件—热释电传感器。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。随着国家智能化小区建设的推广，防盗系统已成为智能小区的必需设备。利用单片机控制技术和无线网络技术，开发一种具有联网功能的智能无线防盗系统，并开发相关的传感器。采用无线数据传输方式，不需重新布线，特别适用于已装修用户及布线不方便的场合。
系统的信号发射部分主要采用热释电红外传感器，目前红外传感器有热释电型和量子型两种。其中热释电型是基于温度测量的工作方式。一般采用LiTaO3作为热释电材料，它在温度限定范围内稳定性好且价格低廉。LiTaO3热释电材料处于自发极化状态。当红外线入射吸收后，结晶的温度改变，自发极化也发生变化结晶表面的电荷变得不平衡。把这种不平衡电荷以电压变化的形式取出，便可检测红外线。因此，热释电材料只有在温度变化时才产生电压。如果红外线一直照射，无不平衡电荷，电压的变化为零。没有红外线照射时，结晶表面电荷同样呈现为不平衡状态。热释电红外传感器因红外线照射(或遮挡)而产生(或失去)热量才有输出，因此，从原理上讲，它和波长没有什么关系，但应选用合适测定波长的滤光器作为窗口材料，才能实现其应有的功能。
量子型红外传感器的特点是检测灵敏度高，响应速度快，响应的灵敏度与波长有关。
信号接收部分采用的是AT89C2051单片机，现在常规的单片机普遍都是将中央处
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理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。
此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。
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第2章 红外线
2.1 红外线简介
2.1.1 红外线
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，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。红外线具有：1.有热效应2.穿透云雾的能力强因此得到结论：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0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm之间；远红外线，波长为6.0～l000μm之间。“555”时基集成电路A1与外围元件构成了自激多谐振荡器,其振荡频率约为30kHz,占空比为1:10„远红外线的功能简介。
2.1.2 红外辐射
红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波(电磁辐射)。1666年，英国物理学家I.牛顿发现，太阳光经过三棱镜后分裂成彩色光带──红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。1800年，英国天文学家F.W.赫歇耳在用水银温度计研究太阳光谱的热效应时，发现热效应最显著的部位不在彩色光带内，而在红光之外。因此，他认为在红光之外存在一种不可见光。后来的实验证明，这种不可见光与可见光具有相同的物理性质,遵守相同的规律,所不同的只是一个物理参数──波长。这种不可见光称为红外辐射，又称红外光、红外线。
17～18世纪，许多物理学家认为，光(包括红外光和紫外光)具有波动的性质,有一定的传播速度,波长是它的特征参数并可以测量。可见光的彩色不同，反映了它们的波长不同。紫光的波长最短，红光的波长最长，红外辐射的波长则更长，紫外光的波长比紫光更短。1864年，英国物理学家J.C.麦克斯韦从理论上总结了当时已有的电磁学规律,提出了存在电磁波的可能性,它的传播速度可用纯电学量计算出来。后来的实际测量证明，其传播速度就是光速。因而猜想，光波就是电磁波。1887年，德国科学家H.R.赫兹用实验证实了这一猜想。已知带电体受到扰动就发射出电磁波。扰动越强烈，发射出电磁波的能量就越大，波长就越短。
2.1.3 红外辐射原理
在某些应用现场，检测器要接触被测物是不实际或者是不可能的。而红外检测器可以在短时间内远距离测量温度，因此在某些情况下它是非常实用的。辐射原理 所有的物体都是由不断震动的原子构成的，高能量的原子震动频率越高。所有微粒的震
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动，包括这些原子，生成电磁波谱。物体的温度越高，它的震动就越快，因此光谱的辐射能量就越高。结果，所有物体都不停的以自身的波长频率向外辐射，而其波长和频率又取决于物体自身的温度和它的光谱比辐射率。视觉范围比率和到直径距离的比率 视觉范围是指仪器操作的角度，它是由该个体的视度所决定的。视觉范围是仪器和目标物距离与目标物直径的比率。目标物越小，你就应该靠它更近一些。当目标物的直径很小时，那么将温度计靠目标物近一些就显得很重要，这样可以确保只是在测量该目标物，而不包括周围环境。视度操作D：S是指视点直径距离的比率，它包括目标物前面最大限度接受辐射的90%。激光可视激光点是用来显示测量区域的点，而不是散发出某种东西要测量。
2.2 红外技术
2.2.1 红外技术定义
红外技术是研究红外辐射的产生、传播、转化、测量及其应用的技术科学。红外技术的内容包含四个主要部分：
1. 红外辐射的性质，其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的分布；辐射在媒质中的传播特性--反射、折射、衍射和散射；热电效应和光电效应等。
2. 红外元件、部件的研制，包括辐射源、微型制冷器、红外窗口材料和滤光电等。
3. 把各种红外元、部件构成系统的光学、电子学和精密机械。
4. 红外技术在军事上和国民经济中的应用。由此可见，红外技术的研究涉及的范围相当广泛，既有目标的红外辐射特性，背景特性，又有红外元、部件及系统；既有材料问题，又有应用问题。与红外线相关的技术还有：探测技术;精确制导技术;光电子技术；先进材料技术。
2.2.2 红外技术的发展史
自从1800年英国天文学家F·W·赫歇尔发现红外辐射至今，红外技术的发展经历了将近两个世纪。从那时开始，红外辐射和红外元件部件的科学研究逐步发展，但发展比较缓慢，直到1940年前后才真正出现现代的红外技术。当时，德国研制成硫化铅和几种红外透射材料，利用这些元、部件制成一些军用红外系统，如高射炮用导向仪、海岸用船舶侦察仪、船舶探测和跟踪系统机载轰炸机探测仪和火控系统等等其中有些达到实验室试验阶段，有些已小批量生产，但都未来得及实际使用。此后，外国、英国、前苏联等国竞相发展。特别是美国，大力研究红外技术在军事方面的使用。目前，美国将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及武器制导等各个领域。
红外技术发展的先导是红外探测器的发展。1800年，F·W·赫歇尔发现红外辐射时使用的是水银温度计，这是最原始的热敏型红外探测器。1830年以后，相继研制出温差电偶的热敏探测器、测辐射热计等。在1940年以前，研制成的红外探测器主要是
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热敏型探测器。19世纪，科学家们使用热敏型红外探测器，认识了红外辐射的特性及其规律，证明了红外线与可见光具有相同的物理性质，遵守相同的规律。它们都是电磁波之一，具有波动性，其传播速度都是光速、波长是它们的特征参数并可以测量。20世纪初开始，测量了大量的有机物质和无机物质的吸收、发射和反射光谱，证明了红外技术在物质分析中的价值。30年代，首次出现红外光谱代，以后，它发展成在物质分析中不可缺少的仪器。40年代初，光电型红外探测器问世，以硫化铅红外探测器为代表的这类探测器，其性能优良、结构牢靠。50年代，半导体物理学的迅速发展，使光电型红外探测器得到新的推动。到60年初期，对于1～3、3～5和8～13微米三个重要的大气窗口都有了性能优良的红外探测器。在同一时期内，固体物理、光学、电子学、精密机械和微型致冷器等方面的发展，使红外技术在军、民两用方面都得到了广泛的应用。从60年代中叶起，红外探测器和系统的发展体现了红外技术的现状及发展方向。
1. 红外探测器最早是用单元探测器，为了提高灵敏度和分辨率，后来发展为多元线列探测器。多元线列探测器先后扫过(串扫)同一目标时，它输出的信噪比可比单元探测器高n(开平方)倍，n为元数。如果多元线列探测器平行扫过(平扫)目标时，则可获得目标辐射的一维分布。以线列探测器为基础的红外探测系统，大都安装在飞机或卫星遥感平台上，平台的前进运动垂直于线列作为第二维时，就可得到目标辐射的分布图像。现在，红外探测器已从多元发展到焦平面阵列，相应的系统已实现了从点探测到目标热成像的飞跃。目前，长波碲镉汞(HgCdTe)探测器面阵已达640×480元，焦平面阵列探测器的实验室水平已达256×256元，预计到2000年可达到百万元。 2. 红外探测器的工作波段从近红外扩展到远红外。早期的红外探测器通常工作在近红外。随着红外技术的发展，红外探测器的工作波段已扩展到中红外和远红外。
3. 轻小型化。非致冷、集成式、大面阵是红外探测器方向的发展。采用低温制冷技术，是为了提高红外探测器件的灵敏度和输出信号的信噪比，使其具有良好的性能，但它也使红外探测器体积大、成本高。为了实现小型化，必须减少制冷设备和相关电源，因此，高效小型制冷器和无需制冷的红外探测器将是今后的发展方向。利用材料电子计算机和微电子方面的最新技术，也可使红外探测器与具有一定数据处理能力的数据处理设备相结合，使其向轻集成化、大面阵、焦平面化方向发展，以提高其性能。
4. 红外探测系统从单波段向多波段发展。正如前面所述：在大气环境中，目标的红外辐射只能在1～3、3～5和8～13微米三个大气窗口内才能有效地传输。如果一个红外探测系统能在两个或多个波段上获取目标信息，那么这个系统就可更精确、更可靠地获取更多的目标信息，提高对目标的探测效果，降低预警系统的虚警概率，提高系统的搜索和跟踪性能，适用更多的应用需求，更好地满足各军兵种的需要。
在红外技术的发展中，需要特别指出的是：60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，很多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于移用电子技术中的外差接收技术，使雷达和通信都可以在红外波段实现，并可获得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，红外技术仅仅能探测非相干红外辐射，外差接收技术用于红外探测，使探测性能比功率探测高好几个数量级。另外，由于这类应用的需要，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技术向更先进的方向发展。
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2.2.3 红外技术的影响
物理学的研究告诉我们，在自然界中，任何温度高于绝对零度(0°K或-273℃)的物体都在向外辐射各种波长的红外线，物体的温度越高，其辐射红外线的强度也越大。我们根据各类目标和背景辐射特性的差异，就可以利用红外技术在白天和黑夜对目标进行探测、跟踪和识别，以获取目标信息。在现代战争中，获取战场信息的优势已经成为掌握战争主动权的关键，红外技术是从空中和空间获取战场信息的关键技术之一，因此，许多国家均投入很大的人力和物力去研究红外技术，并将其广泛地应用于军事领域，并产生巨大影响。
红外技术已成为军事目标的侦察、监视、预警与跟踪的重要手段。一切军事目标，如海洋中的舰船、地面部队行动及各种装备、空中的飞机、导弹，都散发热量，发出大量的红外辐射。利用红外技术装备，就可以从空中和空间对这些目标进行侦察、监视与跟踪。如侦察卫星依靠红外成像设备和多光谱仪可以白天黑夜地获取大量的军事情报。装有红外探测器的导弹预警卫星从70年代以来，一直监视着世界各国的弹道导弹发射，为国家及军事指挥部门提供警报，如目前美国国防支援计划中的预警卫星在几十秒钟内，就可以鉴别来袭导弹的发射和方向，据说将来美国的天基红外系统可在20秒内，提供有关导弹发射和方向方面的精确信息，为拦截来袭导弹提供宝贵的预警时间。
2.2.4 红外技术的发展趋势
红外技术的发展关键在于红外材料的研制、红外设备的制冷、红外设备向更长波段发展、红外焦平面阵列器件的研制和红外设备与数据处理设备的结合等。红外技术的发展以红外探测器的发展为标志，可以从红外探测器的发展来推断其发展趋势。
1. 红外焦平面器件发展到高密度、快响应、元数达到106—108元以上的大规模集成器件，由二维向三维多层次结构发展，在应用上就可以实现高清晰度热像仪，极大地缩小整机体积，增强功能。
2. 双色、多色红外器件的发展使整机可同时实现不同波长的多光谱成像探测，成倍扩大系统信息量，成为目标识别和光电对抗的有效手段。
3. 探测器在焦平面上实现神经网络功能，按程序进行逻辑处理，使红外整机实现智能化。
4. 提高探测器工作温度，高性能室温红外探测器和焦平面器件是发展重点之一，不需要制冷器，将会使整机更精巧、更可靠，从而实现全固体化。
5. 提高成品率，降低价格。
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第3章 红外探测器
3.1 红外探测器
红外探测器是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。一个红外探测器至少有一个对红外辐射产生敏感效应的物体，称为响应元。此外，还包括响应元的支架、密封外壳和透红外辐射的窗口。有时还包括致冷部件、光学部件和电子部件等。
从目前应用的情况来看，红外探测有如下几个优点：环境适应性优于可见光，尤其是在夜间和恶劣天候下的工作能力；隐蔽性好，一般都是被动接收目标的信号，比雷达和激光探测安全且保密性强，不易被干扰；由于是目标和背景之间的温差和发射率差形成的红外辐射特性进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；与雷达系统相比，红外系统的体积小，重量轻，功耗低；由于红外探测技术有其独特的优点从而使其在军事国防和民用领域得到了广泛的研究和应用，尤其是在军事需求的牵引和相关技术发展的推动下，作为高新技术的红外探测技术在未来的应用将更加广泛，地位更加重要。红外探测器是将不可见的红外辐射能转变成其它易于测量的能量形式的能量转化器，作为红外整机系统的核心关键部件，红外探测器的研究始终是红外物理与技术发展的中心。
3.2 红外探测器原理及分类
3.2.1 红外探测器原理
红外探测器是一种辐射能转换器，主要用于将接收到的红外辐射能转换为便于测量或观察的电能，热能等其他形式的能量。根据能量转换方式，红外探测器可分为热探测器和光子探测器两大类。热探测器的工作机理是基于入射辐射的热效应引起探测器某一电特性的变化，而光子探测器是基于入射光子流与探测材料相互作用产生的光电效应，具体表现为探测器响应元自由载流子(即电子和/或空穴)数目的变化。由于这种变化是由入射光子数的变化引起的，光子探测器的响应正比于吸收的光子数。而热探测器的响应正比与所吸收的能量。热探测器的换能过程包括：热阻效应，热伏效应，热气动效应和热释电效应。光子探测器的换能过程包括：光生伏特效应，光电导效应，光电磁效应和光发射效应。探测器已经有了20多年的发展历史，但是基于探测器本身的原理，目前还存在很多不尽人意的地方。例如，被动红外探测器受外界环境的影响就比较大，当外界温度较高，接近人体温度时，就容易发生误报现象；而当温度较低时，探测器则可能因为感应不到人体的存在又发生漏报的情况；另外被动红外入侵探测器还无法分清人的移动、微风、空调的运转以及小动物的活动，容易发生误
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报现象。
3.2.2 红外探测器分类
红外探测器制备涉及物理、材料、化学、机械、微电子、计算机等多学科，是一门综合科学。热探测器热探测器吸收红外辐射后，温度升高，可以使探测材料产生温差电动势、电阻率变化，自发极化强度变化，或者气体体积与压强变化等，测量这些物理性能的变化就可以测定被吸收的红外辐射能量或功率。分别利用上述不同性能可制成多种热探测器：
1. 液态的水银温度计及气动的高莱池(Golay cell)：利用了材料的热胀冷缩效应。 2. 电偶和热电堆：利用了温度梯度可使不同材料间产生温差电动势的温差电效应。
3. 石英共振器非制冷红外成像列阵：利用共振频率对温度敏感的原理来实现红外探测。
4. 测辐射热计：利用材料的电阻或介电常数的热敏效应—辐射引起温升改变材料电阻—用以探测热辐射。因半导体电阻有高的温度系数而应用最多，测温辐射热计常称“热敏电阻”。另外，由于高温超导材料出现，利用转变温度附近电阻陡变的超导探测器引起重视。如果室温超导成为现实，将是21世纪最引人注目的一类探测器；
5. 热释电探测器：有些晶体，如硫酸三甘酞、铌酸锶钡等，当受到红外辐射照射温度升高时，引起自发极化强度变化，结果在垂直于自发极化方向的晶体两个外表面之间产生微小电压，由此能测量红外辐射的功率。
6. 光子探测器光子探测器吸收光子后，本身发生电子状态的改变，从而引起内光电效应和外光电效应等光子效应，从光子效应的大小可以测定被吸收的光子数。
7. 光电导探测器：又称光敏电阻。半导体吸收能量足够大的光子后，体内一些载流子从束缚态转变为自由态，从而使半导体电导率增大，这种现象称为光电导效应。利用光电导效应制成的光电导探测器分为多晶薄膜型和单晶型两种。
8. 光伏探测器：主要利用p-n结的光生伏特效应。能量大于禁带宽度的红外光子在结区及其附近激发电子空穴对。存在的结电场使空穴进入p区，电子进入n区，两部分出现电位差，外电路就有电压或电流信号。与光电导探测器比较，光伏探测器背景限探测率大40%，不需要外加偏置电场和负载电阻，不消耗功率，有高的阻抗。 9. 光发射-Schottky势垒探测器：金属和半导体接触，形成Schottky势垒，红外光子透过Si层被PtSi吸收，使电子获得能量跃迁至费米能级，留下空穴越过势垒进入Si衬底，PtSi层的电子被收集，完成红外探测。
10. 量子阱探测器(QWIP)：将两种半导体材料用人工方法薄层交替生长形成超晶格，在其界面有能带突变，使得电子和空穴被限制在低势能阱内，从而能量量子化形成量子阱。利用量子阱中能级电子跃迁原理可以做红外探测器。因入射辐射中只有垂直于超晶格生长面的电极化矢量起作用，光子利用率低；量子阱中基态电子浓度受掺杂限制，量子效率不高；响应光谱区窄；低温要求苛刻。
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3.2.3 被动红外报警探测器
在室温条件下，任何物品均有辐射。温度越高的物体，红外辐射越强。人是恒温动物，红外辐射也最为稳定。我们之所以称为被动红外，即探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。探测器安装后数秒种已适应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报。被动红外入侵探测器形成的警戒线一般可以达到数十米。被动式红外探测器主要由光学系统、热传感器(或称为红外传感器)及报警控制器等部分组成。其核心是不见是红外探测器件，通过关学系统的配合作用可以探测到某个立体防范空间内的热辐射的变化。红外传感器的探测波长范围是8～14μm，人体辐射的红外峰值波长约为10μm，正好在范围以内被动式红外探测器(Passive Infared Detector，PIR)根据其结构不同、警戒范围及探测距离也有所不同，大致可以分为单波束型和多波束型两种。单波束PIR采用反射聚焦式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。这种方式的探测器境界视场角较窄，一般在5°以下，但作用距离较远，可长达百米。因此又称为直线远距离控制型被动红探测器，适合保护狭长的走廊、通道以及封锁门窗和围墙。多波束型采用透镜聚焦式光学系统，目前大都采用红外塑料透镜——多层光束结构的菲涅尔透镜。这种透镜是用特殊塑料一次成型，若干个小透镜排列在一个弧面上。警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成立体扇形感热区域，构成立体警戒。菲涅尔透镜自上而下分为几排，上面透镜较多，下边较少。因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜。下边透镜较少，一是因为人体下部红外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰。多波束型PIR的警戒视场角比单波束型大得多，水平可以大于90°，垂直视场角最大也可以达到90°，但作用距离较近。所有透镜都向内部设置的热释电器件聚焦，因此灵敏度较高，只要有人在透镜视场内走动就会报警。
红外光穿透力差，在防范区内不应有高大物体，否则阴影部分有人走动将不能报警，不要正对热源和强光源，特别是空调和暖气。否则不断变化的热气流将引起误报警。为了解决物品遮挡问题，又发明了吸顶式被动红外入侵探测器。
3.2.4 系统时钟的设计
主动红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成。分别置于收、发端的光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红外光的能量能够集中传送。红外光在人眼看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束。接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。主动式红外探测器遇到小动物、树叶、沙尘、雨、雪、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。由于光束较窄，收发端安装要牢固可靠，不应受地面震动影响，而发生位移引起误报，光学系统要保持清洁，注意维护保养。因此主动式探测器所探测的是点到点，而不是一个面的范围。其特点是探测可靠性非常高。但若对一个空间进行布防，则需有多个主
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动式探测器，价格昂贵。主动式探测器常用于博物馆中单体贵重文物展品的布防以及工厂仓库的门窗封锁、购物中心的通道封锁、停车场的出口封锁、家居的阳台封锁等等。
主动式红外探测器有单光束、双光束、四光束之分。以发射机与接收机设置的位置不同分为对向型安装方式和反射式安装方式，反射型安装方式的接收机不是直接接收发射机发出的红外光束，而是接收由反射镜或适当的反射物(如石灰墙、门板表面光滑的油漆层)反射回的红外光束。当反射面的位置与方向发生变化或红外发射光束和反射光束之一被阻挡而使接收机无法接收到红外反射光束时发出报警信号。当使用较多的探测器进行防范布局时应该注意消除射束的交叉误射。
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第4章 主要元器件介绍
4.1 单片机AT89C2051
图4-1 AT89C2051单片机
如图4-1所示，AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。同时AT89C2051的时钟频率可以为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醒方式有RAM、定时/计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后即进入继续工作状态。省电模式中，片内RAM将被冻结，时钟停止振荡，所有功能停止工作，直至系统被硬件复位方可继续运行。
1. 程序保密：89C2051设计有2个程序保密位，保密位1被编程之后，程序存储器不能再被编程除非做一次擦除，保密位2被编程之后，程序不能被读出。
2. 软硬件的开发：89C2051可以采用下面2种方法开发应用系统。
(1) 由于89C2051内部程序存贮器为Flash，所以修改它内部的程序十分方便快捷，只要配备一个可以编程89C2051的编程器即可。调试人员可以采用程序编辑-编译-固化-插到电路板中试验这样反复循环的方法，对于熟练的MCS-51程序员来说，这种调试方法并不十分困难。当做这种调试不能够了解片内RAM的内容和程序的走向等有关信息。
(2) 将普通8031/80C31仿真器的仿真插头中P1.0～P1.7和P3.0～P3.6引出来仿真205T，这种方法可以运用单步、断点的调试方法，但是仿真不够真实，比如，2051的内部模拟比较器功能，P1口、P3口的增强下拉能力等等。
3. 主要性能(如图4-2所示，如图4-3所示)： (1) 兼容MCS51指令系统；
(2) 15条可编程I/O口线；
(3) 两个16位可编程定时器/计数器；
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(4) 时钟频率0-24MHz；
(5) 两个外部中断源； (6) 可直接驱动LED； (7) 低功耗睡眠功能；
(8) 可编程串行(UARL)通道；
(9) 2k可反复擦写(>1000次)Flash ROM； (10) 106个中断源；
(11) 2.7-6.V的宽工作电压范围； (12) 128*8位内部RAM； (13) 个串行中断；
(14) 2级程序存储器保密锁定；
(15) 内置一个模拟比较放大器；
(16) 软件设置睡眠和唤醒功能，全静态工作：0Hz-24KH；
图4-2 AT89C2051单片机引脚图
图4-3 AT89C2051最小应用系统
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4.2 电源电路
4.2.1 固定三端稳压器
如图4-4所示，三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器，另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳太器，其基本原理相同，均采用串联型稳压电路。在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器，另一种输出电压是可调的，称为可调输也三端稳太器，其基本原理相同，均采用串联型稳压电路。在使用时必须注意：(VI)和(Vo)之间的关系，以7805为例，该三端稳压器的固定输出电压是5V，而输入电压至少大于7V，这样输入/输出之间有2－3V及以上的压差。使调整管保证工作在放大区。但压差取得大时，又会增加集成块的功耗，所以，两者应兼顾，即既保证在最大负载电流时调整管不进入饱和，又不致于功耗偏大。另外一般在三端稳压器的输入输出端接一个二极管，用来防止输入端短路时,输出端存储的电荷通过稳压器,而损坏器件。
图4-4 串联型稳压电路原理图
4.2.2 78系列应用电路
提高输电压的电路
如图4-5所示，其中I1为三端稳压器的静态工作电流，其值变化不大，一般在5mA左右，最大8mA，由于稳压作用，所以输出端为5V，也就是R1两端为5V，流过电流I2=5/R1，I2加上I1流过R2，所以R2两端的电压为(I1+I2)*R2，最后两个电阻两端的电压加起来就是，输也电压UO。
4.2.3 78系统L05
三端稳压器的通用产品有78系列(下电源)和79系列(负电源)，输出电压由具体型号中的后面两个数字代表，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等档次。输出电流以78(或79)后面加字母来区分。L表示0.1A,M表示0.5A，无字母表示1.5A，如78L05表 求5V 0.1A。
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图4-5 78L05管脚图引脚图
4.3 555定时器
4.3.1 555定时器简介
如图4-6所示，555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。555定时器有二个比较器A1和A2，有一个RS触发器，R和S高电平有效。三极管VT1对清零起跟随作用，起缓冲作用。三极管VT2是放电管，将对外电路的元件提供放电通路。比较器的输入端有一个由三个5kW电阻组成的分压器，由此可以获得0和1两个分压值，一般称为阈值。555定时器的1脚是接地端GND，2脚是低触发端TL，3脚是输出端OUT，4脚是清除端Rd，5脚是电压控制端CV，6脚是高触发端TH，7脚是放电端DIS，8脚是电源端VCC。555定时器的输出端电流可以达到200mA，因此可以直接驱动与这个电流数值相当的负载，如继电器、扬声器、发光二极管等。
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图4-6 555定时器内部框图
4.3.2 555时序电路的电路结构和逻辑功能
图4-7 555时基电路的电路结构和引脚图
如图4-7所示，为555时基电路的电路结构和8脚双列直插式的引脚图，由图可知555电路由电阻分压器、电压比较器、基本个部分组成。
1脚：GND(或Vss)外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。
8脚：VCC(或VDD)外接电源VCC，双极型时基电路VC型时基电路VCC的范围为3～18V。一般用5V。
3脚：OUT(或Vo)输出端。 2脚：TR低触发端。 6脚：TH高触发端。
4脚：R是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：CO(或VC)为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
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7脚：D放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。
4.3.3 555定时器的应用
1. 555组成的定时电路图4-8所示。
图4-8 555组成的定时电路图
2. 构成多谐振荡器
如图4-9所示，由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1通R1、R2向C充电，以及C通过R2，以及C通过R2向放电端放电，使电路产生振荡。电容C在充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形如图4-10所示。
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图4-9 构成多谐振荡器图 图4-10 多谐振荡器的波形图
输出信号的时间参数是 其中，
为VC由
=0.7（R1+R2）C (4-1) =0.7R2C (4-2) 上升到
所需的时间，
为电容C放电所需的时
间。
555电路要求R1与R2均应不小于1KΩ，但两者之和应不大于3.3MΩ。
外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此，这种形式的多谐振荡器应用很广。
3. 组成占空比可调的多谐振荡器
电路如图4-11，D1、D2用来决定电容充、放电电流流经电阻的途径(充电时D1导通，D2截止；放电时D2导通，D1截止)。
图4-11 555构成占空比可调的多谐振荡器
占空比 可见，若取
(4-3)
，电路即可输出占空比为50℅的方波信号。
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4.4 COMS反相器结构电路及其工作原理
4.4.1 COMS反相器
如图4-12所示CMOS反相器由两个增强型MOS场效应管组成，其中V1为NMOS管，称驱动管，V2为PMOS管，称负载管。 NMOS管的栅源开启电压UTN为正值，PMOS管的栅源开启电压是负值，其数值范围在2~5V之间。为了使电路能正常工作，要求电源电压UDD＞(UTN+|UTP|)。UDD可在3~18V之间工作，其适用范围较宽。
图4-12 CMOS反相器
工作原理：
(1) 当UI=UIL=0V时，UGS1=0，因此V1管截止，而此时|UGS2|＞|UTP|，所以V2导通，且导通内阻很低，所以UO=UOH≈UDD， 即输出为高电平。
(2) 当UI=UIH=UDD时，UGS1=UDD＞UTN，V1导通，而UGS2=0＜|UTP|，因此V2截止。此时UO=UOL≈0，即输出为低电平。 可见，CMOS反相器实现了逻辑非的功能。
CMOS反相器的主要特性：
CMOS 反相器的电流传输特性如图4-13所示：
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图4-13 COMS反相器的电流传输特性
在AB段由于V1截止，阻抗很高，所以流过V1和V2的漏电流几乎为0。 在CD段V2截止，阻抗很高，所以流过V1和V2的漏电流也几乎为0。只有在BC段，V1和V2均导通时才有电流iD流过V1和V2，并且在UI=1/2UDD附近，iD最大。
4.4.2 反相器CC4069
如图4-14所示，CC4069由六个COS/MOS反相器电路组成。此器件主要用作通用反相器，即用于不需要中功率TTL驱动和逻辑电平转换的电路中。CC4069提供了14引线多层陶瓷双列直插(D)，熔封陶瓷双列直插(J)，塑料双列直插(P)和陶瓷片状载体(C)4种。
图4-14 反相器CC4069
4.4.3 CC4069其他应用
CC4069构成的低成本积分器
如图4-15所示，为低成本积分电路。积分器一般都是用运算放大器构成，但用
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CMOS反相器CC4069也可构成积分器，并且其效果较好，成本非常低。用CMOS门组成积分器是利用它的线性区具备放大这一特点。电路中R1和R2可以改变，以适应频率和幅度的要求。两个0.1μF的电容作补偿用，防止产生不必要的振荡。集成电路也可采用其他反相形式的门电路，但必须是不带缓冲，即单级的门。
图4-15 CC4069构成的低成本积分器
4.4.4 模拟声响发生器(扬声器)
图4-16是由两个多谐振荡器构成的模拟声响发生器。左侧振荡器Ⅰ的振荡频率较低(整定元件为RA1、RB1、C1)比如2Hz；右侧的振荡器Ⅱ的振荡频率较高(整定元件为RA2、RB2、C2)比如为1kHz。由于低频振荡器Ⅰ的输出端3接到高频振荡器Ⅱ的复位端4，故当振荡器Ⅰ的输出电压uo1为高电平时，振荡器Ⅱ就振荡；当uo1为低电平时，振荡器Ⅱ停止振荡，从而使扬声器便发出间歇声响。
图4-16 模拟声响发声器
4.5 传感器组成
传感器——能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的组成按其定义一般是由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。除自源型传感器外，还需外加辅助电源，用框图表示，如图4-17所示。由图可知，传感器由以下部分组成：
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敏感元件 转换元件 测量元件 辅助电源 图4-17 传感器的组成框图
(1) 敏感元件(预变换器)。直接感受(或响应)被测量的部分。
(2) 转换元件(变换器)。能将敏感元件感受(或响应)的被测量转换成适合于传输和(或)测量的电信号的部分。 当输出为规定的标准信号时，则一般称为变送器。
4.6 红外发光二极管
红外发光二极管是一种把电能百接转换成红外光能的发光器件(红外光是一种不可见光)，而且能把红外光辐射到空中。因此也称红外发射二极管。它的主要用途是与其他电路配合，共同构成红外线遥控系统中的发射电路。如彩色电视机的遥控、音响的遥控、空调的遥控等部是采用红外发光二极管构成的遥控电路。红外发光二极管与普通发光二极管的主要区别是所选用的材料是砷化镓或砷铝化镓，而普通发光二极管所用的材料是磷砷化镓和磷镓等。红外发光二极管所发的光是视觉看不到的红外光，而普通发光二极管发出的是可见光。红外发光二极管的封装通常采用的是环氧树脂，能看到管内的结构，同时也能提高发光效率。管径有φ3mm、φ5mm，两种，常用的是φ5mm的。常用的红外发光二极管(如SE303.PH303)，其外形和发光二极管LED相似，发出红外光。管压降约1.4v，工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。为了增加红外线的控制距离，红外发光二极管工作于脉冲状态，因为脉动光(调制光)的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比，只需尽量提高峰值Ip，就能增加红外光的发射距离。提高Ip的方法，是减小脉冲占空比，即压缩脉冲的宽度T，一些彩电红外遥控器，其红外发光管的工作脉冲占空比约为1/3-1/4；一些电器产品红外遥控器，其占空比是1/10。减小脉冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加。常见的红外发光二极管，其功率分为小功率(1mW-10mW)、中功率(20mW-50mW)和大功率(50mW-100mW以上)三大类。要使红外发光二极管产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。
用红外发光二极管发射红外线去控制受控装置时，受控装置中均有相应的红外光一电转换元件，如红外接收二极管，光电三极管等。实用中已有红外发射和接收配对的二级管。红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。直射式指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端，中间相距一定距离；反射式指发光管与接收管并列一起，平时接收管始终无光照，只在发光管发出的红外光线遇到反射物时，接收管收到反射回来的红外光线才工作。双管红外发射电路，可提高发射功率，增加红外发射的作用距离。
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第5章 声光报警电路
5.1 555定时器组成的声光报警电路
5.1.1 LCD显示模块测试
如图5-1所示，它由主振电路和发送电路组成。在该电路中，k1为开关，NE555组成一个振荡频率约为32kHz的多谐振荡器，由振荡器③脚输出调制脉冲通过红外发送管向外发送。
图5-1 发射器电路原理图
5.1.2 接收器原理图：AT89C2051红外接收电路图
如图5-2所示，该电路由555定时器接成的一个低频多谐振荡器与单片机at89c2051组成。其振荡频率约为30kHz,占空比为1:10„远红外线………正常情况下红外接收管收到由发送管送来的红外信号后，转变为微弱的电信号，555定时器接成了一个低频多谐振荡器，其控制电压输入端5脚与单片机AT89C2051的P3.7脚相连，受P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号控制。当P3.7为高电平时控制电压Uco较高，阈值电压UT+(=Uco)和UT-=(1/2Uco)也较高；当P3.7为低电平时UT+和UT-也较低。当P3.7=0时，555输出脉冲的振荡频率高。该输出脉冲经过隔直电容C8加到扬声器上，扬声器将交替发出高、低不同的两种叫声。时，P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号经电阻R8加到红色发光二极VD13上，VD13将闪烁发光。达到声光同时报警的效果。
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图5-2 接收器电路原理图
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第6章 单片机控制红外防盗报警系统
6.1 实验装置
变压器(+5V)、0.1uF无极性电容、0.5A保险管、0.33uF无极性电容、1K电6.0MHz晶铮、20uF无极性电容、30pF无极性电容(3个)、78L05三端稳压管、AT89S2051单片机、100K电阻、270电阻、470电阻、470uF极性电容、555定时器、2000uF极性电容扬声器、CMOS6反相器CC4069、30uF极性电容、红色发光二极IN4007二极管(4个)、红外线发射(接收)(对10K电阻(7个)、PCB版、排线。工具：电烙铁、容丝、钳子、万能表。
6.2 硬件电路
本设计具有以下特点：用当今最流行的AT89C2051单片机控制，体积小，成本低；用红外线收发管进行检测，安装隐蔽，不易被发现；探测信号采用脉冲信号，节
能且抗干扰；当有人试图闯入室内时，能自动进行声光报警将该报警器原理介绍如下：电路原理图如图6-1所示。可将该电路分为以下三个部分；
图6-1 总图
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1. 电源电路。220V交流市电经变压器T降压，桥式整流器D1整流，电解电容C7滤波，三端稳压器78L05稳压，最后得到整机要求的+5V稳定直流电源。
2. 单片机系统。U1为AT89C2051单片机。C1，R0，R1和复位按钮RESET组成手动电平复位和上电自动复位电路；C2，C3以及晶振JT1组成时钟电路；C4，C5为+5V电源滤波电容。U2为CMOS6反相器CC4069，起驱动作用。VD1VD6为红外发射管，其负极端接与P1口，P1口设置为输出状态，当P1口为“0”时，VD1~VD6发红外光。VD7~VD12为红外接收管，当接收到红外光时导通，+5V电源通过VD7~VD12加到反相器CC4069的输入端，经反相为低电平，这时P3.0~P3.5为低电平。发射管和接收管分别安装在门和窗口的适当位置，当有人闯入时遮挡了红外线，接收管截止，反相器输入端为低电平，这时U1的P3.0~P3.5为高电平。当在一定时间内检测到位于不同位置的光束被遮挡时，则由P3.7口输出报警信号(高低电平间隔1S的脉冲信号)。驱动声光报警电路，进行声光报警，直至按复位按钮RESET或电源开关S1。由于红外收发管之间没有遮挡时为正常，有遮挡时为异常，则当P1口输出00H时，P3口的正常状态数据为00H。
3. 声光报警电路。555定时器U4，扬声器BY，普通红色发光二极管VD13等组成声光报警电路。其中555定时器接成了一个低频多谐振荡器，其控制电压输入端5脚与单片机AT89C2051的P3.7脚相连，受P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号控制。当P3.7为高电平时控制电压Uco较高，阈值电压UT+(=Uco)和UT-(=1/2Uco)也较高；当P3.7为低电平时UT+和UT-也较低。当UT+较高时，电容C9充、放电的电压幅度较大，因而振荡频率较低。反之，当UT+较低时，电容C9充、放电过程中电压变化幅度较小，充、放电过程完成得较快，故振荡频率较高。即当P3.7=1时，555输出脉冲的振荡频率较低；当P3.7=0时，555输出脉冲的振荡频率高。该输出脉冲经过隔直电容C8加到扬声器上，扬声器将交替发出高、低不同的两种叫声。同时，P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号经电阻R8加到红色发光二极管VD13上，VD13将闪烁发光。达到声光同时报警的效果。
6.3 软件设计
我们的目标是，当检测到有人闯入时就由P3.7口输出高低电平间隔1S的脉冲信号去驱动声光报警电路，产生声光报警。这可通过使P3.7口每隔1S取反一次实现。而1S时间可通过让定时器T0(工作于定时方式1)重复定时100ms十次实现。用工作寄存器R1作循环计数器，初值为10(0AH)。采用中断方式编程，整个软件由主程序和中断服务程序两部分构成。如图6-2所示。
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图6-2 主程序流程图
程序清单如下：
ORG 0000H
AJMP MAIN ；转向主程序 ORG 000BH ；定时器T0中断入口 LJMP BJ ；转向中断服务程序 ORG 0030H
MAIN：MOV SP，#50H ； 设置堆栈栈底
MOV R1，#0AH ； 设置循环计数器初值 MOV P3，#00H ；设置P3口为正常状态 MOV P1，#00H ；使VD1~VD6发红外光 MOV TMOD，#01H ；设T0为定时方式1 MOV TH0，#3CH ；设置定时100ms初值 MOV TL0，#0B0H
SETB EA ；CPU开中断
SETB ET0 ；定时器0允许中断 JS：MOV A，P3 ；监视是否有人闯入 CJNE A，#00H，LP AJMP JS
LP：SETB TR0 ；启动T0定时100ms SJMP $ ；等待定时100ms完成
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6.4 系统调试
1. 软件调试。先在Keilc51环境中进行软件调试，再利用编程器将调试好的程序固化到AT89C2051单片机中。 2. 硬件调试
(1) 检查线路应焊接无误。(2) 电源电路调试。断开负载，用万用表测量78L05的3脚应有+5V电压。(3) 先不装入AT89C2051单片机，用短路线把U1插座的12脚接地，调整VD1和VD7的安装位置和角度，测量U1插座的2脚电压。当VD1和VD7之间无遮挡时2脚电压为0伏，有遮挡时为+5伏。用相同方法反复调整其他几对红外收发管的位置和角度。使U1插座的3、6、7、8、9各脚的电压符合要求。(4) 将固化好程序的AT89C2051插入电路中的U1插座上，接上电源即可工作。
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第7章 结果分析
7.1 PCB板的制作
对于电子产品来说，电路板设计是从电路原理图变成一个具体产品的必经之路，电路板设计的合理性与产品的生产及产品的质量密切相关，要设计出一个实用的产品，还必须遵守以下设计原则和抗干扰设计。
1. 电路板的选用
选用环氧树脂板, 环氧树脂与铜箔有极好的粘合力,同箔的附着强度与工作温度高,可以在260度的焊锡熔中不起泡。也可使用覆铜聚四氟乙烯玻璃布层压板。不同的材料有不同的特点，由调试中可能多次更换元件，所以要考虑到铜箔的粘合力。
2. 走线注意的问题
线路板的好坏直接影响着放大器的性能，不好的线路板，会使信号产生歧变，产生本底噪音生尖峰脉冲干扰等，为了尽避免上述影响，线路板在线出尽量做到：
(1) 接照信号的传输路径由小到大的顺序在电路板上各路的布置各各元器的位置，尽量缩短各元器件之间的距离，以减少外部干扰的引入和不必要的干扰。
(2) 在供电线路中，大电流通过的路径应尽量度设计得实一些，以降低电源内阻，使电流能顺利通过。
(3) 在供电线路中，应尽量避免大电流的印刷电路式导线交布置在小电流通路的中间式附近，以免造成对小电流的干扰。
(4) 走线时，应尽量走大于90度直角的线以防止产生尖峰脉冲造成干扰。
(5) 在焊接的时候都是通过手工完成，在打孔时也是通过手工操作电钻完成，而我们并不是这方面的技工，这将在打孔的时候无法避免一些技术失误。如果焊盘的直径过小，在打孔时，孔稍微大了一点，焊盘便没有了。所以在设计旱盘大小是都设置为大于2毫米。
(6) 线的宽度问题很重要，由于在学校的条件是手工腐蚀铜板，考虑到热转印中，炭粉的吸附与脱落问题，防止出现断线的情况，布线宽为1.5-2.5毫米。地线则尽可能的加宽，设置为环绕在板的边缘。
(7) 大功率元件与小功率元件尽量分开布线 3. 腐蚀制造PCB板
在电脑中设计好PCB板后，用蜡纸打印出PCB线路图，通过热敏转印机将碳粉覆盖在铜箔，然后用三氯化铁加热水腐蚀板子。多余的铜箔被去掉后，用细纱布去掉覆盖在线路上的碳粉，后用酒精溶解松香的溶液均匀涂在有铜箔的PCB板上，作用防止铜箔氧化。最后根据内径的大小选用相应直径的针头给焊盘打孔。
7.2 制作与调试
对于电子产品来说，电路板设计是从电路原理图变成一个具体产品的必经之路，电路板设计的合理性与产品的生产及产品的质量密切相关，要设计出一个实用的产
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品，还必须遵守以下设计原则和抗干扰设计。
1. 电路板的选用
选用环氧树脂板, 环氧树脂与铜箔有极好的粘合力,同箔的附着强度与工作温度高,可以在260度的焊锡熔中不起泡。也可使用覆铜聚四氟乙烯玻璃布层压板。不同的材料有不同的特点，由调试中可能多次更换元件，所以要考虑到铜箔的粘合力。
2. 走线注意的问题
线路板的好坏直接影响着放大器的性能，不好的线路板，会使信号产生歧变，产生本底噪音生尖峰脉冲干扰等，为了尽避免上述影响，线路板在线出尽量做到：
(1) 接照信号的传输路径由小到大的顺序在电路板上各路的布置各各元器的位置，尽量缩短各元器件之间的距离，以减少外部干扰的引入和不必要的干扰。
(2) 在供电线路中，大电流通过的路径应尽量度设计得实一些，以降低电源内阻，使电流能顺利通过。
(3) 在供电线路中，应尽量避免大电流的印刷电路式导线交布置在小电流通路的中间式附近，以免造成对小电流的干扰。
(4) 走线时，应尽量走大于90度直角的线以防止产生尖峰脉冲造成干扰。
(5) 在焊接的时候都是通过手工完成，在打孔时也是通过手工操作电钻完成，而我们并不是这方面的技工，这将在打孔的时候无法避免一些技术失误。如果焊盘的直径过小，在打孔时，孔稍微大了一点，焊盘便没有了。所以在设计旱盘大小是都设置为大于2毫米。
(6) 线的宽度问题很重要，由于在学校的条件是手工腐蚀铜板，考虑到热转印中，炭粉的吸附与脱落问题，防止出现断线的情况，布线宽为1.5-2.5毫米。地线则尽可能的加宽，设置为环绕在板的边缘。
(7) 大功率元件与小功率元件尽量分开布线 3. 腐蚀制造PCB板
在电脑中设计好PCB板后，用蜡纸打印出PCB线路图，通过热敏转印机将碳粉覆盖在铜箔，然后用三氯化铁加热水腐蚀板子。多余的铜箔被去掉后，用细纱布去掉覆盖在线路上的碳粉，后用酒精溶解松香的溶液均匀涂在有铜箔的PCB板上，作用防止铜箔氧化。最后根据内径的大小选用相。
(1) 焊接 在插放元件前先用电工刀将电路板的外型设计好，是否与它的外壳相匹配。要注意插入边沿的元件后，能否盖上外壳。
在插放元件的时候，最好对个元件的性能进行检测，我们所购买的都不是军用元件，存在一定的误差。不同的三极管引脚排列顺序不一样，对电阻、电容、电解电容、二极管、三极管、可控硅、稳压二极管、集成电路等的识别及检测焊接的时候应注意烙铁的温度，最好不要在电风扇下面，以免风扇影响烙铁头的温度。同时要注意焊接技术，不要出现尖角，剪除引脚的时候，引脚不要留的太长，避免不必要的干扰。
(2) 调试
调试可以说是整个过程中最重要最难的部分了，发射部分基本上不用调试就可工作。装好接收部分后，音乐电路不可发出报警声，检查了好多地方，都找不到原因，
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后来想到可能是电感装反了，取下来再装上去，终于发出了报警声。用发射部分对准接收部分，根本不能截止报警，于是用示波器检查了红外接收头，红外接收头收到的信号，再用万用表检查了CX20106A的第7脚，第7脚输出的是低电平，说明前一部分没有了问题。然后查反相器CD4069第13脚的电压，13脚电压为5V，CD4069的供电电压正常，附属电路图也没有什么问题，于是换了块芯片试试，呵呵，终于可以了。虽然成功了，可探测的距离只有1分米左右，经过修正CX20106A的附属电路，探测距离可以达到0.5米左右了。
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第8章 防盗报警器误报的分析与解决方法
8.1 防盗报警器故障引起的误报警
产品在规定的条件下、规定的时间内，不能完成规定的功能，称为故障。故障的类型有损坏性故障和漂移性故障。
损坏性故障包括性能全部失效和突然失效。这类故障通常是由元器件的损坏或生产工艺不良(如虚焊等)造成。
漂移性故障是指元器件的参数和电源电压的漂移所造成的故障。例如：温度过高会导致电阻阻值的变化，此时设备表现为时好时坏。事实上，环境温度、元件制造工艺、设备制造工艺、使用时间、储存时间及电源负载等因素都可能导致元器件参数的变化，产生漂移性故障。
无论是损坏性故障还是漂移性故障都将使系统误报警，要减少由此产生的误报警必须提高产品的设计水平和工艺水平，在作系统设计的同时，还需作可行性设计，如冗余设计、三防设计(防潮、防盐雾、防霉菌)等。在此基础上，提高产品制造过程的可行性，如对元器件质量的严格筛选。
8.2 报警器设计引起的误报警
要减少由于器材选择不当引起的误报警，系统设计人员要十分熟悉各种报警器材的原理、特点、适用范围和局限性。同时还必须掌握现场环境情况、气候情况、电磁场强度以及照度变化等，以便因地制宜选择报警器材。除设备器材选择之外，系统设计不当还表现在设备器材安装位置、安装角度、防护措施以及系统布线等方面。例如：将被动红外入侵探测器对着空调、换气扇安装时，将会引起系统的误报警；室外用主动红外探测器如果不作适当的遮阳防护(有遮阳罩的最好也作防护)，势必会引起系统的误报警；报警线路与动力线、照明线等强电线路间距小于1.5m时，而未加防电磁干扰措施，系统亦将产生误报警。
8.3 报警器安装引起的误报警
这部分问题主要表现在以下方面： (1) 没有严格按设计要求施工。 (2) 设备安装不牢固或倾角不合适。
(3) 焊点有虚焊、毛刺现象，或是屏蔽措施不得当。 (4) 设备的灵敏度调整不佳。
(5) 施工用检测设备不符合计量要求。
解决上述问题的办法是加强施工过程的监督与管理，尽快实行安防工程监理制，这很有利于提高工程质量，减少由于施工环节造成的误报警。报警器安装位置、安装角度、防护措施以及系统布线等方面。例如：将被动红外入侵探测器对着空调、换气
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扇安装时，将会引起系统的误报警；室外用主动红外探测器如果不作适当的遮阳防护(有遮阳罩的最好也作防护)，势必会引起系统的误报警；报警线路与动力线、照明线等强电线路间距小于1.5m时，而未加防电磁干扰措施，系统亦将产生误报警。
8.4 用户使用不当引起的误报警
由于用户使用不当常常会引起报警系统的误报警。例如：未插好装有门磁开关的窗户，夜间被风吹开；工作人员误入警戒区；不小心触发了紧急报警装置；系统值机人员误操作；未注意工作程序的改变等都是导致系统误报警的原因。对用户使用不当进行分析，弄清错误所在，提高使用者的水平，可以大大降低报警系统的误报警次数。
8.5 环境引起的误报警
由于环境噪扰引起的误报警是指报警系统在正常工作状态下产生的，从原理上讲是不可避免的，而事实又是不需要的，属于误报警。例如：热气流引起被动红外入侵探测器的误报警；高频声响引起单技术玻璃破碎探测器的误报警；超声源引起超声波探测器的误报警等。减少此类误报警较为有效的措施就是采用双鉴探测器(两种不同原理的探测器同时探测到\"目标\"，报警器才发出报警信号)。现行的产品有：微波－被动红外双鉴器、声控－振动玻璃破碎双鉴器、超声波－被动红外双鉴器等。但是有些环境噪扰双鉴探测器却无能为力，例如：老鼠在防范区出没；宠物在居室内走动等。为此，科技人员又将微处理技术引进报警系统，使其具备一定的鉴别和思考能力，能在一定程度上判断是入侵者还是环境噪扰引起的报警。随着传感技术、计算机技术的发展，大规模集成电路的推广应用，报警系统智能化程度将不 断提高，环境噪扰引起的误报警现象必将随之降低。
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结 论
系统的硬件部分包括电源电路、单片机系统和声光报警电路，该系统用红外线收发管进行检测，探测信号采用脉冲信号，节能且抗干扰；当检测到有人闯入时就由P3.7口输出高低电平间隔1S的脉冲信号去驱动声光报警电路，产生声光报警。这可通过使P3.7口每隔1S取反一次实现自动进行声光报警。通过protel实现原理图到PCB的转换。并对电路进行电磁兼容设计和抗干扰设计。
该设计由原理到产品这一过程比较复杂，在实际操作中综合考虑了电磁兼容和抗干扰设计，对于protel的使用有较高的要求，其中的原件布局以及布线是PCB设计的重中之重，稍有不当就会造成产品的缺陷。所以此次设计中对这方面做了足够的重视。
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致 谢
美好的大学生活及紧张而又充实的毕业设计就要结束了，对于即将正式步入工作岗位的我来说，在这次毕业设计中学到了很多书本上没有的宝贵经验，也感受到了来自老师和同学对我的支持与帮助。
首先，要感谢张宏老师。在论文的写作过程中，老师不断地给予指导与启迪，给与了全方位的帮助，在诸多技术细节上也给我很多颇有价值的建议。张老师在工作中的敬业精神，孜孜以求、严谨的治学态度，和一丝不苟的工作作风给我留下了极其深刻的印象，也是我今后从事计算机学习和工作的典范，使我终生受益。从毕业设计开始选题到最终完成论文，以及以后的答辩，张老师对我各阶段的工作过程和工作成果进行认真的指导和检查，指出我毕设中出现的问题并给以耐心的指导，在此表示由衷的感谢。
同时，感谢培养我四年的哈尔滨理工大学远东学院的各位领导及教师，在这毕业论文期间给我们提供了良好的学习和生活环境，并给予软硬件的支持。使得我的系统设计工作及论文撰写工作更加顺畅、便利。
再次由衷地向所有给与我支持和帮助的人致以最诚挚的谢意！
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参考文献
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附录A
Human pyroelectric infrared alarm composition routes and principle
Composition: passive infrared alarm mainly by the optical system, pyroelectric infrared sensor and signal processing and alarm circuit to wait for a few parts, its structure is shown in figure 1 below.
Figure 1 Fresnel lens, it can be human radiation infrared focused into pyroelectric infrared detection yuan, also generate variations of infrared radiation high sensitive area, in order to adapt to blind area and pyroelectric detection yuan requirements, constantly changing characteristic signal heat-releasing infrared sensor is the core component in the design of the alarm system, it can make the body infrared signals are converted to electrical signals used for signal processing parts, signal processing is mainly a weak signals the sensor output amplification, filtering, delay, compare for alarm function to lay the foundation.
Often use on the market at present P288 type pyroelectric infrared sensor as sensitive components, can not detect the human body contact radiation that infrared energy and turn it into electrical signal output. The sensor external 12 V power, have a built-in Fresnel lenses, detection area for spherical, effective alert for 12 ~ 15m, distance for 85b direction Angle. When infrared alert zone without moving objects, the sensor without output signal, alarm circuit not working; When people come into alert area, as long as the human body movement, its radiate infrared will be pyroelectric infrared sensors, and received signal output faint. This signal amplifier A1 and A2 by enlargement, will output a strong signals. Then transported to the composed of A3 and A4 two-limited voltage comparator. Refer to the above circuit composed of a single firm flip-flop, delay time delay circuit by R17 C8 sure, according to the circuit and given parameters can be calculated for delay time 10s. When low-level trigger single quasi-static circuit flip, into temporary stabilization, the alarm circuit work, alarm time about 10s. System by artificial startup, initialization ShiYanChi period of time, and then into alert, testing whether anyone within the prescribed scope activities, if found others delayed again, after 10s of determining whether leave testing, if left, then enter alert, otherwise the alarm sounds. Alarm sound detection; again after 10s delay If this person is not leave, then start automatic dial-up systems, dialing the telephone number alarm prior storage. Specific line as shown in figure 2.
B human pyroelectric infrared alarm commissioning
Will the probe after the installation, commissioning detector is finally had to do work. Passive infrared alarm debugging is generally, is debugging personnel are in step walk S with vigilance zone to perceive alert scope of the line width, etc. To test the entire length of the alarm system meets the requirements. Alarm sound degrees: greater than or equal to 85dB, other part as long as components of good quality and welding and correct, almost don't have to work normally. Debugging
Us to manufacture the infrared alarm only suitable for installation indoors. Its installation
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location and way for the rate of false positives have greatly influence, generally should notice the following: alarm installation height is not optional, it will directly affect the sensitivity and the small alarm system of animal effect, general hanging type infrared alarm installation height of 2.0-2.2 meters. Infrared alarm to stay away from air-conditioning air temperature change sensitive areas; , passive infrared alarm induction role with the change of the temperature is has close relationship, heat and cold, cold and heat sources are vents and may cause alarm material misstatement. Infrared alarm detection range can't have large block content, should try to detection range there shall be no lie between screen, furniture, large miniascape or other isolation objects; In the same space had better not install two wireless infrared alarm to avoid triggered by simultaneously interference phenomenon; External environment: not only a person experience issued infrared energy, many objects in certain conditions will send out infrared energy, in outdoor use must be chosen double beam or 3 beams active infrared invasion alarm, in order to reduce animal and leaves the false-negatives caused system.
C human pyroelectric infrared alarm basic concepts
Passive human pyroelectric infrared detector is a kind of security engineering use extremely common type of detector.
Then, within the scope of the alert in moving when passive infrared detector alarm signal why could happen?
1. Passive infrared alarm is for target detection human radiation, so pyroelectric elements on the wavelength of 10 muon m around the infrared radiation must be very sensitive.
2. The only to human body for infrared radiation sensitive, in its radiation to confront a special usually covered the Fresnel filters, make the environment by the interference of apparent control function.
3. The sensor consists of two series or parallel each other of pyroelectric components. And the two electric polarization direction made contrary to two, the environmental background radiation heat release components with the same role almost, make its produce offset each other of pyroelectric effect, and alarm no signal output.
4. Once people intrusion detection area, human infrared radiation through, and was part of mirror focus heat-releasing yuan receiving, but two slices of pyroelectric yuan receives the heat is different, pyroelectric also different't offset by signal processing, and call the police.
D human pyroelectric infrared alarm application
Applicable to family, villas, bank, shopping mall, where warehouse etc. In need of preventing areas (such as the sitting room in the home, bedroom, kitchen, corridor, warehouse, store, etc) installed alarm, open an anti-theft device after, if the thief into prevention area, the probe will detect human infrared and immediately launched the alarming signal by digital coding, immediately sent shrill alarm. This alarm features 10s alarm sound detection; again after delays If this person is not leave, then start automatic dial-up systems, dialing the telephone number alarm prior storage.
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人类的热释电红外报警器组成路线和原则
菲涅耳透镜，它能被人体辐射红外聚焦到热释电红外探测元，也产生变异的红外辐射高灵敏度的区域，以适应盲区、热释电检测元的要求,不断变化的特征信号的热释电红外传感器的核心部件报警系统的设计，它可以使身体红外信号转换为电信号用于信号处理部分、信号处理主要是一个弱信号传感器输出放大、滤波、延迟、比较,为报警功能奠定了基础。
经常使用目前市场上P288型热释电红外传感器作为敏感元件,不可以检测人体接触辐射红外能量，并将其转化为电信号输出。该传感器外部12v电源,有一种内在的菲涅耳透镜、检测区域为球形,有效提高警觉12 ~ 15米,距离为85b方向角。当红外警戒区没有移动的物体时，传感器输出信号、报警电路没有不工作；当人们进入警戒区，只要人体运动，其辐射红外将热释电红外传感器，并接收信号输出晕倒了。这个信号放大器A1及A2通过扩大,将输出一个强烈的信号。然后运送到组成的双限电压比较器A3和A4。参照上面电路组成的一个企业，触发器，延迟时间延迟电路，根据R17带领业务发展肯定这条赛道和给定的参数可以计算出为延迟时间半。当触发单稳电路低层翻转，短期稳定、报警电路工作，闹钟时间大约半。通过人工启动、初始化系统ShiYanChi一段时间，然后进入警报，测试是否有人在规定范围内活动，如果被发现后，别人又晚点了半确定离开测试，如果左转,然后进入警报，否则报警的声音。警报声检测；后又半延迟，如果对方不离开，然后开始自动拨号系统、拨号电话号码报警前储存。具体的界限。人类的热释电红外报警器调试B将探头安装，投入运行后，探测器是最终不得不做的工作。被动红外报警调试是大致上，调试人员在一步走秒来感知警戒警戒区范围的线宽等。对测试整个长度的报警系统符合规定的要求。警报声度：大于或等于根本分不出85分贝，其他部分只要部件质量好，焊接和正确的，几乎不用正常工作。调试我们制作的红外报警只适合于安装在室内。它的安装位置和方式对误报率有了很大的影响，一般应注重以下几点：报警安装高度不是选择性，将直接影响到敏感性和小动物报警系统的效果，一般红外报警挂式安装高度的2.0-2.2米。红外报警远离空调空气温度变化敏感的地区；被动红外报警诱导作用和温度的变化是有密切的关系，冷热空调冷热源是通风口等可能引起报警器误报。红外报警探测距离不能拥有大的数据块内容,应加以探测距离应无隔屏、家具、大型盆景或其它隔离对象；在同一空间最好不要装两种无线红外报警，以避免引发的干涉现象，同时外部环境：不仅是人的经验，许多物体发出的红外线在一定条件下会发出红外能量，在户外使用一定要选用双光束或3次光束主动红外入侵报警,以减少动物造成的误报警系统和树叶。热释电红外报警器C人类基本概念，人类的热释电红外探测器被动安全工程是一种极其普遍的使用类型的检测器。然后，范围内的警报在移动时被动红外探测器报警信号为什麽可以发生的？
1. 被动红外报警是为目标检测人体辐射，因此热释电元件对波长的10μm在红外辐射一定很敏感。
2. 唯一对红外辐射对人体辐射敏感，在面对一个特殊的过滤器,通常覆盖菲涅耳让环境的干扰明显的控制作用。
3. 该传感器由两个串联或并联彼此的热释电元件。和两个电极化方向作出事与愿
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哈尔滨理工大学远东学院学士学位论文
违两个，环境背景辐射散热元件具有相同的作用，使其产生偏置几乎彼此的热释电效应、和报警没有信号输出。
4. 一旦人们入侵检测领域，人类的红外辐射通过镜子，焦点是其中重要的一部分，但热释电元接收两片热释电元接收到的热量是不同的，热释电也不能抵消由不同信号处理，打电话叫警察。人类的热释电红外报警器应用D适用于家庭、别墅、银行、购物中心,在那里,仓库等。需要阻止的区域(如家里的客厅、卧室、厨房、走廊、仓库、储存、报警、开放等)安装防盗装置后,如果小偷进防治区,探测器将检测人类的红外线和立刻开始的报警信号的数字编码，立即发出刺耳的闹钟。此警报特征检测；半警报声后再延迟，如果对方不离开，然后开始自动拨号系统、拨号电话号码报警前储存。
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附录B
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