1、紅外遙控報(bào)警器紅外遙控報(bào)警器 摘要摘要：博物館里收藏著各式各樣的珍貴文物，文物的安保工作也就變得尤其重要。本次設(shè)計(jì)對象是博物 館展柜文物的防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)，這是一種被動式紅外報(bào)警器，采用熱釋電紅外探測器獲取探測信號，信 號經(jīng)過放大比較后送給單片機(jī)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)報(bào)警，默認(rèn)情況下，報(bào)警 10s。通過遙控開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)單片 機(jī)復(fù)位，遙控發(fā)射與接收部分用專用的編解碼芯片進(jìn)行編碼和解碼，簡單、方便，30 米的范圍內(nèi)都可以 進(jìn)行復(fù)位。本次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是通過放大電路增益的調(diào)整可以實(shí)現(xiàn)探測范圍在 0-10 米內(nèi)可調(diào)；隱蔽性強(qiáng)、 靈敏度高，靈敏度達(dá)到 3300v/w,探測率達(dá)到1.5108cmhz1/2/w，視場達(dá)到

2、 138125；通過光敏開 關(guān)電路控制白天與晚上探測范圍的自動調(diào)整。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字：紅外遙控，熱釋電紅外探測器，單片機(jī)，光敏電阻 infrared remote control alarm abstract: there are every kind of cultural relics in the museum, security becomes especially important. the design object is the design aims to anti-theft alarm of museum showcases , which is a passive inf

3、rared alarm system, detecting signal by a pyroelectric infrared detector, then the signal is sent to single-chip microcomputer for processing, by default, the alarm will stop after 10s . through the remote control switch can realize single-chip microcomputer reset, remote control transmitting and re

4、ceiving part using coding and decoding chip dedicated for encoding and decoding, it is simple,and convenient, it can be reset within 30 meters. characteristic of this design is through the amplification circuit gain adjustment can realize adjustable detection range in 0-10 meters; it has strong conc

5、ealment and high sensitivity, the sensitivity is up to3300v/w, detection rate is up to 1.5 108cmhz1/2/w, field of view is up to 138 * 125 deg; it can automatically adjust the day and night detection range through light switch. keywords: infrared remote control, pyroelectric infrared detector, mcu, p

6、hotosensitive resistance 目目 錄錄 第 1 章 引言.1 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).3 第 3 章 紅外遙控報(bào)警器的硬件電路分析.7 3.1 電路元器件介紹 .7 3.1.1 熱釋電紅外傳感器.7 3.1.2 at89c51 單片機(jī).10 3.1.3 pt2262/pt2272.11 3.1.4 光敏電阻.14 3.2 報(bào)警器的電路設(shè)計(jì). 14 3.2.1 放大電路. 14 3.2.2 時鐘電路. 15 3.2.3 復(fù)位電路.16 3.2.4 聲音報(bào)警電路.16 3.2.5 光敏開關(guān)電路.16 3.2.6 紅外遙控發(fā)射電路.17 3.2.7 紅外遙控接收電路.18 第

7、 4 章 報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).20 4.1 主程序工作流程圖.20 4.2 程序分析.21 第 5 章 仿真與性能分析.23 結(jié)論.25 致謝.26 參考文獻(xiàn).27 1 引言引言 中國有著 5000 年悠久歷史，多年的歷史沉淀形成了多種類型的歷史文物，現(xiàn)在各地都 時常發(fā)生文物被盜/ /破壞事件，給國家和文物研究部門都造成了極大的損失，文物保護(hù)部門 對安全的要求也越來越高，所以可靠的防盜報(bào)警設(shè)施尤為重要，本次設(shè)計(jì)主要就是針對博物 館展柜設(shè)計(jì)的紅外遙控報(bào)警器，跟普通的報(bào)警裝置相比，紅外線報(bào)警器優(yōu)勢明顯，比如紅外 線用人的肉眼是看不見的，抗干擾性特別強(qiáng)，且安全。同時又具有直線傳播的性質(zhì)，產(chǎn)生相 互間

8、干擾的可能性非常小，所以是公認(rèn)的很好的信息傳輸媒體，紅外報(bào)警器也成為了一種非 常流行的報(bào)警器。防盜報(bào)警器是在上世紀(jì)初在北美開始流行的，當(dāng)時是為了方便警察去幫助 需要求救的人設(shè)計(jì)的。后來由于通訊技術(shù)的發(fā)展，使得很遠(yuǎn)的距離也能夠接受到這種求救信 號。從此以后電話開始普及起來，從而電話報(bào)警的方式得到了迅猛的發(fā)展。國外的防盜報(bào)警 技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)很成熟了從北美的報(bào)警器發(fā)展過程，我們可以很好地借鑒一下。目前，聯(lián)網(wǎng)報(bào) 警模式是最成功的的報(bào)警模式，所謂聯(lián)網(wǎng)報(bào)警就是將整個安防產(chǎn)業(yè)整合，形成一種高水平管 理與高科技相結(jié)合的模式。比如美國的棋諾亞公司，在這方面可以算是老大了，他們一開始 也是做簡單的防盜報(bào)警系統(tǒng)，技術(shù)

9、水平與現(xiàn)在中國的許多安防產(chǎn)的業(yè)的技術(shù)水平相差無幾。 大概到了 70 年代左右的樣子，他們轉(zhuǎn)變了方式，變?yōu)槁?lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)商，建立了首家網(wǎng)管中 心。尤其是大量的網(wǎng)管技術(shù)的引用使其現(xiàn)己成為十分先進(jìn)的聯(lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)平臺。世界上好多 國家和地區(qū)都有其分公司，僅就北美的客戶而言，也早己超過 600 萬。在 60 年代的時候， 我國的技防工作就開始了，那時候由于形勢所迫，一些重要場所開始用自己的方式去防范， 當(dāng)當(dāng)時由于技術(shù)上的不成熟，僅僅采用聲控報(bào)警的方式。罪犯分子如果撬玻璃的話，發(fā)出的 聲音就會傳到了值班人員的耳朵里。值班人員判斷出罪犯在進(jìn)行行竊，及時上報(bào)有關(guān)部門， 及時抓獲犯罪分子。目前，我國的防盜報(bào)警技術(shù)

10、已經(jīng)達(dá)到了世界水平。在現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的支 持下，防盜系統(tǒng)進(jìn)入了一個新的階段。 60 年代初左右的樣子，遙控技術(shù)開始萌芽，但是在一些發(fā)達(dá)國家開始興起，發(fā)展速度 也一直很緩慢。到了 70 年代，遙控技術(shù)得到了飛速猛進(jìn)的發(fā)展，究其原因，歸功于電子技 術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)等行業(yè)的迅速發(fā)展。一般而言，紅外遙控系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成：一是紅外 發(fā)射部分。主要是利用紅外發(fā)光二極管與編碼芯片，再加上外圍電路。對于紅外發(fā)光二極管， 如果從外型上看，與普通二極管是沒有什么區(qū)別的，只是顏色不一樣，通常有透明、深藍(lán)、 黑色三種顏色。其實(shí)這種二極管是一種特殊的發(fā)光二極管，在他的兩端施加電壓時他發(fā)射的 是波長在 940mm 左右的

11、紅外線而不是可見光。如果要判斷一個紅外發(fā)光二極管能否正常使用， 可以用判斷普通二極管的方法去判斷他，只要用萬用表電阻擋測量一下紅外發(fā)光二極管的反、 正向電阻就行了。紅外發(fā)光二極管的本身特性決定了他的發(fā)射功率肯定不會大，所以接收端 接收到的信號時非常微弱的，對信號進(jìn)行放大處理是非常必要的，前些年一直都是用專門的 放大芯片進(jìn)行放大，現(xiàn)在大部分都是用一體化接收頭。紅外接收頭的封裝通常有鐵皮屏蔽和 塑料屏蔽兩種方式。而每種方式都有數(shù)據(jù)輸出，電源正極和電源負(fù)極三個端口。成品紅外接 收頭使用時就像三極管一樣，非常的方便，對于載波需要注意，這是因?yàn)橐话愣暂d波頻率 都是 38khz，這是由發(fā)射端所使用的晶振

12、決定了的，然后對晶振進(jìn)行 12 分頻， 約等于 38khz。紅外遙控最明顯的特點(diǎn)是編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控而又不干擾其他設(shè)備。 對于博物館而言，單一的防盜裝置肯定是不能滿足要求的，需要各種防盜裝置的配合與 協(xié)調(diào)，而展柜的防盜報(bào)警裝置是文物的最后一道防線，所以對于整個防盜系統(tǒng)來說是至關(guān)重 要的，這也是我這次設(shè)計(jì)選題的意義所在。 2 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)思路: 本設(shè)計(jì)包括紅外遙控開關(guān)和熱釋電紅外報(bào)警器兩個部分。也可以劃分為紅外發(fā)射，紅外 接收，按鍵控制，信號檢測、信號放大，光敏控制報(bào)警等模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：紅外遙 控發(fā)射電路，紅外接收電路，信號檢測電路，報(bào)警電路等。所以此系

13、統(tǒng)也是紅外通信與單片 機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)合的一種應(yīng)用。下圖可以清晰的描述他們的關(guān)系： 。 at8 9 c51 復(fù)位電路 信號檢測 聲音報(bào)警 led閃爍 報(bào)警 放大 大 驅(qū)動 驅(qū)動 光敏電阻可變電阻 遙 控 開 關(guān) 圖 2-1 總體設(shè)計(jì)框圖 圖 2-2 總體設(shè)計(jì)原理圖 正常情況下，報(bào)警器開始工作，若有人進(jìn)入展柜禁區(qū)，人體會發(fā)射紅外線，熱釋電紅外 紅外發(fā)射 一體化紅外接收頭 探測器就會把紅外信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后單片機(jī)就收到了傳過來的經(jīng)過放大過的信號，就 會驅(qū)動報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，默認(rèn)報(bào)警時間是 10s 鐘，當(dāng)然，也可以用遙控的方式通過復(fù)位來 解除報(bào)警。由于光敏電阻的影響，白天與晚上的探測范圍是不同的，也

14、可以通過參數(shù)設(shè)置放 大倍數(shù)調(diào)整探測距離。整個工作流程就是這樣。對于遙控開關(guān)的設(shè)計(jì)如下： 圖 2-3 紅外線遙控開關(guān)框圖 對于遙控開關(guān)的設(shè)計(jì)，只要設(shè)計(jì)遙控開關(guān)電路去控制報(bào)警器就行了，初步可以制定以 下兩種方案： 方案 1 :以單片機(jī)為主體制作一個紅外遙控器，控制復(fù)位開關(guān)。 紅外發(fā)射部分： 圖 2-4 方案二紅外發(fā)射部分示意圖 按鍵一旦按下，在單片機(jī)內(nèi)部軟件的控制下產(chǎn)生控制脈沖，控制脈沖經(jīng)紅外發(fā)光二極管 發(fā)射出去。 紅外接收部分： 采用紅外接收頭接收紅外信號，信號傳送給單片機(jī)，經(jīng)軟件控制完成紅外信號的解碼。 編 碼 調(diào) 制 光電 放大 按 鍵 解碼 解 調(diào) 單 片 機(jī) 按鍵 控制 紅外 發(fā)射 單

15、片 機(jī) 顯示 紅外接收 受控元件 圖 2-5 紅外接收部分示意圖 方案 2：采用專業(yè)編解碼芯片 pt2262 和 pt2272 形成紅外收發(fā)系統(tǒng)。 編碼芯片 pt2262編碼信號由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，從17 腳輸出 到射頻發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)輸入端發(fā)射出去。射頻接收模塊接收后送到解碼芯片 pt2272，其地址 碼經(jīng)過三次比較核對后， pt2272 的vt 腳才輸出高電平，驅(qū)動繼電器工作，完成開關(guān)的設(shè)計(jì)。 采用 pt2262 和 pt2272 編、解碼非常方便，易實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定性也好。 方案比較：我仔細(xì)比較了這兩套方案，第一種采用單片機(jī)控制，功能強(qiáng)大，設(shè)計(jì)非常靈活， 軟件編解碼也很復(fù)

16、雜，作為開關(guān)而言，很不經(jīng)濟(jì)。第二種采用專業(yè)編解碼器件，簡單，實(shí)用 性強(qiáng)，好多車輛防盜系統(tǒng)，遙控玩具等都是采用這種方式。 綜合比較，我選擇了第二種方案。 3 3 防盜報(bào)警器硬件電路分析防盜報(bào)警器硬件電路分析 3.13.1 電路元器件介紹電路元器件介紹 3.1.13.1.1 熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器 (1)基本原理介紹 熱釋電紅外傳感器是一種目前非常流行的探測元件，由濾光片,熱釋電元件，高輸入阻 抗放大器等組成。我們知道，人是不斷向外發(fā)射紅外線的，人體的正常體溫為 3637.5 ，其輻射的最強(qiáng)的紅外線的波長為 9.679.64um,中心波長為 9.65um。熱釋電紅外傳感器濾 光窗的響應(yīng)波

17、長（714um） ，故濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過，而最大限度地阻 止陽光、燈光等可見光中的紅外線的通過，以免引起干擾測出人體紅外線變化的器件.熱釋 電紅外傳感器可以將人體的紅外能量變化轉(zhuǎn)換為電信號，如果將這個電壓信號放大的話，那 么就可以控制其他自動化裝置了。工作原理圖如下： rs y2 y1 r1 r2 c2 c1 r3 r4 q2 npn q1 fet vccvcc 3v12v out 圖 3-1 熱釋電紅外傳感器原理圖 熱釋電紅外傳感器是一種熱電型的紅外傳感器，是服從熱電效應(yīng)原理的，該傳感器將兩 個性質(zhì)一樣的熱電元反向串聯(lián)，可以抑制溫差，減少干擾，實(shí)現(xiàn)不接觸就可以測出紅外線能

18、量變化的功能，然后轉(zhuǎn)化為電信號輸出。熱電元輸出的電荷信號是不能直接使用的，必須用 電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式。下面是一種型號熱釋電紅外探測器 kp500b.如下圖： 圖 3-2 kp500b 詳細(xì)參數(shù) （2）具體參數(shù)分析 當(dāng)紅外輻射入射晶體，被晶體吸收后，晶體溫度升高，自極化強(qiáng)度變小，即電荷面密度 變小。這樣，晶體表面存在多余的中和電荷，這些電荷以電壓或電流的形式輸出,根據(jù)熱平 衡方程，對周期變化的紅外輻射響應(yīng)元溫升為： （1） 22 1 d t g （式中正弦變化輻射功率峰值；為輻射角頻率； 為響應(yīng)元比輻射率；g是響應(yīng)元熱導(dǎo)， 是熱時間常數(shù)，單位s。 ） 而熱釋電電流與輻射角頻率、響應(yīng)元面積、溫

19、升成正比，即 （2） ddd ipat （式中：p 一熱電系數(shù)；一響應(yīng)元面積） d a 把（1）代入（2） ，可知熱釋電電流為： （3） 22 1 d d pa i g 可見，對于特定的響應(yīng)元(其面積 ad、熱電系數(shù) p、比輻射率 、響應(yīng)元熱導(dǎo) g、熱時間 常數(shù) 一定)的熱釋電電流，如果輻射角頻率一定，則只與感受的輻射功率的大小成正比， 并隨輻射功率的變化而變化。 熱釋電電壓為： 2222 11 dde e t pa r v g （4） （式中傳感器等效輸入電阻；一傳感器等效電容；一電時間常數(shù)） e r c r e 由（4）可以計(jì)算出靈敏度為： （5） 2222 11 d e s s e pa

20、 r v r g ， (6) 0 s v v r p 0 v d n r daf v （式中為輻射到探測器的功率，為帶寬，為噪聲電壓） 。 0 p 0 f n v 最大探測距離的計(jì)算： （7） 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 00 1 / 2 1234 sn dna dfvv j r j 為目標(biāo)的光譜輻射強(qiáng)度, 單位( )；為大氣透過率, 無量綱； d0 為光學(xué)系統(tǒng)入/ r w s 射孔徑直徑, 單位( cm) ；( n a ) 表示數(shù)值孔徑,為傳感器光譜透過率, 無量綱；為 0 d 單探測率；為瞬時視場； 為等效噪音帶寬, 單位( hz) ； 為系統(tǒng)信噪比, 無f/ sn vv 量綱

21、。 通過對熱釋電紅外探測器的參數(shù)分析，可以知道，最大探測距離與很多因素有關(guān)，但是 對于特定的傳感器而言，主要與輻射強(qiáng)度有關(guān) 。從上面的式子中可以得到探測距離與輸出 電壓的關(guān)系，從而可以通過對輸出電壓的控制間接地改變探測范圍。 3.1.23.1.2 at89c51at89c51 單片機(jī)單片機(jī) at89c51 單片機(jī)是一種高性能的單片機(jī)，采用 cmos 工藝制造，性能很高，片內(nèi)含 4k bytes 的 eprom 和 128 bytes 的 ram，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（cpu）和 flash 存儲單 元，功能強(qiáng)大。at89c51 單片機(jī)性價比是很高的，可應(yīng)用于很多控制領(lǐng)域。51 系列是我

22、們常 見單片機(jī)，但是事實(shí)上，類型與特性的不同決定了他們種類的多樣性， mcs-51 是一系列單 片機(jī)的總稱。世界上很多公司也都在做單片機(jī)，他們大多數(shù)是以 mcs-51 為基礎(chǔ)，根據(jù)自己 的需要開發(fā)出更多的產(chǎn)品。所以只是功能上的差別，核心是一樣的。目前，89c51 是一種非 常流行的單片機(jī)，此次設(shè)計(jì)我就是采用了 at89c51 單片機(jī)。 管腳說明：vcc：供電電壓，gnd：接地 p0 口：p0 口為一個 8 位漏級開路雙向 i/o 口，每腳可吸收 8ttl 門電流。當(dāng) p1 口的管 腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。p0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為 數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 f

23、iash 編程時，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng) fiash 進(jìn)行校驗(yàn)時，p0 輸出原碼，此時 p0 外部必須被拉高。 p1 口：p1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 口緩沖器能接收輸出 4ttl 門電流。p1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1 口被外部下拉為低 電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 flash 編程和校驗(yàn)時，p1 口作為第八 位地址接收。 p2 口：p2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 ttl 門電流，當(dāng) p2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作

24、為輸 入時，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口當(dāng)用于外部 程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，p2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，p2 口輸出其特殊 功能寄存器的內(nèi)容。p2 口在 flash 編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。 p3 口：p3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 i/o 口，可接收輸出 4 個 ttl 門電流。 當(dāng) p3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低 電平，p3 口將輸出電流（ill）這是由于上拉的

25、緣故。 將防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所需要用到 at89c51 的引腳及其功能說明列出表格，以便對防盜 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)有更好的了解與設(shè)計(jì)。如下表所示： 引腳功能說明 p1.0接收外接傳感器控制信號 p1.2控制工作指示燈 led-green p3.0（rxd）控制報(bào)警指示燈 led-red p3.1（txd）控制外接喇叭 reset復(fù)位 vcc供電電壓 gnd接地 圖 3-3 at89c51 單片機(jī)引腳說明 傳感器控制信號只要給 p1.0 一個低電平，單片機(jī)就會在內(nèi)部程序的控制下，使 p1.2 置 為低電平，控制工作指示燈 led-green 熄滅；同時 p3.0（rxd）與 p3.1（txd）也置為低

26、電 平，控制報(bào)警指示燈 led-red 開始閃爍報(bào)警，喇叭發(fā)出報(bào)警。reset 只要有低電平觸發(fā)，報(bào) 警就會終止。 3.1.33.1.3 pt2262/pt2272pt2262/pt2272 介紹介紹 pt2262/2272 是一對編解碼芯片，采用 cmos 制造，功能強(qiáng)大，應(yīng)用范圍也比較廣，是 一對比較流行的編解碼芯片。 （1） pt2262 說明 編碼芯片 pt2262編碼信號由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，從17 腳輸出 到射頻發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)輸入端發(fā)射出去。在通常使用中，一般采用 8位地址碼和 4位數(shù)據(jù)碼， 這時編碼電路 pt2262和解碼 pt2272的第 18 腳為地址設(shè)

27、定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、 接正電源、接地三種狀態(tài)，只有發(fā)射端 pt2262和接收端 pt2272的地址編碼完全相同，才能 配對使用。1-8為地址輸入端，10-13為數(shù)據(jù)輸出端。 （2）pt2272參數(shù)介紹 pt2272是一塊解碼芯片，詳細(xì)參數(shù)如下： 射頻接收模塊接收后送到解碼芯片 pt2272，其地址碼經(jīng)過三次比較核對后 ， pt2272 的vt 腳才輸出高電平，與此同時與pt2272 相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，pt2262 每次發(fā)射時至少 發(fā)射 4 組字碼，pt2272 只有在連續(xù)三次檢測到相同的地址碼加數(shù)據(jù)碼才會把 數(shù)據(jù)碼中的 “1”驅(qū)動相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端為高電平和驅(qū)動 vt端同步為

28、高電平。 pt2262 和pt2272 除地址編碼必須完全一致外，振蕩電阻還必須匹配，否則接收距離會 變近甚至無法接收，在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越 大振蕩頻率越低，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時間越長。相對來說 pt2262用 1.2m，2272用 200k配套發(fā)射效果比較好。 3.1.43.1.4 光敏電阻光敏電阻 光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻 器，又稱為光電導(dǎo)探測器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大 光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化） 。 常用的光敏電阻器硫化鎘光敏

29、電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器對光的敏感性 （即光譜特性）與人眼對可見光（0.40.76）um 的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都 會引起它的阻值變化。光敏電阻屬半導(dǎo)體光敏器件，除具靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及 r 值一 致性好等特點(diǎn)外，在高溫，多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，可廣泛應(yīng)用音樂杯， 禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開關(guān)，路燈自動開關(guān)以及各種光控玩具，光控?zé)麸棧瑹艟叩裙庾詣娱_關(guān)控 制領(lǐng)域 3.23.2 報(bào)警器的電路原理報(bào)警器的電路原理 3.2.13.2.1 放大電路放大電路 3-4 放大電路原理圖 熱釋電紅外傳感器輸出的檢測信號很小，僅 1mv 左右，所

30、以要對信號進(jìn)行放大處理。 信號經(jīng)過電容 c1 隔去直流成分，然后兩個運(yùn)算放大器 u1a 和 u1b 進(jìn)行兩級放大，輸出信 號再經(jīng)過 u1c 與 u1d 構(gòu)成的電壓比較器后輸出高低電平傳送給單片機(jī) 3.2.23.2.2 時鐘電路的設(shè)計(jì)時鐘電路的設(shè)計(jì) xtal1 和 xtal2 可以構(gòu)成反向放大器，可以分別為輸入和輸出。如果配置片內(nèi)振蕩器也 是可以的。 c c x 12mhz xtal1 xtal2 圖 3-5 時鐘電路圖 3.3.2 2.3.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位方法通常有兩種方式：一是上電復(fù)位，二是手動復(fù)位，單片機(jī)在時鐘電路工作以后, rest 只要擁有兩個機(jī)器周期高電平就可以

31、完成復(fù)位。如圖所示 r r c vcc s vss rst 單單單 圖 3-6 復(fù)位電路圖 3.3.43.3.4 聲音報(bào)警電路聲音報(bào)警電路 如下圖 3-5 所示：把高音喇叭和外圍電路與單片機(jī)連接，再利用大功率三極管驅(qū)動喇叭 作為報(bào)警裝置，構(gòu)成了一個完整的聲音報(bào)警電路。 ls speaker q1 8050 r6 4k7 vcc 單單單 txd 圖 3-7 聲音報(bào)警電路圖 3.2.53.2.5 光敏開關(guān)電路光敏開關(guān)電路 白天光照比較強(qiáng)，光敏電阻小，微弱的電流經(jīng)過兩級放大后驅(qū)動繼電器吸合，使控制白 天的開關(guān)打開；晚上的時候，光敏電阻暗電阻非常大，幾乎沒有電流，繼電器不工作，控制 晚上的開關(guān)打開，這

32、樣就能通過光敏電阻控制白天晚上的探測距離的變化。 圖 3-8 光敏開關(guān)原理圖 3.2.63.2.6 紅外遙控發(fā)射紅外遙控發(fā)射 發(fā)射電路通過開關(guān)的2種不同狀態(tài)設(shè)置不同的地址碼，2路輸出的控制按鈕對應(yīng)2個不同的 繼電器。按鍵沒有按下時，pt2262不接通電源，其17腳為低電平，所以315mhz 的高頻發(fā)射 電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時， pt2262得電工作，其第 17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號，當(dāng)17腳 為高電平期間315mhz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號，當(dāng)17腳為低平期間 315mhz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于 pt2262的17腳輸出的數(shù) 字信號，從而對高

33、頻電路完成幅度鍵控（ask 調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100的調(diào)幅。 圖 3-9 紅外發(fā)射框圖 按鍵 p t 2 2 6 2 紅外 發(fā)射 3-10 紅外發(fā)射原理圖 3.273.27 紅外遙控接收紅外遙控接收 pt2272 將送入的信號進(jìn)行解碼，2272 只有在連續(xù)兩次檢測到相同的地址碼加數(shù)據(jù)碼才會把 數(shù)據(jù)碼中的“1”驅(qū)動相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端為高電平和驅(qū)動 vt 端同步為高電平。 圖 3-11 紅外接收框系統(tǒng) 一體 化紅 外接 收頭 相應(yīng) 動作 p t 2 2 7 2 圖 3-12 紅外接收原理圖 紅外遙控就是利用紅外線傳輸信息，從而達(dá)到控制目的的遙控方式。采用紅外遙控時， 對鄰近的無線設(shè)備是不會造成影響

34、的。本次設(shè)計(jì)的遙控發(fā)射裝置是應(yīng)用專業(yè)編解碼芯片進(jìn)行 紅外發(fā)射與接收。接收部分包括一體化接收頭，解碼電路，繼電器。 當(dāng)有按鍵按下時，就 會產(chǎn)生一種編碼數(shù)字脈沖，然后這種脈沖通過 38khz 的截波送到遙控接收器。在接收過程 中，紅外波信號通過一體化接收管轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，此信號被送到解碼芯片解碼，從而 完成相應(yīng)的遙控功能。 4 4 報(bào)警系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.14.1 主程序工作流程圖主程序工作流程圖 當(dāng)紅外傳感器檢測到信號后，經(jīng)放大反向處理后，輸出低電平作為單片機(jī)的輸入，引 發(fā)報(bào)警，喇叭開始響起來，紅燈也開始一閃一閃的。報(bào)警 10s 后就會結(jié)束，這時候綠燈亮起， 喇叭和

35、紅燈都停止工作。通過對整體設(shè)計(jì)的思考與分析，系統(tǒng)主程序流程圖如下圖 4-1 所示； 系統(tǒng)初始化 聲光報(bào)警結(jié)束 檢測外部有 無信號輸入 聲光報(bào)警是否 持續(xù) 10 秒 開始 啟動聲光報(bào)警電路開始報(bào)警 是否還有檢測信 號等待下次報(bào)警 結(jié)束 y n n y y n 圖 4-1 主程序工作流程圖 4.2 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì) 主程序清單如下： org 0000h ljmp main org 0003h ljmp pint0 org 0200h main: mov sp,#30h ;指針入口地址 setb p3.0 clr p3.1 mov p1,#0ffh ;使 p1 口全部置 1 mov p2,#00h

36、;p2 口清零 clr p1.2 lp: jnb p1.0,la ;監(jiān)測輸入信號，是否有輸入信號 la: acall delay ;延時消抖 jnb p1.0,alarm ;再次監(jiān)測輸入信號，若有輸入信號轉(zhuǎn)入報(bào)警子程序 ajmp lp delay:mov r1,0aah ld2:mov r2,0bbh ld1:nop djnz r2,ld1 djnz r1,ld2 ret alarm:setb p1.2 ;開始報(bào)警使運(yùn)行正常綠指示燈熄滅，紅燈和聲報(bào)警啟動 cpl p3.0 cpl p3.1 ;10s 鐘定時: mov 51h,#14h ;10s 循環(huán)次數(shù) mov tmod,#01h ;定時器

37、t0 定時 方式 1 mov tl0,#0b0h ;置 50ms 定時初值 mov th0,#3ch setb tr0 ;啟動 t0 l2:jbc tf0,l1 ;查詢記數(shù)溢出 sjmp l2 l1:mov tl0 #0b0h mov th0 #3ch djnz 51h,l2 ;未到 10s 繼續(xù)循環(huán) setb p3.0 ;10s 到關(guān)閉報(bào)警 clr p3.1 clr p1.2 ;報(bào)警結(jié)束，正常運(yùn)行綠指示燈亮 ljmp lp ;循環(huán),繼續(xù)工作 end 5 5 仿真與性能分析仿真與性能分析 3 2 1 411 u1:a lm324 5 6 7 411 u1:b lm324 c1(1) c1 47

38、uf r1 250k r2 5k r3 500k rv1 10k 10 9 8 411 u1:c lm324 12 13 14 411 u1:d lm324 r4 10k rv2 10k rv3 10k p1.0 c2 47uf k3ik3o 檢檢測測放放大大 rl3 g2rl-14b-cf-dc12 r12 10k r13 rv4 q3 mps6514 q4 mps6514 5-1 檢測放大電路仿真效果圖 這是新號檢測與放大的仿真圖，仿真圖中用 1mv 的激勵源代替熱釋電紅外探測器，信號 經(jīng)過兩級放大后，經(jīng)過 u1，u2 組成的電壓比較器輸入到單片機(jī)的 p1.0。左邊是一個光敏開 關(guān)電路，通

39、過光照強(qiáng)度控制電流大小，從而控制繼電器的接觸點(diǎn)，通過 r2，r12 控制白天與 晚上的增益的小，從而控制探測范圍。經(jīng)過仿真，穩(wěn)定性還是可以的. xtal2 18 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p1.0 1 p1.1 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/in

40、t0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr 16 p3.5/t1 15 p2.7/a15 28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u1 at89c51 c1 30uf c2 30uf x1 crystal c3 10uf r7 10k r8 220 r9 10k p1.0 p1.2 k2i k2o d2 led-red r10 220 q2 mps6514 r11 4.7k ls1 speaker 報(bào)報(bào)警警電電路路 5-2 報(bào)警電路仿真效果圖 這是報(bào)警裝置的仿真圖，一旦 p1.0 有低電平輸入，單片機(jī)就會使 p3