家用防盗报警系统设计(共39页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要近年来，随着改革开放的深入发展，人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有，并且人们手中特别是城市居民的积蓄也十分可观。因此，越来越多的居民家庭对财产安全问题十分关心。目前，许多家庭使用了较为安全的防盗门，如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器用于居民家中，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。此外，一些仓库的防盗工作也日益严峻，仅用人来值守的年代已经不复存在，需要一种无人值守全自动的防盗方式。为此，提出“多路防盗器”的设计。本文介绍了住宅智能化中的防盗报警系统。住宅防盗报警系统可完成盗情的检测并且实现自动报警功

2、能。其中盗情检测由红外探测与微波探测器构成的探测器完成。当防盗探测器检测到险情的时候，向单片机发出中断申请，再由单片机控制报警电路，实现自动报警。现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了住宅的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。关键词：财产、防盗、自动、报警器、安全 AbstractIn recent years, with the further development of reform and opening up, peoples living standards greatly improved.A variety of high-end home appliances

3、and valuables owned by many families and people in the hands of urban residents in particular, savings are very substantial.Therefore, more and more households are concerned about security issues on the property.Currently, many families use a more secure security door, if the design and production o

4、f a low cost, performance, sensitive and reliable anti-theft alarm for residents of the home, will ensure the property in the security and play a more effective role.Furthermore, some warehouse work increasingly serious security, only people on duty in the era and no longer need the security of a fu

5、lly automated unattended way.To this end, that multi-alarm design.This article describes the domestic intelligence in the anti-theft alarm system.Residential burglar alarm system to be completed by the detection of stolen love and automatic alarm function.Pirates of the situation which detected by t

6、he infrared and microwave detectors composed of detecting detectors completed.When the alarm of the detector detects in danger, an interrupt to the microcontroller application, then the MCU control alarm circuit, automatic alarm.Now many quarters are equipped with intelligent alarm system, thus grea

7、tly improving the safety of home, effectively ensuring the personal and property safety of residents.Keywords: Property、Theft、Auto、Alarm、Security目 录专心-专注-专业第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。所以现今在研制高精度、高性能、多功能的防盗报警器时，均采用微处理器使之成为智能防盗报警系统，而在防盗报警系统中使用最多的微处理器就是单

8、片机，它能解决传统防盗报警器不能或不易解决的难题。本设计运用单片机技术设计了一新颖多路红外线防盗报警器。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、课题介绍、本文主要工作、方案论证。1.1选题背景随着近年来我国国民经济的发展，人民生活和自身素质得以不断提高，人们对住房条件的要求越来越高，对环境的舒适性、便利性、安全性有了较高要求，加之电子信息产业正快速发展并向人们生活的各个领域渗透，与此相适应，各种不同档次的公寓、生活小区及家庭纷纷提出了自己不同的智能需求，所以根据小区住

9、宅的特点，赋予小区住宅各种功能以适应不同层次的居民的需求，需对小区住宅实现统一、有序、智能化、网络化的管理。家庭自动化系统是适应现代生活对家庭功能逐渐增长的需求发展起来的一个系统，该系统的内容、构成和配置因国度、家庭的经济实力、家庭的知识结构以及个人喜好的不同而不同。现今人们都迫切希望在一种安全而舒服的环境下生活，以及城市人口的急剧增加，人们的居住环境发生了根本变化。楼宇住宅向高层化、单元封闭式住宅小区发展。高层化楼宇建筑必须智能化。智能化住宅必须具备安全防范自动化监控管理、火灾有害气体泄漏的自动报警紧急呼叫系统，并能对关键设备、设施的运行状态实施远程监控。目前市场上常见的产品：防盗门、防盗窗

10、、防盗锁、火灾报警器、遥控器等，品种繁多，式样、功能各异。虽然也能起一定的防范和方便作用，但功能单一，不适应于无人场合，没有系统化，不适用于智能住宅。同时也不能实时反应警况、时间不能远距离传递信息，灵活性差等缺点。随着通信技术的不断发展，为新型的更为可靠的住宅防盗系统提供了新的技术手段。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。单片微型计算机又名微控制器，是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路器件，它在一块芯片内集成了计算机的各种功能部件，构成了一种单片式的微型机算机，本课题就是从单片机的功能强、体积小、可

11、靠性高，面向控制和价格廉价等一系列优点入手，应用8051设计了一防盗报警接收子系统。另外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

12、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。1.2课题介绍本设计是利用单片机对防盗报警系统进行控制，系统要求能对16个以上的监测点进行自动监测。是以单片机为核心构成防盗报警系统，以完成用户键盘输入，数码（可汉字液晶）显示、故障状态指示为主，完成报警检测，若有报警事故发生，可向外界发出声光报警信号。单片机防盗报警系统主要用于宾

13、馆、仓库、居民楼等场所，它能对受监测点进行自动监测。一旦出现盗情，由单片机接收有效信号，并发出报警命令，即进行声光报警，并指示被盗地点，提醒有关人员进行有关措施。该防盗报警系统具有结构简单、可靠性高、成本低等优点。若更换其他的传感器，该系统还可以用于火灾报警、煤气泄漏等报警。系统基本框图如下所示:报警电路显示电路单片机检测电路警语播放电路键盘输入1.3本文主要工作本论文作者在导师的指导下设计了单片微机住宅防盗报警系统的多机通讯发送子系统，将告警信号传输到主机系统。此设计过程主要分两个步骤进行：第一，设计整机系统方案，并对其进行认证；第二，完成由单片微机控制的住宅防盗报警系统的设计； 本论文的结

14、构如下：第一章绪论，综述了国内智能建筑的发展状况和智能小区防盗报警系统的技术动态，介绍了论文的主要内容。第二章单片机系统的硬件设计，详细介绍了此系统中所用到的MAX708、AT89C51等元件的结构与工作特性。第三章检测信号放大电路设计，详细介绍了红外光敏二极管警灯电路及探测电路的设计。第四章系统电源的设计与实现，画出了单片机系统电源及检测电路电源的设计框图。第五章软件设计，画出了系统的软件流程图，确定了上位机与下位机的通信协议，并描述了主程序流程和关键流程。最后是结论，总结论文的主要成果，并指出了今后进一步在本研究方向的展望与设想。在设计之前首先工对本课题作广大的市场调研工作，进行分析、对比

15、、总结，再进行方案选择论证。具体到设计时,又分硬件设计和软件设计，硬件设计主要分两大部分：单片机部分和检测部分。软件设计分主程序设计和中断子程序设计。1.4方案选择论证1.4.1单片机的选择本设计采用89C51单片机,是一种低功耗，高性能的8位CMOS单片机，时钟频率高达24MHZ，与8031的指令系统和引脚完全兼容。此外，ATu89C51还支持由软件选择的二种掉电工作方式。非常适用于电池供电或其他要求低供耗场合。由于芯片内的4程序存储器可在线或用编程器重复编程，受到了应用设计者的欢迎并得到较为广泛的应用。1.4.2显示器工作原理及其选择点亮显示器有静态和动态两种方法。所谓静态显示就是当显示器

16、显示某一个字符时，相应的发光二级管恒定地导通或截止，例如7段显示器a,b,c,d,e,f导通,g截止，显示0。这种显示方式每一位都需要有一个8位输出口控制，静态显示时，较小的电流可以得到较高的亮度且字符不闪烁，所以可以采用8255A的输出口直接驱动。在单片机串行口方式0应用中，也是采用静态显示方法。当显示器位数较少时采用静态显示的方法是适合的。当位数较多是，用静态显示所需I/O口太多，一般采用动态显示方法。所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮显示器各个位（扫描），对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示的亮度

17、既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间有关。调整电流和时间参数，可实现亮度较高较稳定的显示。1.4.3液晶显示和数码显示LED是一种离子注入型全固体半导体发光器件，它的电压低，正好与TTL电路匹配，发光效率高，寿命最长，是目前仪表数字显示的主体。 LCD是低电压驱动，极微小功耗，与CMOS功耗电路可直接匹配，此外其极薄的扁平结构立刻眼在极亮的环境光下使用，以及信息容量大，生产容易等等，都充分显示了它的优越性能。但是液晶显示一个最大的缺点，是工作温度范围较窄，特别是低湿范围不够，液晶显示器不宜施加直流电压，一般来说，使用液晶显示信息，需要液晶材料或器件，相应的驱动系统和控制系统三者统一。在本设

18、计中只需要使用几个数字来表示被盗地点，用液晶显示就显得浪费了，而数码显示就简单便宜了。1.4.4 防盗报警选择传感器的选择目前，用于防盗报警的传感器,市场上大多为红外线或微波类产品，分为主动式和被动式二种。由于误报等原因本设计采用被动式探头。它的工作原理比较简单：发射器按一定的频率发射出脉冲式的红外波束和微波，对方的接收器则按相同的频率接收红外波束或微波。当一发一收的频率经中心控制器判别一致时，表明波束行进的方向没有物体存在。反之，光束行进路径上有异物遮挡，光束被反射、散射，接收器接受的信号就会丢失，从而发出报警信号。而本设计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

19、入侵行为，如人体的移动、物体的震动、玻璃的破碎和门窗的开关等，系统将所得的信号进行逻辑判断，发出警报。常用的传感器有对射红外探测器、磁控管（门磁）、震动开关、被动红外探测器（PIR）、双鉴探测器、烟感、温感探测头等。这些传感器不仅可以对室内的门、窗、敞开的阳台、固定玻璃、保险箱等的异常情况进行监测，而且还能对家中的火警进行监测。在家中无人的情况下还具有探测有无物体移动的功能，以发现家中是否有偷窃等异常情况。这些器件有效地各施其则，为控制单元传送现场的资料，提供报警控制。本设计采用热释红外线传感器，通过探测人体特有的红外线来检测盗情。第2章 单片机系统的硬件设计该系统的传感器可选用接触式、断开式

20、等开关量传感器；系统终端部分选用音响报警电路及数码显示电路；其中数码显示由译码驱动器译码驱动。本章节主要介绍单片机系统的硬件设计及其相关芯片的概述和各部分的接口电路。2.1硬件系统总体设计硬件结构图如图2.1所示，主机选用89C51单片机，地址锁存器选用74LS373，数码显示部分选用共阴极数码管，放大器、扬声器及多点检测电路选用8255并行I/O口。由于8255每片3个口，每个有8个点，故每片8255可监测24个房间，若需要，还可以增加8255的数量。 图2.1 系统结构硬件总图2.2 AT89C51芯片的介绍AT89系列单片机是ATMEL公司的8位Flash单片机。这个系列单片机最吸引人的

21、特点就是在片内含有Flash存储器，因此它有着十分广泛的用途，特别是在便携式和需要特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用。89系列单片机是以8031核构成的，所以与8051系列单片机相互兼容。这个系列对于以8051为基础的系统来说，进行取代和构造十分容易。89系列单片机的内部结构与80C51相近，主要含有以下几个部件：8031CPU；l 振荡电路；l 总线控制部件；l 中断控制部件；l 片内Flash存储器；l 片内RAM；l 并行I/O接口；l 定时器；l 串行I/O接口； 图2.2 AT89C51引脚图2.2.1引脚功能1、I/O口线, AT89C51引脚图如图2.2所示。（1）P0口8位

22、、漏极开路的双向I/O口。当使用片外存储器及扩展I/O口时，P0口作为低字节地址/数据线复用。 P0口也可做通用I/O口使用，但需要加上拉电阻，变为准双向口。当作为普通输入时，应将输出锁存器置1。P0口可驱动8个TTL负载。（2）P1口8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P1口是为用户准备的I/O双向口。（3）P2口8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 当使用片外存储器或外扩I/O口时，P2口输出高8位地址。P2口也也可做通用I/O口使用。用做输入时，应将输出锁存器置1。P2口可驱动4个TTL负载。（4）P3口8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。P3口也可做通用I/O口使用。用做

23、输入时，应将输出锁存器置1。P3口还提供各种替代功能，如表2.1所示。 表2.1 P3口替代功能引脚替代功能说明P3.0RXD串行数据接收P3.1TXD串行数据发送P3.2外部中断0申请P3.3外部中断1申请P3.4T0定时器0外部事件计数输入P3.5T1定时器1外部事件计数输入P3.6外部RAM写选通P3.7外部RAM读选通2.2.2 结构原理AT89C51基本组成框图如图2.3所示。下面简要说明各部分的组成及功能：中断控制CPU片内Flash存储器总线控制片内RAM4个I/O端口定时器1定时器0ETC振荡器串行端口TXD RXDP0 P2 P1 P3计数器输入外部中断扩展中断 图2.3 A

24、T89C51基本组成框图1、中央处理器单片机的中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和控制操作。中央处理器主要包括运算器和控制器。运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件,其功能是控制指令读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。 2、存储器单片机内部的存储器分别为程序存储器和数据存储器。程序存储器主要用来存储指令代码和一些常数及表格。程序在开发和调试成功之后就永久性地驻留在程序存储器中，在停机断电状态下代码也不会丢失。程序存储器在操作运行过程中只读不写，因而又被称为只读存储器ROM（Read Only Me

25、mory）。用随机存储器RAM（Random Access Memory）来存储程序运行期间的工作变量和数据，所以又被称为数据存储器。一定容量的RAM集成在单片机内，提高了单片机的运行速度，也降低了功耗。标准AT89单片机含有128*8位RAM，采用单字节地址。实际上片内的字节地址空间是256个（00HFFH）,其中高128字节地址(80HFFH)被特殊功能寄存器SFR占用,用户只能使用低128字节单元(00H7FH)来存放可读/写的数据。3、外围接口电路CPU与外围设备的信息的交换都要通过接口电路来进行。这主要是解决CPU的高速处理能力和外部设备低速运行之间的速度匹配问题，并可以有效地提高C

26、PU的工作效率；同时也提高了CPU对外的驱动能力，输出接口电路具有锁存器和驱动器，输入接口电路具有三态门控制，成为接口电路的基本特征。4、时钟振荡电路单片机芯片内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容都需要外接。AT89C51的晶振频率为高为24MHz。2.2.3 AT89C51定时器/计数器相关的控制寄存器介绍1、 定时器/计数器的控制寄存器TCON2、 工作方式控制寄存器TMODTMOD用于设定定时器/计数器的工作方式，不可位寻址，只能用字节传送指令，字节地址为89H，其各位定义如下：定时/计数器1定时/计数器0位序D7D6D5D4D3D2D1D0位符号GATEC/TM1M0GATEC/TM1

27、M0C/T 计数方式/定时方式选择位。C/T=0，选择定时工作方式；C/T=1，选择计数工作方式。M1和M0 工作方式选择位。M1M0=00，选择工作方式0；M1M0=01，选择工作方式1；M1M0=10，选择工作方式2；M1M0=11，选择工作方式3。3、 中断允许寄存器IE4、 中断优先级寄存器IP2.2.4 MAX708芯片介绍MAX708 具有比较器、手动复位、两组复位电平输出的电源监控芯片, 是一种微处理器电源监控芯片，可同时输出高电平有效和低电平有效的复位信号。复位信号可由VCC电压、手动复位输入、或由独立的比较器触发。1、特性 (1)RESET信号/RESET信号输出； (2)域

28、值值为1.25V、用于电源失效或低电源警告的独立比较器； (3)手动复位输入； (4)需要100uA的电源电流； (5)复位域值为：2.63V、2.93V、3.08V；2、引脚图 MAX708的引脚图如右所示： 图2.4 MAX708 的管脚图2.3 单片机复位设置RST引脚是复位输入信号，高电平有效。在振荡器稳定工作时，在RST引脚施加两个机器周期（即24个晶振周期）以上的高电平，将器件复位。接口电路如图2.5所示。 图2.5 MAX708与89C51的接口电路图图2.5中的时钟复位电路现在用的是一块MAX708芯片，因为8255也需要复位，用该芯片可以使单片机和8255同时复位。所以,MA

29、X708与AT89C51及8255的接口电路如2.6所示。 图2.6 MAX708与89C51及8255A的接口电路图2.4 8255A芯片介绍表2.3 8255A端口选择及功能A0 A1操 作0 00 11 00 00 11 01 1X X1 1X X0 1 00 1 00 1 01 0 01 0 01 0 01 0 0X X 10 1 01 1 0A口 数据总线B口 数据总线C口 数据总线数据总线 A口数据总线 B口数据总线 C口数据总线控制寄存器数据总线为三态非法状态数据总线为三态8255A是INTEL公司生产的可编程输入输出接口芯片，它可以通过软件编程来改变I/O口的工作方式。8255

30、A可以与单片机直接接口，具体接口电路图如图2.10所示。2.4.1 8255A的引脚和结构 8255A的引脚如图2.7a所示。8255A的结构框图如图2.7b所示。a.引脚 b. 内部功能结构图2.7 8255A引脚和结构图2.5 AT89C51与8255的接口电路在89C51单片机上扩展一片8255A芯片，无需外加任何逻辑电路，其接口如图2.8所示。图中8255A的PA口地址为7CH，PB口地址为7DH，PC口地址为7EH，控制字寄存器地址为7EH。这里8951单片机对8255采用了线性选址法。 图2.8 89C51与8255A的接口电路图2.6 显示部分数字显示是许多数字设备不可缺少的部分

31、，本设计中发生盗情时要让主人知道具体发生在哪点，所以直观地用LED显示数字1、2、3、4，表示相对应的地点，很是一目了然。并且采用7448译码驱动,为软件提供了方便。2.6.1七段显示译码器数字显示通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成，如图2.11所示。下面对显示器和译码驱动器分别进行介绍。数码显示器是用来显示数字、文字或符号的器件，现在已有各种不同类型的产品，广泛应用于各种数字设备中，目前数码显示器件正朝小型、低功耗、平面化方向发展。常用的LED显示器有七段，这种显示器有共阴极和共阳极两种。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。计数器译码器驱动器显 示 器脉冲信

32、号KHZ图2.9 数字显示电路组成框图图2.12b表示七段数字显示器利用不同发光段组合，显示015等阿拉伯数字。在实际应用中，1015并不采用，而是两位数字显示器进行显示。a. 分段布置图 b.段组合图 c. 共阳极 d.共阴极图2.10 七段数字显示发光段组合图2.6.2 7448译码驱动 为了使数码管能将所代表的数显示出来，必须将数码经译码器译出，然后经驱动器点亮对应的段。下面介绍常用的7448七段显示译码器。7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。7448的功能如表2.4所示。它有3个辅助控制端LT、RBI、BI/RBO，现分别简要说明如下：灭灯输入BI/RBO BI

33、/RBO是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。当BI/RBO作为输入使用且BI=0时，无论其他输入端是什么电平，所有各段输出ag均为0，所以字型熄灭。试灯输入LT 当LT=0时，BI/RBO是输出端，且RBO=1，此时，无论其他输入端是什么状态，所有各段输出ag均为1，显示字型为。该输入端常用于检查7448本身及显示器的好坏。动态灭零输入RBI 当LT=1，RBI=0且输入代码DCBA=0000时，各段输出ag均为低电平，与BCD码相应的字型0熄灭，故称“灭零”。利用LT=1，RBI=0可以实现某一位0的“消隐”。此时BI/RBO是输出端，且RBO=0。动态灭零输出RBO BI/RBO作为

34、输出使用时，受控于LT和RBI。当LT=1且RBI=0，输入代码DCBA=0000时RBO=0；若LT=0或者LT=1且RBI=1，则RBO=1。该端主要用于显示多位数字时，多个译码之间的连接。表2.4 7448功能表十进制或功能输 入BI/RBO输 出字 型LTRBID C B Aa b c d e f g01234567891112131415HHHHHHHHHHHHHHHHXXXXXXXXXXXXXXL L L LL L L HL L H LL L H HL H L LL H L HL H H LL H H HH L L LH L L HH L H LH L H HH H L LH H

35、H LH H H HHHHHHHHHHHHHHHHH H H H H H HL H H L L L LH H L H H L HH H H H L L HL H H L L H HL L L H H H HH H H L L L LH H H H H H HH H H H L H HL L L H H L HL L H H L L HL H L L L H HH L L H L H HL L L L H H HL L L L L L L消 隐脉冲消隐灯 测 试XHLXLXX X X XL L L LX X X XLLHL L L L L L LL L L L L L LH H H H H H

36、H从功能表可以看出，对输入代码0000，译码条件是：LT和RBI同时等于1，而对其他输入代码则要求LT=1，这时候译码器各段ag输出的电平是由输入BCD码决定的，并且满足显示字型的要求。2.6.3 单片机与7448译码驱动器及LED的连接现直接用7448译码驱动LED显示数字，直观明了，在软件方面也有优点。7448的输入接单片机一般I/O口，电阻起限压作用。单片机与7448译码驱动器及LED的接口电路如下所示。 图2.11 单片机与7448译码驱动器及LED的连接图2.6.4外部地址锁存器在进行外部存储器扩展时，凡具有输入/输出控制的8位寄存器均可作为地址锁存器。目前常用的地址锁存器芯片有：7

37、4LS273、74LS373、8282等,引脚图分别如2.14所示。（a）74LS273 (b) 74LS373 (c)8282 图2.12 地址锁存器引脚图89C51单片机P0口与地址锁存器的连接方法如图2.15所示。图2.15中的b图为74LS373的引脚图，/OE为使能控制端，G为锁存控制信号。74HC373有三种工作状态：（1）当/OE为低电平，G为高电平时，输出状态和输入状态相同，即输出跟随输入。（2）当/OE为低电平，G由高电平变为低电平时，输入端数据锁入内部寄存器中，内部寄存器中的内容与输出端相同。当G保持低电平时，即输入端数据变化也不会影响输出端状态，从而实现了锁存功能。（3）

38、当/OE为高电平时，锁存器缓冲三态门封闭，即三态门输出为高组态，输入端D0D7和输出端Q0Q7隔离，则不能输出。(a)使用74LS273 (b)使用74LS373 (c)使用8282图2.13 89C51单片机P0口与地址锁存器的连接方法第3章 检测信号放大路设计电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。而本设计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；若更换其他的传感器，该系统还可以用于火灾报警、煤气泄漏等报警。本章节主要介绍几

39、种不同的利用红外线检测报警的电路，并由此得出检测信号放大电路。3.1 热释红外线传感器典型电路热释红外线传感器被广泛应用在国防和民用领域，作遥控、遥测、防盗、警戒、放火及自动化设施，其原理及典型应用电路如图3.1所示。 热释红外线传感器主要由高热系数的锆钛酸铅系陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘钛等配合滤光镜片窗口组成，它能以非接触形式，检测出物体放射出来的红外能量变化，并将其转换成电信号输出。金属、塑料封装热释红外传感器，内装有变换阻抗用的场效应晶体管，输出阻抗一般为1047k，顶端或侧面装有滤光镜片，用来选择接收不同波长的热释红外线。人体辐射的红外线中心波长为910m,而这种探测元件的波长灵敏度特性

40、在0.220m,范围几乎是稳定不变的.在硅片表面上截止波长710m,的滤光片,使波长超过710m的红外线通过,而小于7m的红外线被吸收,于是就得到只对人体敏感的热释红外线。热释红外线传感器的文字符号为AT。图3.3为热释红外线传感器典型应用电路。AT为双元件热释红外线传感器，内部电路见图3.1，其接收波长为6.514m，适用于防盗报警系统，输出阻抗为10k;AT为单元件热释红外线传感器，接收波长为120m，适用于温度遥测，但同样亦可用于防盗及自动控制系统，其内部电路如图3.2所示。在这例电路中，当AT接收到人体信号时，输出一个微弱的低频信号，其频率约为0.33Hz。经晶体管VT1和运算放大器A

41、1组成的两级放大器将信号放大至7075dB。由A2等组成的电压比较器，设定一参考电压。在无目标进入时，末级无输出；一旦有目标进入探测范围，AT则有信号输出，经放大后，电压高于比较器设定电压时，A2输出高电位，VT2导通，继电器K吸合，其触点接通报警电路或控制电路，实现热释红外线探测之目的。 3.1双元件热释红外线传感器 3.2 单元件热释红外线传感器3.3 热释红外线传感器典型电路3.2 红外光敏二极管警灯电路图3.4中，VDP是红外光敏二极管，在电路中反向连接。当把它置于红外光照强度很弱的环境中时，VDP内部仅有极少的载流子流过，表现为高阻值；当它接收到一定强度的红外光时，其内部的PN结载流

42、子受红外光激发而增多，VDP反向电流增大，表现为低阻值。 图3.4 红外光敏二极管电路图3.4主要由运算放大器IC1和四与非门（D1aD1d）等组成。在VDP无光照时，调节RP使IC1的脚为1.5V左右，D1b的脚输出高电平。在这里，D1a与D1d构成单稳态触发电路，D1d第11脚输出高电平，D1C的第10脚输出抵电平，发光二极管VL不亮。 我们将本装置安装在走廊的一侧，其对面安装一只白炽灯（灯光中含有红外光），VL不亮。当有不速之客闯入光源与光敏二极管之间的警戒域时，VDP接收的光强瞬时减小，等效电阻值增大，在M点产生一个脉冲信号，经C1耦合到IC1的输入端，IC1的第6脚变为高电平，D1b

43、的第10脚输出高电平，VL发亮，向主人报警。3.2.1 光敏二极管控制电路光敏二极管是常用的光敏元件之一,它与普通的半导体二极管相比，相似之处是管心都是一个PN结，具有单向导电性能；不同之处是从外形上看时，光敏二极管管壳上有一个能射入光线的“窗口”。当光线透过“窗口”照射到光敏二极管管心上时，PN结反向漏电流增大，此时的漏电流称为光电流；而无光照时，PN结反向漏电流很小，此时的漏电流称为暗电流。我们就是利用光敏二极管的这一特点，演变出许许多多的经典光敏二极管控制电路。光敏二极管的典型应用电路如图3.5所示。从图中可以看出，光敏二极管工作时必须加上反向电压。在这里，RL为光敏二极管的负载电阻，U0为输出电压。图3.5 光敏二极管的典型应用电路从以上两个例子及资料中我们可以比较设计出以下红外线探测信号放大电路。3.3红外线探测信号放大电路设计红外线探测信号放大电路设计中红外线探测器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。 该设计电路原理见图3.6。由红外线传感器、晶体三极管、运算放大器