红外无线防盗报警系统

1、南京工程学院康尼学院 本科毕业设计（论文）题 目： 红外无线防盗报警系统的设计研究 专 业： 自 动 化 班 级： K自动化091 学 号：240091040学生姓名： 李浩千 指导教师： 陆 锋 讲 师 起迄日期： 2013.22013.6 设计地点： 实验楼 Graduation Design (Thesis)Design of Infrared Wireless Burglar Alarm SystemByLI HaoqianSupervised byLecturer.LU FengSchool of AutomationNanjing Institute of TechnologyJu

2、ne, 2013南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文）摘 要 随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们的生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断地增强，因而对防盗措施提出了新的要求，而红外技术已经相当成熟，本设计就是为了满足现代防盗的需求基于红外感应和红外无线传输和单片机结合的报警系统。 本设计采用的是AT89C51单片机控制，接收信号经过处理后选择报警蜂鸣器和警示灯工作，它具有体积小，成本低等优点，很适合用于报警信号的接收和处理；传感器部分使用的是热释电红外传感器，配合菲涅尔透镜，它们配合可以非接触式的测出人体的红外信号并将其转变为电压信号，传送给单片机处理，它具有体积

3、小，灵敏度高，安装方便，安全可靠等优点；本设计中传感器与单片机之间的无线传输是通过PT2262和PT2272两块芯片来实现的，也是基于红外技术完成的，过程稳定可靠。关键词：红外；无线；单片机；报警器ABSTRACTWith the social progress and science and technology, the economy continues to develop, the peoples living standard has been greatly improved, the awareness of the protection of private property

4、 is constantly enhanced, and thus the security measures put forward new demands, and infrared technology quite mature, this design is to meet the needs of the modern anti-theft the combination alarm system based on infrared sensors and infrared wireless transmission and microcontroller.This design u

5、ses the AT89C51 single-chip control, the received signal to select the alarm buzzer and warning lights work after treatment, it has a small, low cost, it is suitable for the alarm signal receiving and processing; sensor part is pyroelectric infrared sensor with Fresnel lens, they measure the body wi

6、th the non-contact infrared signal and convert it into a voltage signal, transmitted to the microcontroller processing, it has a small size, high sensitivity, easy installation, security reliable; wireless transmission between the sensor and the design is by PT2262 and PT2272 two chips to achieve, i

7、s also based on infrared technology, the process is stable and reliable.Key words: infrared; wireless; SCM; alertor目录第一章 绪论11.1 引言11.2 选题背景与意义11.3 研究现状21.3.1 热释电红外无线防盗报警系统的发展现状21.3.2 热释电红外无线防盗报警系统技术的研究背景及意义21.4 与本系统相关的技术发展现状31.5 本文结构4第二章 报警系统的总体设计52.1设计任务及要求52.2总体设计思路62.3主控芯片单片机的选择62.3.1 AT89C51的主要性

8、能72.4 热释电红外传感器的选择8第三章 系统的硬件设计103.1系统的相关技术103.2红外线技术的应用103.2.1红外线感应技术103.2.2红外线通讯技术103.3 AT89C51单片机简述及结构引脚说明123.3.1 AT89C51单片机的功能框图123.3.2 AT89C51单片机的管脚说明123.4热释电传感器的结构及工作原理143.4.1 热释电传感器的工作原理153.4.2 菲涅尔透镜153.4.3 热释电红外传感器的芯片选择163.4.4 热释电红外传感器的电路设计173.5 无线信号传输芯片及电路原理203.5.1 编码解码芯片PT2262/PT2272芯片原理203.

9、5.2 PT2262/PT2272芯片地址编码与震荡电阻的设定223.5.3 无线信号传输电路设计233.6电源电路的设计243.7单片机系统主体部分电路设计253.7.1时钟电路的设计253.7.2 单片机复位电路263.8 声音报警电路27第四章 系统软件设计284.1 主程序流程图284.1.1 主程序284.1.2 延时并检测是否手动取消警报程序29第五章 结论305.1论文总结305.1.1主要工作及结论305.1.2存在问题305.2感想和收获30致谢32参考文献33附录A：硬件设计原理图与PCB图34附录B：软件程序清单372第一章 绪论1.1 引言随着人民生活水平的不断提高和电

10、子技术的发展，电子报警这门综合技术正随着需求的增大而不断的发展。与此同时，红外技术已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，用它进行红外探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干扰能力强，因此在本设计研究中将红外技术与单片机结合形成一个红外防盗报警系统。防盗报警系统利用单片机控制技术，自动探测发生在布防区内的侵入行为，产生报警信号，一旦发生突发事件，就会向人们发出报警提示，从而让人即使采取应对措施。本设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路、热释电红外传感器电路、红外发射接收信号电路、蜂鸣器电路、LED控制电路等部分组成。处理器采用51系列单片

11、机AT89C51，整个系统是在系统软件控制下工作的。1.2 选题背景与意义目前市面上装备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：（一）压力触发式防盗报警器由于压力板式安装在垫子内，当主机停止工作，主人在家走动时，都很容易失报和误报，其可靠性低。（二）开关式电子防盗报警器一般只有一个定点，有效范围小，而且各种开关也易坏，失报和误报率就高，不可靠。（三）遮光式触发防盗报警器在受到太阳光照射就会引起误报，同时如果由于风吹窗帘的摆动等遮住了光也会引起误报，所以这种报警器的可靠性也不高。再者，就闭路监控电路防盗系统而言

12、：它的安装线路复杂，而且技术要求比较高，价格也比较昂贵，不利于广泛利用。于是红外无线防盗报警系统即本设计应需而生，本设计是一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器，可以在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。本设计还结合了无线信息传输技术使得传感器与主机之间的联系更加方便简洁。数字、无线、集成化是防盗报警系统进一步发展的要求，防盗系统的技术发展趋势有：1) 更精美、小巧的外观：符合室内的需要；2) 更智能化的设计：方便设置和撤销，具有人性化的操作界面；3) 更加稳定可靠：如探测器可抗RFI/EMI（电磁干扰/射频干扰）、防雷电等，以便适应恶劣的天气气候；4) 更多样的功能：如探测器可调频、防遮挡

13、、防喷盖、防破坏等；5) 更强大的联网功能；6) 更方便的扩展性。1.3 研究现状现在报警器的设计研究种类很多，设防方式、传感器、处理器的不同都会有不同的影响，各自有各自的优点缺点。1.3.1 热释电红外无线防盗报警系统的发展现状目前，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

14、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。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

15、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。1.3.2 热释电红外无线防盗报警系统技术的研究背景及意义随着时代的不断进步，人们对自己所初的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，有效的保证了居民的人身和财产的安全。由于红外线是不可见光，所以有很好的隐蔽性。但是由

16、于许多都是有线的安装这给维护和抗干扰都带来了不利的一面。而无线的可以做到安装和维护变的更方便，隐蔽性更好，更不易被发现而被破坏。1.4 与本系统相关的技术发展现状随着社会的发展，农村城镇化和人员流动性增大，社会治安状况更趋复杂，因此作为社会的基本单元家庭的防范问题就显得尤为重要。传统的机械式（防盗网、防盗窗）家居防卫在实际使用中暴露出一些隐患，正如国务院下达的关于住宅小区禁止安装防盗网的建议中指出，防盗网带来的问题：影响楼房美观，市容整洁；影响火灾救援通道；给犯罪分子提供便利的翻越条件；时间久了会有高空坠物的危险；压抑人性自由。所以作为高科技的家居安全防盗报警系统就应运而生，并日益受到广泛的重

17、视和运用。另外，为了进一步规范住宅小区智能化建设，建设部特别制定了智能小区的等级标准，按照其要求智能小区中必须具有安全防范、信息管理、物业管理和信息网络等系统。因此小区安全防范系统建设已逐渐纳入许多小区建设的必备项目中了。以深圳为例，几乎所有新建的住宅楼盘都预装了防盗系统，并禁止安装防盗网，而上海、广州、温州、南昌等地更是花费重金拆除了防盗网，其防盗功能则必须由电子防盗系统来完成。因此，家庭安防系统必将有很大的发展，并且也将从北京、上海、广东等发达城市向内地蔓延开来，形成一个全新的朝阳产业。目前红外传感器有热释电型和量子型。热释电传感器是测量温度的元件。热释电材料作为热释电元件时性能指数大，使

18、用温度范围内稳定性好，价廉而且分散性小的一般是LiTaO3。热释电材料的温度由T+T。同时表面电荷也会产生变化。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

19、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。量子型红外线传感器又分为光导型和光动势型。光导型红外传感器是利用红外线照射时，阻抗减小的光导电效应元件。典型的元件材料有PbS、PbSe、HgCdTe等。光动势型是在Ge、InSb、InGaAs、HgCdTe等半导体基片上形成的PN结，红外线照射会产生光动势。Ge的禁带宽度为0.66ev，Ge光敏二级管分光灵敏度特针对0.6m1.9m红外线比较敏感。1.5 本文结构本文以报警器的研发工程项目作为应用背景，对红外无线报警技术进行了研究。全文共分为六章，各章的主要内容如下：第一章扼要的介绍了红外无线报警系统的概念、特点与

20、相关技术研究背景；第二章讲述了此次设计的要求、要完成的工作，以及设计思路和设计方案；第三章介绍了本次红外线无线防盗报警系统研究设计相关方面的资料、技术与研究成果和主要硬件包括芯片、电路等方面的设计研究；第四章主要讲的是依据功能要求的软件方面的设计；第五章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方向。第二章 报警系统的总体设计2.1设计任务及要求 本系统是一种基于热释电传感器原理的防盗报警器，具有无线报警功能，报警器选用51系列单片机。从机做报警器的传感部分，安装在需要监控的地方。主机作为从机的信号接收部分，安装在监控室。要求学生熟悉系统设计要求，给出系统设计方案，完成各单元电路和系

21、统软件的相关的设计任务。该系统包括硬件设计和软件设计两个部分。可划分为数据采集、信息传输、键盘控制、声光报警等模块。工作流程图如下：NY声光报警结束开始是否有警情红外传感器检测布防地点声光报警图2.1 总体功能流程图2.2总体设计思路从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感探头电路、红外无线发射装置、红外无线接收装置、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成；它们之间的构成框图如图所示：图2.2 总体结构框图红外蜂鸣器报警电路LED发光显示电路驱动驱动复位电路AT89C51无线信号接收模块无线信号发射模块热释电红外传感器2.3主控芯片单片机的选择20世纪80年代以来，单

22、片机的发展非常迅速，就单片机而言，世界上一些著名的计算机厂家已投放市场的产品就有50多个系列，数百个品种。目前世界上较为著名的8位单片机的生产厂家和主要机型如下： 美国Intel公司：MCS-51系列及其增强型系列美国Motorola公司：6801系列和6805系列美国Atmel公司：89C51等单片机美国Zilog公司：Z8系列及SUPER8美国Fairchild公司：F8系列和3870系列美国Rockwell公司：6500/1系列美国T1（德克萨司仪器仪表）公司：TMS7000系列NS(美国国家半导体)公司：TMS7000系列尽管单片机的品种很多，但是在中国使用最多的还是Intel公司的M

23、CS-51系列单片机和美国的Atmel公司的89C51单片机。MCS-51系列单片机包括三个基本型8031、8051/8751。8031内部包括一份8位CPU、128个字节，21个特殊功能寄存器（SFR）、4个8位并行I/O口、1个全双工串形口、2个16位定时器，但片内无程序存储器，外扩EPROM芯片。比较麻烦，不予采用。8051是在8031的基础上，片内集成有4KB ROM，作为程序存储器，是一个程序小于4K字节的系统。公司在制作芯片时会帮用户将程序烧制上去，出厂的8051单片机大多是用于特殊的地方。所以8051适合于程序已经确定，且需求量大的单片机产品中，也不予采用。8751也是基于803

24、1改进而成的，增加了4K字节的EPROM,它可以构成程序小于4KB的系统。使用者将程序固定在EPROM中，需要时可以反复修改程序。但是价格相对8031较贵。8031为外扩一片4KB EPROM的就相当于8751，它的最大优点是价格低。随着大规模集成电路不断发展，能装入片内的外围接口电路也可以是大规模的。不予采用。80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash许程序存储区在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52位众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效地解决方案。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFl

25、ash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存的可编程可擦除的只读存储器的单片机。单片机里面的可擦除式只读存储器能反复擦除一千次。这个器件是利用ATMEL非易失高密度存储器制造这种技术制造的，并且与工业上标准的MCS-51指令集与输出管脚相可以兼容。因为它将多功能8位CPU和闪烁存储器两部分组合在了单个芯片之中，所以 AT89C51是一种微控制器的效率是非常高的，而AT89C2051则是一种精简的版本。AT89C51单片机为许多控制系统提供了灵活性好而且便宜

26、的方案。故此设计采用AT89C51。2.3.1 AT89C51的主要性能 1)与MCS-51单片机产品兼容 2) 4k字节在系统可编程Flash存储器 3)1000次擦写周期 4)全静态操作：0HZ24HZ 5)三级程序存储器锁定 6)32个可编程I/O口线 7)两个16位定时器/计数器 8)五个中断器 9)可编程串行通道10)低功耗空闲和掉电模式 11)看门狗定时器2.4 热释电红外传感器的选择人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长为10微米作的红外线，被动式红外探头的作用就是探测这种红外光线。人的身体发射的红外光线经过菲涅尔滤镜光片聚焦增强到感应源上面。红外的感应源一般运用热

27、释电元件，这种热释电器件在接收到人体发射的红外辐射、温度发生变化时就会失去平衡并向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。本设计中采用了主要采用了BISS0001热释电传感器专用控制集成电路和热释电传感器。热释电传感器由探测元件、场效应管匹配器、滤光片等组成。滤光片采用红外光学材料制成，它能通过人体辐射出的10微米左右的特定波长红外线，它可以将阳光及其它红外辐射过滤掉，这样就能可以有效地抑制周围环境不稳定因素的干扰影响结果。热释电传感器的探测部分包含两个互相串联或并联的热释电元件，而且两个电极化方向正好相反，没有干扰时背景环境的辐射对两个元件几乎起相同的作用，会将彼此产生的热释电效应

28、相互抵消，所以探测器就没有信号输出了。这也是之所以当人面对着探测器的垂直方向运动时，红外探测器灵敏度严重下降的原因。同时这也告诉了我们在安装时要注意合理的选择位置，一旦有人非法侵入探测区域内，他的红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，但是两片热释电元件接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。内部电路图和探测示意图如图2.3所示。图2.3热释电红外传感器内部电路结构注：热释电人体红外传感器，可以安装在室内，其误报率与安装的位置和方法有很大的关系。正确的安装应符合下列条件：（1）热释电红外传感器应安装离地面2米至2.2米。（2）热释电红外传感器的探测范围内不得有隔屏或其

29、它隔离物。（3）热释电红外传感器的安装应该远离空调等空气的温度变化敏感的地方。（4）热释电红外传感器安装时不可以直直的面对窗口，否则窗户外面的暖气流扰动或者人员的走动会引起误报，要把窗帘都拉上，热释电红外传感器也不能安装在气流活动强烈的地方。（5）热释电红外传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向有关，热释电红外传感器对于径向移动的反应最不敏感，而对于横切方向（即与半径垂直的方向）移动则最为敏感，具体示意如图2.4所示。图2.4 红外传感器检测示意图第三章 系统的硬件设计3.1系统的相关技术 本系统主要由电源电路、热释电红外传感器电路、无线信号传输模块、AT89C51控制电路、警铃LED电路等部

30、分组成。下面将简明扼要的介绍红外线技术的应用、AT89C51单片机以及热释电红外传感器。3.2红外线技术的应用在光谱中波长自760nm至400m的电磁波称为红外线，红外线是不可见光线。所有高于绝对零度（-273.15）的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。红外是一种无线通讯方式，它可以在无限的情况下进行数据的传输。自1974年发明以来，得到了普遍的应用。红外的特征：红外传输是一种点对点的传输方式，无线，不能相距离太远，必须对准，而且中间不能有障碍物，红外线传输几乎无法控制信息传输的进度；IrDA已经是一套标准，IR收/发的组件也是标准化产品。3.2.1红外线感应技术人体都有恒定的体温

31、，一般在37度左右，所以会发出特定波长10m左右的红外线，被动式红外探测头就是靠探测人体发出的10m左右的红外线而进行工作的。3.2.2红外线通讯技术 红外线波长范围为0.70m1mm，其中300m1mm区域的波也称为亚毫米波。大气对红外线辐射传输的影响主要是吸收和散射。利用红外线来传输信号的通信方式，叫红外线通信。 红外通讯技术适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接，尤其是嵌入式系统。其主要应用：设备互联、信息网联。设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换。信息网关负责连接信息终端和互联网。红外通信技术是在全世界范围内被认可并广泛使用的一种无线连接技术，众多的硬件和软件平台都支持这种技术

32、，其特点主要有：1.通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。2.主要是用来取代点对点之间通信的线缆连接。3.新的通信标准可以兼容早期的通信标准。4小角度（30度锐角以内），短距离，点对点传输，保密性强。5.传输速度较高，4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经发布。6.不透光材料的阻隔性，可分隔性，限定物理实用性，方便集群使用：红外线技术是限定使用空间的。在红外线不传输的过程中，遇到不透光的，如墙面。他就会反射，这一特点，确定了每套设备之间，可以在不同的物理空间里使用。7.无频道资源占用性，安全特性高：红外线技术利用光传输数据的这一特点确定了他不存在无

33、线频道资源的占用性，且安全性特别高。在限定的空间内使用进行窃听数据可不是一件容易的事情。8.优秀的互换性，通用性。因为采用了光传输，且限定了物理使用空间。红外线发射和接收设备在同一频率的条件下，可以相互使用。9.无有害辐射，绿色产品特性：科学实验证明，红外线是一种对人体有益的光谱，所以红外线产品是一种真正的绿色产品。此外，红外线通讯还有抗干扰性强，系统安装简单，易于管理等优点。红外数据通信技术的缺点：1.受视距影响其传输距离短；2.要求通讯设备的位置固定；3.其点对点的传输连接，无法灵活的组成网络等。但是这些缺点并没有给IrDA的应用带来致命的障碍，红外线技术已在手机和笔记本电脑等设备上得到了

34、广泛的应用。红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传输信息的媒体，即通信信道。发射端的发射的是二进制基带信号调制的脉冲串信号，通过红外发射管发出的红外信号。通信接收端将接收到的光脉冲转换成电信号，然后被放大，滤波后，得到了调解电路，这时可以输出二进制的数字信号。一般用于通过脉冲宽度调制的脉冲宽度调制（PWM）和脉冲容器之间的时间间隔来实现信号调制的脉冲调制（PPM）两种方式来实现信号。总之，红外线通信的本质是利用红外线对二进制数字信号的调制和解调，使该信号进行传输；红外通信接口是一个信道为红外调制解调器。3.3 AT89C51单片机简述及结构引脚说明AT89C51单片机是美国Atmel

35、公司生产低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可重写的只读程序存储器（EPROM）和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，该器件是利用了Atmel公司的非易失性、高密度存取技术生产的，同时它兼容标准的MCS-51指令系统，片内放置通了用8位的中央处理器（CPU）还有Flash 存储单元，功能强大。AT89C51单片机提供了许多低成本效益的应用，可灵活应用于各种控制领域。3.3.1 AT89C51单片机的功能框图图4.1为AT89C51单片机的基本组成功能方块图。由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口

36、、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。外时钟源外部事件计数定时器/计数器216数据存储器256B RAM/SFR程序存储器4KB ROM振荡器和时序OSCAT89C51CPU64KB总线扩展控制器可编程 I/O可编程全双工串行口内中断外部中断控制并行口串行通信图3.1 AT89C51功能方块图3.3.2 AT89C51单片机的管脚说明ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装形式。AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口是一个八位漏级双

37、向I/O端口，每个引脚可以接收8个TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1，定义为高阻抗输入。 P0可用于外部程序数据存储器，它可以被定义为八位数据/地址的。在Flash编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH校验，P0输出原码，然后P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个含有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL

38、门电流，当P2口被写1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址1时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。 P3口写入1时，他们在内部拉高，并用作输入。作为输入时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流。P3口也可作为AT89

39、C51的一些特殊功能口，如下所示： P3口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 INT0（外部中断0） P3.3 INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 （外部数据存储器写选通） P3.7 （外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/：当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以

40、不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当对外部输出的脉冲或用于定时目的。但是请注意，这是：每当用作外部数据存储器时，ALE脉冲被跳过。如果你想禁用的ALE输出，可设置为0在SFR8EH地址。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE工作。PSEN：外部程序存储器选通引脚。在外部程序存储器地址期间，每个机器周期两次PSEN有效。然而，该计划访问外部数据存储器，这两个有效的PSEN信号将不会出现。/VP：当低电频时外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。需要注意的是加密模式1，内

41、部锁定复位；当为高电频时，这里的内部程序是存储器。在Flash编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：反向振荡器的输出,如采用外部时钟源驱动器件，应不接. 具体引脚如图3.2所示：图3.2 AT89C51的引脚结构图3.4热释电传感器的结构及工作原理热释电传感器是利用红外辐射与红外测温的原理来探测的,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。非接触式红外测温具有以下优点：（1）测量不会干扰到被测的温场，因此有较高的测温准确

42、度。（2）测温范围较宽。（3）探测器的响应时间短，便于快速和动态测量。（4）不要接触被测物体，操作较为方便。（5）小目标的温度可确定。非接触温度测量技术的意义是明显的。随着工业，农业，国防，医学的发展，对温度的测量更加迫切。在某些情况下，温度测量逐渐上升到主要的地位，这引起了广泛的关注。3.4.1 热释电传感器的工作原理通常将电磁波谱间隔在0.761000m的区域称为红外光谱区，红外传感器是一种新型的传感器，能够探测物体辐射的红外线。热释电元件的工作原理是基于热释电效应，即在强电介质温度变化P的自然极化的存在，此时传感器有电信号输出，晶体的这种性质被称为热释电极或热释电效应。有些热释电晶体，他

43、们的自发极化方向能用外电场来改变，这些晶体称作热释电铁电体。例如：LiTaO2(钽酸锂)、BaTi O2(钛酸钡)和TGS（硫酸三甘酞）等。为了使传感器能够长期稳定地工作，提高灵敏度，增强抗干扰能力，这里选用了TGS晶体制作的双型探测器。3.4.2 菲涅尔透镜在热释电红外传感器中，菲涅尔透镜是不可缺少的一个组成部分，且目前人体验之系统中的光调制器一般都采用多元阵列式菲涅尔透镜，它起到红外辐射收集器和调制器的双重作用。热释电传感器只有与菲涅尔透镜配合使用才能发挥最大作用。加装菲涅耳透镜，传感器的检测半径的从2米增加到有8米的范围。菲涅耳透镜实际上是一个透镜组，每个区域是一般为只有一小的视场，每一

44、个相邻的视场是不交叉，也不是连续的的，他们都相隔着一个盲区（请参阅如图3.3所示），因此，当有人在安装了传感器来监测的菲涅耳的透镜范围内移动时，身体的红外辐射通过在感应器上的菲涅耳透镜的影响，形成了一个盲区和明亮的区域交替的信号，从而使所述对温度敏感的元件不断变化的，让传感器的输出信号，或者说，人体在监控范围内活动时，进人一个视场后，又走出这个视场，再进人另一视场对传感器而言，相当于一会儿看到人，一会儿又看不到人，人体的红外线辐射不断改变传感器的温度，使之有一个又一个相应的电信号。图3.3 菲涅尔透镜的亮区和盲区菲涅尔透镜不仅可以形成亮区和盲区，而且还有聚焦作用，其焦距一般在5cm左右菲涅尔透

45、镜一般由聚乙烯塑料片制成，呈乳白色半透明状。需要说明的是:在每次接通电源时，传感器要有几秒到十几秒的“预热”时间，在这段时期内该传感器不起作用。3.4.3 热释电红外传感器的芯片选择热释电红外传感器输出的检测信号很小。要经过放大、比较等几个环节才能输出控制信号。使电路执行相关动作。热释电红外传感器控制电路就是根据检测信号的特点和输出信号的要求，完成上述功能的电路。本套系统采用通用原件构成热释电红外传感器的控制系统。LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。和单电源运算放大器相比，他们有一些显着的优点。四级放大器可以工作在3.0伏到32伏电源下，静态电流为MC1741的静态电流

46、的百分之二十。共模输入范围包括负电源，从而消除了在许多应用中必须使用的外部偏置元件。每一个放大器可以用如图3.4中所示的符号来表示，它一共5个引脚，其中“+”、“-”是两个信号的输入端，“V+”、“V-”是正电源和负电源端，“Vo”是输出的端口。在这两个信号的输入端中，Vi-（-）是反向输入端，代表这个运放的输出端Vo的信号与这个输入端的位是相反的；Vi+（+）是同相的输入端，代表运放输出端Vo的信号与这个输入端的相位是相同的。LM324的引脚排列见图3.5。图3.4 运算放大器图图3.5 LM324的引脚排列图LM324的特点：1.输出短路保护2.真差动输入级 3.可单电源工作：3V-32V

47、 4.低偏置电流：最大100nA 5.每封装含四个运算放大器。 6.具有内部补偿的功能。 7.共模范围扩展到负电源 8.行业标准的引脚排列3.4.4 热释电红外传感器的电路设计1）低频放大电路：热释电红外传感器输出的检测信号很小，仅1mV左右，频率为0.110HZ，需经高增益、低噪声低频放大器放大后，才能进一步处理，一般来讲，要求放大器的增益为6070dB,带宽0.37HZ。放大器的带宽对可靠性和灵敏度有重要影响，带宽窄，噪声小误动作率低；带宽宽，噪声大，误动作率高！ 如图3.6所示，本系统采用LM324中的两个集成运算放大器构成低频带通放大电路，LM324内部集成了四个独立的高增益运算放大器

48、，其电流小（典型值Is=1.0mA），且与所加电源电压的大小无关，频率补偿及偏置电流均采用了温度补偿措施，性能稳定。采用单电源供电。图3.6 低频放大电路放大器要求：增益：6070DB带宽：0.37HZ工作原理：放大电路的电压增益为：A=1+2fR12C4/ (1+2fR7C4) (1+2fR12C4)一般要求放大电路的增益为65Db。电路的上下限截至频率为：FH=1/R12C7, FL=1/R7C4在单电源供电的情况下，外加电压分压器后，可保证运放输出电压有较大的动态范围。静态下应将输出端电位设在1/2处，方法是：ICA外接R4、R10分压器，将1/2VCC引至运放的同相输入端，这相当于将输

49、入偏置电压垫高1/2VCC,从而使输出电压的静态电位定在1/2VDD处。与ICA一样，ICB为了保证运放输出电压有较大的动态范围，同样设置了分压器。2）电压比较整形电路：图4.7 电压比较整形电路图3.7 电压比较整形电路工作原理：如上图3.7所示：基准电压分别由(R6+R14)和R14分压提供。当输入电压小于IC1B2引脚电压时，比较器输出高电平；当输入电压大于IC1C3脚电压时，比较器也输出高电平。而当IC1B2引脚电压输入电压IC1C3引脚电压时，比较器输出低电平。如下图3.8所示：图3.8 电频输出当人体通过菲涅尔透镜组成的传感器现场时，传感器输出一交变信号。其变化幅度大于IC1C3引

50、脚电压或小于IC1B2引脚电压时，才能使比较器输出高电平，否则为低电平，而前级放大器静态时输出电压基本为1/2VCC，处在IC1B2引脚电压和IC1C3引脚电压之间，故比较器输出为0。所以两引脚电压的差值越接近1/2VCC，电路的灵敏度越高，但容易因噪声干扰产生误动作，若两引脚的差值远离1/2VCC，电路的可靠性将提高，但灵敏度降低。一般基准电压可按下列式子来计算：V差值=（45）VN式子中VN为噪声电压。传感器给出的噪声电压，是指传感器噪声输出的信号经过70dB以上的放大后的噪声电压的峰-峰值。本产品的噪声电压大约为80mV,所以有V差值=（45）80mV=320400 mV.这样，即照顾到

51、灵敏度，又能保证电路有一定的可靠性。3.5 无线信号传输芯片及电路原理此次设计中的无线信号传输的发射与接收芯片选择的是PT2262和PT2272。3.5.1 编码解码芯片PT2262/PT2272芯片原理PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种低成本低功耗的CMOS工艺的通用编解码电路，PT2262/2272有12位(A0-A11)的三态地址端引脚(悬空,接高电平,接低电平)，他们可以任意组合提供531441种地址码,PT2262有6位(D0-D5)的数据端引脚,设定的地址码和数据码是从17脚串行输出的，他可以用于无线的遥控电路。编码芯片PT2262所发出的编码信号是由：数据码、地址码、

52、同步码组成的一个完整的码字，解码芯片PT2272是在接收到信号后，比较两次地址码后，VT引脚才会输出高电平，同时相对应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当第17引脚为高电平时315MHz的高频发射电路起振同时发射等幅高频信号，当第17引脚为低平时315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全由PT2262的17引脚所输出的数字信号控制，对高频的电路完成了幅度键控（ASK的调制

53、）就是调制度为100的调幅。 PT2262/2272的特点：CMOS工艺制造，低功耗，外部元器很少，RC振荡电阻，他的工作电压范围宽：2.615v ，数据可多达6位，地址码最多可以达到531441种，应用范围广。图4.9 PT2262的管脚图图3.9 PT2262的管脚图表3.1 PT2262管脚说明名称管脚说 明A0-A111-8、10-13地址管脚,用于地址编码,可置“0”,“1”,“f”(悬空),D0-D57-8、10-13数据输入端，只要一个为“1”即有编码发出，内部下拉Vcc18电源正端（）Vss9电源负端（）TE14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；OSC116振荡电阻

54、输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻振荡器输出端；Dout17编码输出端（正常时为低电平）在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越慢，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长。大部分产品都是用2262/1.2M2272/200K组合的，少量产品用2262/4.7M2272/820K。图3.10 PT2272的管脚图表3.2 PT2272管脚说明名称管脚说 明A0-A111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),必须与2262一致,否则不解码D0-D57-8、10-13地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换Vcc18电源正端（）Vss9电源负端（）DIN14数据信号输入端，来自接收模块输出端OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻振荡器输出端；VT17解码有效确认 输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）PT2272解码芯片不同的后缀，表示了不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分， L表示锁存输出，只要数据成功接收就会一直保持当时的电平状态，一直到下次遥控数据发生变化时才会改变。M则表示了非锁存输出，数据引脚输出