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一、基于单片机的实时时钟毕业设计论文./WORD格式整理版毕业设计论文微电子技术-红外声光报警器指导老师姓名:专业名称:微电子技术班级学号:论文提交日期:论文答辩日期:.摘要:本设计的名称为"红外无线报警器"。这是一种新型多功能无线防盗报警器,带有报警功能。该设计的实物将有功能扩展性好,硬件配置先进等优点。此套报警系统对防范盗窃和追捕盗窃犯,有着重要的实用意义。该设计的完成主要由两个因素驱动,其一,满足消费需求的程度和领先性;其二,科学技术的发展。该设计主要有以下几个特点:1.由于防盗报警系统用途的特殊性,这就需要防盗报警系统不断改进其功能以应对盗贼层出不穷的盗窃手段。在设计时,充分考虑这一问题,使得系统的功能有着很好的扩展性,可以针对不同的场合,进行系统的改进。2.在设计时,考虑到实际现场环境和用户的安全防范要求。3.具有一定的抗干扰能力,可以防止各种误报现象的发生。4.系统的灵敏度和可靠性很高。关键词:红外线热释电传感器热敏电阻LM324放大器;声光报警;Abstract:Thedesignforthename"infra-redwirelessinfrareddetectors."Thisisanewtypeofmultifunctionalwirelesssecuritydetectorswithwarningfunctions.Thephysicaldesignwillbefunctionalexpansionisgood,andadvancedhardwareconfigurationadvantages.Thissetswarningsystemstopreventtheftandthepursuitofthieves,haveimportantpracticalsignificance.Thecompletionofthedesigndrivenmainlybytwofactors,first,tomeetconsumerdemandandtheextenttowhichlead;Second,thedevelopmentofscienceandtechnology.Thedesignofthefollowingmaincharacteristics:1.Asanti-theftwarningsystemusesunique,whichrequiresanti-theftwarningsystemtocopewiththecontinuousimprovementofitsfunctionofthethievesarestealingtools.Inthedesign,fullyconsiderthismatter,ithasverygoodfunctionalsystemexpansionary,ondifferentoccasions,thesystemimproved.2.Inthedesign,takingintoaccounttheactualenvironmentandthesafetyofusersagainsttherequest.3.Acertainantijammingcapabilities,canpreventmisreportingphenomena.4.Highsensitivityandreliabilityofthesystem.Keyword:infra-redthermal-electricsensors;thermistor;LM324Amplifier;soundandlightalarm目录TOC\o"1-4"\h\z\u绪论1一、红外声光报警器电路设计原理及要求21.1设计原理21.2设计内容21.3设计目的21.4设计要求21.5设计硬件框图3二、电路板设计42.1电路设计系统42.1.1AT89C51单片机有关概述42.1.1.1AT89C51功能性概述42.1.1.2AT89C51引脚功能说明52.1.1.3AT89C51两种低功耗节能模式62.1.2最小硬件系统部分电路72.1.2.1AT89C51时钟振荡电路72.1.2.2AT89C51复位电路72.1.2.3数码管动态显示电路82.1.2.4键盘电路92.2断电保护电路102.3部分元器件的功能概述112.3.1MC34064功能概述112.3.21N5819和1N4007二极管11三、调试结果18结论19致谢20参考文献21附录A:毕业设计原理图22附录B:元器件清单23绪论近年来,随着改革开放的深入发展,电子电器的飞速发展.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。然而一些不法分子也是越来越多。这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强.造成偷盗现象屡见不鲜。因此,越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。报警器这时正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。价格高昂,一般人们难以接受。如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器,必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。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。红外报警器大多数采用国外的先进技术,其功能也非常先进。其中包括红外声光报警器,也即是本文将研究的产品。这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器。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,用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比,具有如下特点:●不需要用红外线或电磁波等发射源。●灵敏度高、控制范围大。●隐蔽性好,可流动安装。红外声光报警器电路设计原理及要求一、热释电红外传感器简介

热释电红外线传感器是20世纪80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量变化,并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路,如用于电源开关控制、防盗防火报警、自动监测等。热释电红外传感器不仅适用于防盗报警场所,亦适于对人体伤害极为严重的高压电及×射线、射线自动报警等。

热释电红外线传感器主要部分是由一种高热电系数的材料制成尺寸为2×lmm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。探测元件的作用是探测、接收红外辐射并将其转换成微弱的电压信号。为了提高探测器的灵敏度及探测距离,一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜或衍射光学型聚焦镜等。菲涅尔透镜是用透明塑料制成的一种具有特殊光学系数的透镜。用它和放大电路相配合,可将信号放大70dB以上,可以测出10~20m内人的活动。同时利用透镜的特殊原理,在探测器的前方产生一个交替变化的"盲区"和"高灵敏区"。当有人从透镜前走过时,人体发生的红外线就不断地在"盲区"和"高灵敏区"内切换,这样就使接收到的信号以忽强忽弱的脉冲形式输入,增强了能量幅度,从而提高了探测灵敏度。人体辐射的红外线中心波长为9~10μm,而探测元件的波长灵敏度在0.2~20μm范围内,可在传感器顶端开一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片只能通过波长范围为7~10μm的光,这样便可以制成专门探测人体辐射的红外线传感器。

二、热释电红外传感器的原理

释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶,其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成,其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式,因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用因而需要用电阻将其转换为电压形式该电阻阻抗高达104MΩ,故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式即源极跟随器来完成阻抗变换。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。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的,因此极化后的探测元也是有正、负极性的。1.1设计原理当有人在其探测区域内以0.3~3Hz的频率活动时,它就能感生出微弱的电信号,经U-A、U-B两级放大后,从U-B⑦脚输出0.5~5.5V的强信号。

D1、D2、R10~R13及U-C组成双门限比较器,因PIR感生的信号电压可正可负,故U-B⑦脚输出的电压亦可正可负〔对中心电压3V而言。当其输出的电压达到4.1V以上时,通过D1施加于U-C⑩脚的电压高于⑨脚的电压〔3.3V,使U-C⑧脚输出高电位;而当U-B⑦脚输出的电位低于2V时,则U-C⑨脚的电压将通过D2下降至2.7V以下,其⑧脚也输出高电位。

平时无信号时,由于U-C⑨脚的电位〔3.3V高于⑩脚〔2.7V,故⑧脚无输出。当PIR接收到信号时,⑧脚就一定输出高电位,通过D3、R14给C8充电,使U-D{12}脚电位高于{13}脚,其{14}脚输出高电位触发双向可控硅导通,点亮电灯。

由于C8所储电能通过R15、VR2放电需时约2分钟,故在此2分钟内灯一直亮着。当C8上的电压低于{13}脚电压〔1V时,{14}脚无输出,可控硅关闭,灯自动熄灭。一、红外防盗报警系统组成及工作原理概述

随着时代的不断进步,人们对自己所处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。现在很多地方都安装了智能报警系统,因而大大提高了安全程度,有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不可见光,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,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1.2设计内容通上电源,打开开关,当有人在传感器范围内活动时,灯和和喇叭就会工作,从而实现报警功能。1.3设计目的通过红外声光报警器的设计,加深对LM324放大器,双向可控硅的了解,学会红外声光的一些报警原理及运用。1.4设计要求1、根据毕业设计的设计内容,正确设计电路原理图。2、合理排布电路元器件,正确焊接硬件电路板。3、能够会调试电路板,使其能够正常工作。4、实现声光报警功能。1.5设计硬件框图二、电路板设计2.1电路设计系统

当有人在其探测区域内以0.3~3Hz的频率活动时,它就能感生出微弱的电信号,经U-A、U-B两级放大后,从U-B⑦脚输出0.5~5.5V的强信号。

D1、D2、R10~R13及U-C组成双门限比较器,因PIR感生的信号电压可正可负,故U-B⑦脚输出的电压亦可正可负〔对中心电压3V而言。当其输出的电压达到4.1V以上时,通过D1施加于U-C⑩脚的电压高于⑨脚的电压〔3.3V,使U-C⑧脚输出高电位;而当U-B⑦脚输出的电位低于2V时,则U-C⑨脚的电压将通过D2下降至2.7V以下,其⑧脚也输出高电位。

平时无信号时,由于U-C⑨脚的电位〔3.3V高于⑩脚〔2.7V,故⑧脚无输出。当PIR接收到信号时,⑧脚就一定输出高电位,通过D3、R14给C8充电,使U-D{12}脚电位高于{13}脚,其{14}脚输出高电位触发双向可控硅导通,点亮电灯。

由于C8所储电能通过R15、VR2放电需时约2分钟,故在此2分钟内灯一直亮着。当C8上的电压低于{13}脚电压〔1V时,{14}脚无输出,可控硅关闭,灯自动熄灭。

在夜间入眠或家中无人时,可将开关S闭合,一旦有小偷潜入探测区域内,在灯亮的同时会伴随着铃声大作,可以将小偷吓跑,起到防盗的作用。光敏电阻cds及三极管V等组成光控电路,白天因光敏电阻的阻值很小10kΩ以下,三极管V饱和导通,将U-C⑧脚钳位至0.3V左右,故无论有无感应信号,可控硅均不能导通,灯不能点亮;到了夜晚,因光敏电阻的阻值变大到几兆欧,三极管V导通截止,U-C⑧脚不再受其钳位,一旦PIR接收到信号,⑧脚就立即输出高电平,使可控硅导通,将灯点亮。LM324放大器有关概述.1LM324放大器功能性概述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。与单电源应用场合的标准运算放大器相比,它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下,静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源,因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中"+"、"-"为两个信号输入端,"V+"、"V-"为正、负电源端,"Vo"为输出端。两个信号输入端中,Vi-〔-为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+〔+为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图2。LM324的特点:1.短跑保护输出2.真差动输入级3.可单电源工作:3V-32V4.低偏置电流:最大100nA5.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9.输入端具有静电保护功能LM324四运算放大电路引脚功能与工作电压2007-7-1818:51:48集成块LM324是高性能四运算放大电路

集成块LM324是高性能四运算放大电路,内有四个运算放大器,并有相位补偿电路。电路耗电小,电源电压范围宽,可用正电源3~30V,或正负双电源±1.5V~±15V工作。它的输入电压可低到地电位,而输出电压范围为O~Vcc。它广泛应用于家用电器和仪器中。图4是它的内部结构框图,各引脚功能与工作电压值见表1。

.2AT89C51引脚功能说明报警系统部分电路4窗口电压比较器前面介绍的电压比较器,当输入电压沿某一个方向变化时,输出电压只变化一次。利用窗口电压比较器,可实现当输入电压沿某一个方向变化时,输出电压可变化两次的目的。窗口电压比较器的组成如图8-2-14所示。图中的URH和URL是两个不同的参考电压,运放A1和A2组成两个单门限电压比较器,将两个电压比较器相并联,并加上由二极管D1和D2组成的输出电压隔离电路,即可组成窗口电压比较器。因两个电压比较器所加的参考电压不相同,所以,该电路有两个门限电压UTH和UTL,分别称为上门限电压和下门限电压。根据门限电压的定义可得UTH和UTL分别等于URH和URL。该电路的电压传输特性是:当输入电压小于下门限电压UTL时,u02为正,u01为负,二极管D2通,D1断,输出电压u0等于UZ;当输入电压处在UTL<ui<UTH之间时,u01和u02均为负,二极管D1和D2都是断,输出电压u0等于零;当输入电压大于上门限电压UTH时,u01为正,u02为负,二极管D1通,D2断,输出电压u0又等于UZ。根据窗口电压比较器输出电压随输入电压而变化的特征,可得该电路的电压传输特性曲线如图8-2-15所示。因该曲线象一个窗口,所以,该电路称为窗口电压比较器双限比较器〔窗口比较器

图7电路由两个LM339组成一个窗口比较器。当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时〔UR1<Uin<UR2,输出为高电位〔UO=UOH。当Uin不在门限电位范围之间时,〔Uin>UR2或Uin<UR1输出为低电位〔UO=UOL,窗口电压ΔU=UR2-UR1。它可用来判断输入信号电位是否位于指定门限电位之间。。部分元器件的功能概述SENSORMANUAL熱釋電紅外線感測器

PyroelectricInfraredRadialSensor型號:D203S

PIRSENSORCO.,LTD.

Page1of6PIRSENSORCO.,LTD.

SENSORMANUAL通用雙元熱釋電紅外線感測器熱釋電紅外線感測器是利用温度变化的特徵來探测红外线的辐射,采用双灵敏元互补的

方法抑制溫度變化産生的干擾,提高了感測器的工作穩定性。産品應用廣泛,例如,保險裝

置,防盜報警器,感應門,自動燈具,智慧玩具等。

..標準規格和尺寸

型號:D203S

`

TO-5

紅外接收電極:2×1mm,2個靈敏元

窗口尺寸:4×3mm

接收波長:5-14μm

透過率:≥75%

輸出信號峰值[Vp-p]:≥3500mV

靈敏度:≥3300V/W

探測率<D*>:≥1.4×108cmHz1/2/W

雜訊峰值[Vp-p]:<70mV

輸出平衡度:<10%

源極電壓:0.3-1.5V

電源電壓

:3-15V

工作溫度範圍:-30-70oC

保存溫度範圍:-40-80oC

等效電路圖1.Drain

2.Source

3.Ground

Page2of6PIRSENSORCO.,LTD.

SENSORMANUAL..測試方法

測量條件

.環境溫度25oC

.黑體溫度420K<147°C>

.調製頻率1赫茲,0.3-3.5赫茲

△f,

.放大倍數72.5dB

雙元感測器的靈敏平衡度是通過測量每個單元的靈敏度〔即單個輸出峰值電壓,並採用下列公式計算得出。

平衡度=|VA-VB|/<VA+VB>×100%

VA=A面的靈敏度

<mVp-p>

VB=B面的靈敏度

<mVp-p>

Page3of6PIRSENSORCO.,LTD.

SENSORMANUAL..典型應用電路

注意

:

U1A-D:LM324

電源:12VDC

Rs=47KΩ,作爲參考電壓設置電阻

..窗口材料的可接收通過波長

注意:圖表所示爲典型的5.5μm紅外濾光片參考圖,曲線是紅外線通過率的平均值。該窗口

材料是經過特殊真空鍍膜處理過的半導體矽片。

SENSORMANUAL..菲涅耳透鏡用於感測器的探測方位

..使用說明

..注意感測器敏感元的放置方向和器件平面圖的尺寸,結合菲涅爾透鏡的焦點可以獲得一種最佳的光學設計。

..感測器出廠參數測試是在標準黑體和相關電路條件下經過一分鐘的穩定時間後取得的。

..感測器感應距離是背景溫度、移動目標溫度、菲涅爾透鏡目標距離、環境濕度、放大器增益、比較電壓等參量的多維函數。

..感測器底座的引線建議在

4毫米以上位置焊接,焊接時間要盡可能短。

..不能用手和硬物直接觸摸窗口。

..防止劇烈震動和靜電的産生。

..本産品採用環保材料包裝,感測器表面經過

OHK特殊防腐蝕處理。双向可控硅应用的十条黄金原则规则1.为了导通闸流管〔或双向可控硅,必须有门极电流≧IGT,直至负载电流达到≧IL。这条件必须满足,并按可能遇到的最低温度考虑。

规则2.要断开〔切换闸流管〔或双向可控硅,负载电流必须<IH,并维持足够长的时间,使能回复至截止状态。在可能的最高运行温度下必须满足上述条件。

规则3.设计双向可控硅触发电路时,只要有可能,就要避开3象限〔WT2-,+。

规则4.为减少杂波吸收,门极连线长度降至最低。返回线直接连至MT1〔或阴极。若用硬线,用螺旋双线或屏蔽线。门极和MT1间加电阻1kΩ或更小。高频旁路电容和门极间串接电阻。另一解决办法,选用H系列低灵敏度双向可控硅。

规则5.若dVD/dt或dVCOM/dt可能引起问题,在MT1和MT2间加入RC缓冲电路。

若高dICOM/dt可能引起问题,加入一几mH的电感和负载串联。

另一种解决办法,采用Hi-Com双向可控硅。

规则6.假如双向可控硅的VDRM在严重的、异常的电源瞬间过程中有可能被超出,采用下列措施之一:

负载上串联电感量为几μH的不饱和电感,以限制dIT/dt;

用MOV跨接于电源,并在电源侧增加滤波电路。

规则7.选用好的门极触发电路,避开3象限工况,可以最大限度提高双向可控硅的dIT/dt承受能力。

规则8.若双向可控硅的dIT/dt有可能被超出,负载上最好串联一个几μH的无铁芯电感或负温度系数的热敏电阻。另一种解决办法:对电阻性负载采用零电压导通。

规则9.器件固定到散热器时,避免让双向可控硅受到应力。固定,然后焊接引线。不要把铆钉芯轴放在器件接口片一侧。

规则10.为了长期可靠工作,应保证Rthj-a足够低,维持Tj不高于Tjmax,其值相应于可能的最高环境温度。9014三极管参数、管脚图9014三极管〔TO-92封装管脚图1、发射极2、基极3、集电极9014三极管参数集电极最大耗散功率PCM=0.4W〔Tamb=25集电极最大允许电流ICM=0.1A集电极基极击穿电压BVCBO=50V集电极发射极击穿电压BVCEO=45V发射极基极击穿电压BVEBO=5V集电极发射极饱和压降VCE<sat>=0.3V<IC=100mA;IB=5mA>基极发射极饱和压降VBE<sat>=1V<IC=100mA;IB=5mA>特征频率fT=150MHzHFE:A=60~

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