红外线报警器的设计与制作
[摘要]：。
该报警器能探测人体发出的红外线，由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和报警指示电路等组成。当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警信号，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。概述了红外辐射的知识、热释电红外传感器的结构和工作原理。利用热释电红外传感器设计了一种被动式红外报警电路,分析了该电路的功能和工作原理。热释电红外传感器具有很多的优点,在防盗、警戒等装置中应用较广。
[关键词]：被动式红外报警器；热释电红外（PIR）；传感器；热释电效应；菲涅尔透镜Design and fabrication of infrared alarm
Abstract： The alarm can detect the infrared rays emitted by a human body, composed of an infrared sensor, a signal amplification circuit, a voltage comparator, a delay circuit and an alarm indication circuit etc.. When the monitored area into the alarm, can emit alarm signals, suitable for home, office, warehouse, laboratory and other important occasions anti-theft alarm. The structure and working principle of thermal infrared radiation of knowledge, the pyroelectric infrared sensors are outlined. Using the pyroelectric infrared sensor to design a kind of passive infrared alarm circuit, and analyses the function and working principle of the circuit. Pyroelectric infrared sensor has many advantages, in security, warning device which is widely used in.
Keywords：Passive infrared alarm; pyroelectric infrared (PIR); sensor; pyroelectric effect; Fidel lens
目录
第一章绪论 0
1.1本课题的研究的背景以及现实意义 0
1.2红外报警器分类及原理 0
1.3热释电红外传感器的原理特性 0
第二章电路组成及框图 (4)
第三章单元电路设计 (4)
3.1电源电路设计 (5)
3.1.1 整流滤波电路 (5)
3.1.2 稳压电路 (7)
3.2放大电路的设计 (8)
3.2.1 反相交流放大器 (8)
3.2.2 同相交流放大器 (9)
3.3比较器电路设计 (9)
第四章整机电路及工作原理 (11)
第五章电路制作及调试 (14)
第六章设计总结210
6.1设计功能分析 (21)
6.2心得体会 (20)
6.3产品进一步升级方案 (20)
致谢 (23)
参考文献 (24)
第一章绪论
1.1本课题的研究的背景以及现实意义
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及财政机构。价格高昂，一般人们难以接受。如果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，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。其中包括被动式热释电型红外报警器，也即是本文将研究的产品。还有红外监控无线报警器，超声波防盗报警器,红外线防盗报警器，高灵敏红外报警器,触摸式延时防盗报警器, 触摸式防盗报警器，红外报警器，红外线声光报警器。
其外，可用红外报警器原理控制各种电器的运行。
1.2 红外报警器分类及原理
红外报警器分为主动红外报警和被动红外报警，主动红外入侵报警器是由发射机和接收机组成，发射机是由电源、发光源和光学系统组成，接收机是由光学系统、光电传感器、放大器、信号处理器等部分组成。主动红外报警器是一种红外线光束遮挡型报警器，发射机中的红外发光二极管在电源的激发下，发出一束经过调制的红外光束（此光束的波长约在0.8～0.95微米之间），经过光学系统的作用变成平行光发射出去。此光束被接收机接收，由接收机中的红外光电传感器把光信号转换成信号，经过电路处理后传给报警控制器。由发射机发射出的红外线经过防范区到达接收机，构成了一条警戒线。正常情况下，接收机收到的是一个稳定的光信号，当有人入侵该警戒线时，红外光束被遮挡，接收机收到的红外信号发生变化，提取这一变化，经放大和适当处理，控制器发出的报警信号。目前此类报警器有二光束、三光束还有多光束的红外栅栏等。一般应用在周界防范居多，最大的优点就是防范距离远，能达到被动红外的十倍以上探测距离。
被动红外报警器主要是根据外界红外能量的变化来判断是否有人在移动。人体的红外能
量与环境有差别，当人通过探测区域时，报警器收集到的这个不同的红外能量的位置变化，进而通过分析发出报警。人体都有恒定的体温，一般在37度左右，会发出特定波长10μm 左右的红外线，被动红外报警器就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。被动红外报警器是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为10μm左右的红外辐射必须非常敏感。为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是报警器无信号输出。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理而报警。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：
1. 不需要用红外线或电磁波等发射源。
2. 灵敏度高、控制范围大。
3. 隐蔽性好，可流动安装。
1.3热释电红外传感器的原理特性
热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。双探测元热释电红外传感器的结构。使用时D端接电源正极，G端接电源负极，S
端为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为0．2～20μm。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外。
1.3课题论述总体结构安排
第一章叙述了红外线放到报警器的背景、分类以及基本原理。
第二章则主要介绍设计电路组成及框图。
第三章主要讨论单元电路的设计。
第四章是红外线报警器的整机电路和工作原理的阐述。
第五章为红外线报警器的安装与调试。
第六章为总结和展望，总结本课题设计的总体思路，产品的功能以及对于产品功能升级等进行情景展望。
第二章电路组成及框图
随着电子技术的飞速发展和日益普及，电子报警器已经在各企业事业单位和人们的日常生活中得到广泛的应用，红外线报警器可监视几米到几十米范围内移动的人体，当有人在该范围内走动时，发出报警。其电路的组成框图如图2-1所示。
图2-1 报警器电路的组成图
1．电源：通过交流电经变压器的变压、桥式二极管的整流、电容的滤波、稳压器的稳压得到5V的直流电压。
2．传感器：传感器主要是用来采集人体的红外线信号并将该信号转换成电信号的器件。
3．放大滤波：是由集成运算放大器LM324和电容构成对传感器的信号进行放大和滤波供下一级电路使用。
4．比较器：这里采用的是双限电压比较器，把电路中的基准电压U1和U2作为参考电压（U1>U2）与比较器输出的电压作比较控制指示电路指示是否有人进入的情况。
第三章单元电路设计
3.1 电源电路设计
直流电源（DC power）有正、负两个电极，当两个电极与电路连通后，能够使电路两端之间维持恒定的电位差，从而在外电路中形成由正极到负极的电流来为电路工作提供能量。在设计采用的是5V的芯片，所以电路设计为5V的电源。
3.1.1 整流滤波电路
1．整流电路
晶体二极管是由两种具有不同导电性能的n型半导体和p型半导体结合形成的en结构成的，如图3-1（a）所示，en结具有单向导电的特性，常用符号表示如图3-1（b）。
图3-1 二极管的en结构及符号
图3-2 二极管的特性曲线
当en 结加上正向电压（p区接正、n区接负）时，外电场使en结的阻挡层变薄，形成比较大的电流，二极管的正向电阻很小；当en结加上反向电压时，外电场使en结的阻
挡层变厚，形成极小的反向电流，表现为反向电阻非常大。晶体二极管的正反向特性曲线如图3-2所示，即二极管具有单向导电性。
利用二极管的单向导电性，可将交流电变成脉冲直流电，其过程称为整流。如图3-3是桥式整流滤波电路，其整流过程如下：当交流电为正半周时，M点电压高于N点电压， D2、D4截止，而D2、D5导通，电流将从交流电源依次通过D2、RL、D5回到电源；当交流电为负半周时，N点电压高于M点电压，D2、D5截止，而D3、D4导通，电流将从交流电源依次通过D3、RL、D4回到电源。这样通过RL的电流方向是固定的，U A始终大于U B，且UAB随交流电的起伏而波动。如果将RL两端接入示波器会观察到如图3-4的整流波形②。
整流电路是把交流电变成直流电的电路，电路是二极管的单向导电性由四个二极管构成桥式整流电路，如图3-3所示。
图3-3 桥式整流
图3-4 交流、整流及滤波波形
2．滤波电路
电容（或电容量, Capacitance）指的是在给定电位差下的电荷储藏量；记为C，国际单位是法拉（F）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上；造成电荷的累积储存，最常见的例子就是两片平行金属板，也是电容器的俗称。
在负载RL两端并接上电容值较大的电解电容，如图3-3所示，可将脉冲直流电过滤成较平稳的直流电，称为滤波。波形②将会变得较为平滑或成一条直线③。
滤波的基本原理：电容C两端的初始电压为0。接入交流电源U后，当U为正半周时，D2、D5导通，U通过D2、D5对电容充电；当U为负半周时，D3、D4导通，U通过D3、D4对电容充电。由于充电回路等效电阻很小，所以充电很快，电容C迅速被充到交流电压的最大值Huma。此时二极管的电压始终小于或等于0，故二极管均截止，电容不可能放电，故输出电压恒为Huma。
综上所述，交流电通过整流、滤波可以变成直流电，这就是一般稳压电源的基本原理。
3.1.2 稳压电路
LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。LM317的输入最同电压为30多伏，输出电压1.5--32V电流1.5A不过在用的时候要注意功耗问题注意散热问题。LM317有三个引脚，一个输入一个输出一个电压调节。输入引脚输入正电压,输出引脚接负载, 电压调节引脚一个引脚接电阻(200左右)在输出引脚,另一个接可调电阻(几K)接于地。输入和输出引脚对地要接滤波电容。
图3-5 稳压电路图
典型线性调整率0.01%，典型负载调整率0.1%。80dB 纹波抑制比，输出短路保护，过流、过热保护，调整管安全工作区保护，标准三端晶体管封装。稳压电路的原理图如图3-5所示。当外部电容应用于任何集成电路稳压时，有时必须加保护二极管以防止电容在低电流点向稳压器放电，LM317的引脚如图3-6所示。
图3-6 LM317引脚
如图3-6所示1脚为调节脚、2脚为输出脚、3脚为输入脚，其中2脚与散热片的表面是连接的。
电源指示电路是由一个发光二极管构成，利用发光二极管的发光作用，指示电路的工作情况，当发光时说明电路正常工作，不发光时说明电路不工作，如果电路电流过大会把发光二极管烧毁这是就可以检查电源电路是否用开路或者短路的情况。电源指示电路如图3-5所示。
3.2 放大电路的设计
3.2.1 反相交流放大器
此放大器可代替晶体管进行交流放大,可用于扩音机前置放大等,电路无需调试。
图3-7 反相交流放大器
放大器采用单电源供电,由R1、R2组成
2
1U+偏置,C1是消振电容。如图3-7所示：放大器电压放大倍数Av 仅由外接电阻I 、Rf 决定:Ri Rf Av -=。负号表示输出信号与输入信号相位相反。按图中所给数值,Av=-10。此电路输入电阻为I 。一般情况下先取I 与信号源内阻相等,然后根据要求的放大倍数在选定Rf 。Co 和Ci 为耦合电容。
3.2.2 同相交流放大器
同相交流放大器的特点是输入阻抗高。其中的R1、R2组成21U+分压电路,通过R3对运放进行偏置。电路的电压放大倍数Av 也仅由外接电阻决定:41R Rf Av +=,电路输入电阻为R3、R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆，如图3-8示。
图3-8 同相交流放大器
3. 3 比较器电路设计
单限比较器只能检测一个电平，若要检测Ai 是否处于U1和U2两个电平之间，则需采用双限电压比较器（又称窗口比较器）。双限电压比较器常用于工业系统控制中，当被监测的对象（如温度、液位）超出要求时的范围时，便可以发出指示信号。
当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大(实际上是很大,如LM324运放开环放大倍数为100dB ，既10万倍)。此时运放便形成一个电压比较器，其输出如不是高电平（V+），就是低电平（V-或接地）。当正输入端电压高于负输入端电压时，运放输出低电平。当Ai>U2>U1时，A2输出+Co(sat),A1输出为- Co(sat)，故二极管VD2导通，VD1截止，Co 则近似等于+ Co(sat)；当Ai 如图3-9使用两个运放组成一个电压上下限比较器，电阻R1、R1ˊ组成分压电路，为 运放A1设定比较电平U1；电阻R2、R2ˊ组成分压电路，为运放A2设定比较电平U2。输入电压U1同时加到A1的正输入端和A2的负输入端之间，当Ai >U1时，运放A1输出高电平； 当Ai < U2时，运放A2输出高电平。运放A1、A2只要有一个输出高电平，晶体管BG1就会导通，发光二极管LED就会点亮。 图3-9 双限电压比较器 双限电压比较器的电压传输特性如图3-10示。 图3-10 双限电压比较器的电压传输特性 若选择U1>U2，则当输入电压Ai越出[U2，U1]区间范围时，LED点亮，这便是一个电压双限指示器。若选择U2 > U1，则当输入电压在[U2，U1]区间范围时，LED点亮，这是一个“窗口”电压指示器。 此电路与各类传感器配合使用，稍加变通，便可用于各种物理量的双限检测、短路、断路报警等。 通过以上对电路的分析与设计，最终完成了5V电源的设计，也了解了LM317芯片的功能与作用和桥式整流二极管的工作原理与整流过程。通过对LM324集成运算放大器性能和特点的分析，从各个方面了解了LM324集成运算放大器以及LM324构成的同相放器、反相放大器和电压双限比较器的原理并且以此运用在整机电路的设计中以发挥出良好的效果。 第四章 整机电路及工作原理 通过对电路的分析设计完成了整机电路的总体设计原理图如附录1所示其中包括电源部分和报警电路部分，电源部分主要是通过对交流电的变压、整流、滤波、稳压输出一个+5V 的直流电压为后面的报警电路的正常工作提供电压；报警电路主要是由热释电红外传感器、LM324集成运算放大器、发光二极管、电阻电容构成。传感器主要的工作就是把采集到的人体红外线转换成电压信号，由于此时的电压比较微弱所以要经过LM324的放大后的电压输入到电压比较器进行比较来控制相应的发光二极管指示灯工作。下面是报警电路的工作流程与及电路的参数计算过程: 在电路中采用KP506B 型热释电人体红外线传感器，当人体进入该传感器的监视范围时，传感器就会产生一个交流电压（幅度约为1mV ），该电压的频率与人体的移动速度有关。在正常行走速度下，其频率约为6Hz 。电路中，R3、C4、C5构成退耦电路，R1为传感器的负债，C2为滤波电容，以滤掉高频干扰信号。传感器的输出信号加到运算放大器A1的同相端，A1构成同相输入式放大电路，其放大倍数取决于R4和R2，其大小为: Auf1 =11218 20001241=+=+R R A1放大后的信号经电容C6耦合至放大器A2反相输入端，A2构成反相输入式放大电路。电阻R6、R7将A2同相端偏置于电源电压的一半,A2的增益取决于R8、R5，其大小为 Auf2 =4247 200058-=-=-R R 因此，传感器信号经两级运放总共放大了Auf1×Auf2 =112×（-42）=-4704倍，当传感器产生一个幅度为1mV 交流信号时，A2的理论输出值为-4.704V 。A3和A4构成双限电压比较器，A3的参考电位为: U3 = 2247474722+++×5 =3V A4的参考电位为: U4 =22 47474722+++×5 =2V 在传感器无信号输出时，A1静态输出电压为0.4～1V 之间；A2在静态时，由于同相端电位为2.5V ，其直流输出电平为2.5V 。由于UB<2.5V 当人体进入监视范围时，双限比较器的输入发生变化，当人体进入时U3>3V,因此A3输出高电平，LED1亮；当人体退出时，U3<2V ，因此A4输出高电平，LED2亮。当人体在监视 范围内走动时，LED1和LED2交替闪烁。 电路中的C7、C9为退耦电容。C1、C3、C8用于保证电路对高频干扰信号有较强的衰减作用，对于低频信号有较强的放大作用，当按图中取值时，在0.1Hz～8Hz的频段内具有较好的频率响应曲线，以满足对热释电传感器输出的放大要求。 另外，若利用Co信号去控制报警器，还可以实现音响报警；若利用Co信号去控制继电器或电磁阀，还可以实现自动门、制动水龙头的自动控制。 图4-1 红外线报警器的电原理图 图4-2 红外线报警器的PCB图 第五章电路制作及调试 5.1 元件介绍 1. KP506B红外传感器 KP506B红外传感器实物如图5-1所示。红外线传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线传感器对于径向移动反应最不敏感,而对于横切方向(即与半径垂直的方向)移动则最为敏感。在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环，如图5-2。 如果只看实物可能分不出红外传感器的引脚，常用的红外传感器金属装封的，有个窗口，接地的引脚是和外壳相通的，这较好分别，另外两个引脚与地引脚电阻都很大，很难分别。如果是自己安装这个元件安装时引脚要尽量短，远离其它发热元件，除了窗口，其它的元件最好用厚纸隔开，否则你装好后误差也大，就是受干忧大，常误触发。常见的引脚位置如图5-3。KP506B内部功能图如图5-4所示。 图5-1 红外传感器感应方向图5-2 KP506B红外传感器实物 图5-3 KP506B 5-4 KP506B内部功能图KP506B的基片材料是硅材料，采用的是T0-5封装，尺寸参数为： 1. 灵敏元面积为： 2.0mm 1.1mm Gap 0.9mm Dual，双元 2. 基片厚度为：0.5mm 3. 窗口尺寸为：5.2 3.8mm 4. 工作波长为：5～14um 5. 平均过透率为：>75％ 6. 输出信号为：>2.2V 7. 灵敏度为：3300V/W 8. 探测率为：1.5 108cmHz1/2/W 9. 噪声（Cp-p）为：<200mV (25℃) 10. 平度度为：<20％ 11. 工作电压为：2.2～15V 12. 工作电流为：8.5～24uA(25℃) 13. 原极电压为：0.4～1.1V(25℃) 14. 工作温度为：-20℃～ +70℃ 15. 保存温度为：-30℃～ +80℃ 16. 视场为：边缘角55° 51° 2. LM324集成运放 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。 图5-5 LM324引脚图 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5-12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5-11。 可工作在单电源下，电压范围是3.0V～32V或+16V。 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～32V。 4．低偏置电流：最大100nA（LM324A）。 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。 9．输入端具有静电保护功能。 LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装。 图5-6 集成运算放大器图5-7 LM324封装引脚图它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图5-12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V o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的引脚封装见图5-13。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。 5.1.2 集成运放的基础知识 集成电路是采用一定的工艺，把电路中所需要的管子、电阻、电容等元件器件及电路的连线都集成制作在一块半导体基片上，再封装在一个管壳内，成为具有所需功能的模块。自20世纪60年代以来，集成电路得到了迅速发展，被广泛的应用在各种电子线路中。集成电路按性能和用途的不同。可以分为数字集成电路和模拟集成电路两大类。集成运算放大器就属于模拟集成电路的一种。 LM324集成电路电路结构 集成运算放大器（简称集成运放）是用集成电路工艺制成的，具有很高电压增益的直接耦合多级放大器，它的基本结构是由输入级、中间级、输出级和偏置电路四个部分组成。如图5-14其构成方框图。 图5-8 集成运放组成框图 5.3 集成电路的检测 集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。集成电路常用的检测方法有在线测量法、非在线测量法和代换法： 1. 非在线测量：非在线测量潮在集成电路未焊入电路时，通过测量其各引脚之间的直流电阻值与已知正常同型号集成电路各引脚之间的直流电阻值进行对比，以确定其是否正常。 2. 在线测量：在线测量法是利用电压测量法、电阻测量法及电流测量法等，通过在电路上测量集成电路的各引脚电压值、电阻值和电流值是否正常，来判断该集成电路是否 损坏。 3. 代换法：代换法是用已知完好的同型号、同规格集成电路来代换被测集成电路，可以判断出该集成电路是否损坏。 运算放大器集成电路的检测：用万用表直流电压档，测量运算放大器输出端与负电源端之间的电压值（在静态时电压值较高）。用手持金属镊子依次点触运算放大器的两个输入端（加入干扰信号），若万用表表针有较大幅度的摆动，则说明该运算放大器完好；若万用表表针不动，则说明运算放大器已损坏。 外观质量检测：电子元器件应完整无损。各种型号、规格、标志应清晰、牢固。标志符号不能模糊不清或脱落。 5.4 元器件的测试与筛选 1. 用万用表分别检测电阻、二极管、电容和集成电路。 2. 元器件的引线成型及插装。 3. 按技术要求和焊盘间距对元器件的引脚成形。 4. 在印制电路板上插装元器件。插装时应注意一下事项。 5. 电阻和涤纶电容无极性之分，但插装时一定要注意电阻值和电容值，不能插装错。 6. 电解电容和发光二极管有正负极之分，插装是要看清楚极性。 7. 插装集成电路和传感器时要注意管脚。 5.5 元器件的焊接要点 用电烙铁焊接元件是基本的装配工艺，它对保证电子产品的质量起着关键的作用。下面介绍一些元器件的焊接要点。 1. 焊接最好是松香、松香油或无酸性焊剂。不能用酸性焊剂，否则会把焊接的地方腐蚀掉。 2. 焊接前，把需要焊接的地方先用小刀刮净，使它显出金属光泽，涂上焊剂，再涂上一层焊锡。 3. 焊接时电烙铁应有足够的热量，才能保证焊接质量，防止虚焊和日久脱焊。 4. 在焊接晶体管等怕高温器件时，最好用小平嘴钳或镊子夹住晶体管的引出脚，焊接时还要掌握时间。 5. 烙铁在焊接处停留的时间不宜过长,元器件的焊接时最好控制在2～3秒。 6. 烙铁离开焊接处后，被焊接的零件不能立即移动，否则因焊锡尚未凝固而使零件容易脱焊。 7. 半导体元件的焊接最好采用较细的低温焊丝，焊接时间要短。 微机原理与单片机系统课程设计 专 班 姓 名: 学 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2014 年 12 月 31 日 基于51单片机的红外防盗报警器的设计 1设计说明 1.1设计目的 该设计以单片机AT89C51芯片为核心，加上必要的外围电路，构成了一个基于单片机的红外线防盗报警器。功能主要通过软件编程来实现，降低了硬件电路的复杂性和制作成本。此外，设计中所采用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，以满足现代人们住宅防盗的需要。 1.2设计要求 该设计要求当热释电红外线传感器探测到人体辐射的红外线时，单片机控制电路启动声光报警并显示报警次数。此外，用户还可以设定报警时间并手动解除报警。 1.3设计方法 该设计以AT89C51单片机为核心，由时钟电路、复位电路、外部触发电路、报警时间选择电路、声光报警电路、报警次数显示电路和中断报警电路共同组成报警系统。系统具有显示报警次数，设定报警时间，手动解除报警的功能。 2设计方案及原理 2.1设计方案简述 该设计使用AT89C51单片机芯片控制电路，通过热释电红外传感器采集外部触发信号，采用7段LED数码管显示报警次数，采用蜂鸣器和红色发光二极管实现声光报警，手动解除报警功能由单片机外部中断实现，报警时间由单片机内部定时器实现。 2.2热释电红外传感器简单介绍 热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，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。 2.3 PIR的原理特性 热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件，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 反射式红外线防盗报警器 反射式红外线报警器电路的核心器件是两个中规模集成电路, 分别是锁相环音频译码集成电路LM567 和定时器NE555, 它能够有效地检测到进入其设定的感应区域的人体( 或物体) 并控制报警电路。其优点是无须进行频率调整、电路集成化程度较高，抗干扰能力强，可以调节探测距离。所发射的红外线遇到人或物时, 被反射回去一部分, 经接收、处理后, 触发报警电路发出声，人或物离开有效监视区域后, 报警器延时发声落, , 才会自动恢复到警戒状态。 1 LM567 振荡信号的产生 反射式红外线防盗报警器由LM567 及其外围电路产生方波振荡信号, 并将接收的信号同其产生的方波信号的频率与相位进行比较, 当某一连续输入的信号落在给定的通频带内时, 锁相环电路将此信号锁定, 即所谓的锁相。 锁相环音频译码器LM567 为8 脚双直列塑料封装, 其主要参数为: 电源电压4. 75 - 9 V; 静态工作电流8 mA; 最高工作频率500 kHz; 8 脚最大吸收电流100 mA; 静态功耗30 mW。其5、6 脚外接的电阻R6 和电容C3 组成低频振荡电路, 产生方波振荡信号, 由R6 、C3 决定内部振荡器的中心振荡频率, 改变电阻R5 的值可以非常方便地改变振荡频率, 其公式为: f 0= 1/1.1R6C3 R6= 10 kΩ, C3 = 2200pF, 则f0≈ 40 kHz。 2红外线信号的调制与发射 40 kHz 的方波振荡信号由LM567 的5 脚输出(幅值6V) R5 加三极管VT1基极，经VT1电流放大后，驱动红外发光二极管VD1 向前方空间发射红外光脉冲。调节R1的阻值，可调节VD1发射红外线的功率，改变发射信号的强弱，从而使有效探测距离(即报警器警戒范围)得以改变。可以通过实验使探测距离控制在10cm。 3 红外线信号的接收与解调 平时，红外光敏二极管VD2 接收不到VD1发出的红外光脉冲， A2 输出端第8脚处于高电平。当有人或物与报警器的距离达到10cm时, 红外线发射管VD1 发出的红外线脉冲信号经人体或物体反射回来一部分, 红外线信号接收器VD2 接收到这一红外线脉冲信号, 并将其转换成相同频率的电信号，通过R3,C1隔直输入A1的2脚，经运放A1 放大后输入到A2第3脚，通过A2 内部进行识别译码后，使其第8脚输出低电平。 红外线报警器的设计与制作 [摘要]：。 该报警器能探测人体发出的红外线，由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和报警指示电路等组成。当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警信号，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。概述了红外辐射的知识、热释电红外传感器的结构和工作原理。利用热释电红外传感器设计了一种被动式红外报警电路,分析了该电路的功能和工作原理。热释电红外传感器具有很多的优点,在防盗、警戒等装置中应用较广。 [关键词]：被动式红外报警器；热释电红外（PIR）；传感器；热释电效应；菲涅尔透镜Design and fabrication of infrared alarm Abstract： The alarm can detect the infrared rays emitted by a human body, composed of an infrared sensor, a signal amplification circuit, a voltage comparator, a delay circuit and an alarm indication circuit etc.. When the monitored area into the alarm, can emit alarm signals, suitable for home, office, warehouse, laboratory and other important occasions anti-theft alarm. The structure and working principle of thermal infrared radiation of knowledge, the pyroelectric infrared sensors are outlined. Using the pyroelectric infrared sensor to design a kind of passive infrared alarm circuit, and analyses the function and working principle of the circuit. Pyroelectric infrared sensor has many advantages, in security, warning device which is widely used in. Keywords：Passive infrared alarm; pyroelectric infrared (PIR); sensor; pyroelectric effect; Fidel lens 轻院轻工职业学校课程设计说明书 题目红外线报警器的设计 学院（系）机电工程 年级专业：11级电子信息1班 学号：11103018 学生：宾宾 指导教师： 教师职称： 课程设计（论文）任务书 年月日课程设计评审意见表 红外线报警器的设计 摘要：本文介绍了红外发射和红外接收的工作原理及其特点，提出了一种红外线接收发的简单应用电路，并基于AT89C51单片机设计了一个简单的红外遥控报警电路。用红外线做信号载波具有成本低、传播围和方向可以控制、不产生电磁辐射干扰和被干扰等诸多优点，因此被广泛地应用在各个技术领域中。 关键词：红外线报警器，AT89C51单片机，红外发射电路，显示电路，报警电路 Infrared alarm design Abstract: This paper introduces the infrared emission and infrared receiving work principle and features, and put forward a kind of infrared receiver hair of simple application circuit, and based on AT89C51 design a simple infrared remote alarm circuit. With infrared signal carrier with lower cost and scope and direction can control the spread, do not produce the electromagnetic radiated interference and interfered with, and many other advantages, so is widely used in the various technology areas. Key words:Infrared alarm, AT89C51 microcontroller, infrared transmitter circuit, display circuit, the alarm circuit 一、实验目的： 1．了解红外先报警器的组成及原理 2．了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。 3．进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。 4．熟悉红外线报警器的设计与制作. 工业大学人文信息学院 传感器及自动检测 课程设计报告 题目 ： 红外家庭防盗报警器设计 学生峰杰班 级 140931 系 别自动化 专 业 轨道交通信号与控制 学 号 18指导老师帅设计时间2016年12月26日——12月30日 目录 一、设计目的————————————1 二、设计要求————————————1 三、设计步骤————————————1 四、设计心得————————————8 五、程序编程————————————9 六、附录——————————————14 七、参考文献————————————15 一、设计目的 红外线作为一种不可见光，有很强的隐蔽性和性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。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。其功能包括被动式热释型红外报警器，也即是本文将研究的产品。还有红外监控无线报警器，超声波防盗报警器，红外线防盗报警器，高灵敏红外报警器，触摸式延时防盗报警器，触摸式防盗报警器，红外报警器，红外线声光报警器等。 通过设计进一步掌握传感器的原理与应用，熟悉传感器的测量电路的设计方法。达到根据设计要求，能借助参考书和网络查阅相关资料，独立完成设计任务。 培养学生分析问题和解决实际问题的能力。 二、设计要求 1、可实现非法入侵报警，警戒围2-10cm，报警反应时间小于1s； 2、放大电路的设计； 3、采用复合式防盗传感器，热释红外传感器和振动位移传感器并接使用，增加报警可靠性； 4、蜂鸣器报警，并能显示出出事地点； 5、采用双电源技术，主电源停电或被切断，被动电源自动工作。 三、设计步骤 1、设计模块 本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警等子模块。电路结构可划分为：热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数 据传送、功能设定、本地报警等功能。 就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。 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、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2-1总体设计框图所示： 红外线防盗报警器设计毕业论文 目录 前言 (1) 1报警器的意义及前景 (2) 1.1课题研究的意义 (2) 1.2课题研究的目的 (3) 1.3红外线防盗报警器的发展前景 (3) 2系统总体设计方案 (5) 3硬件电路各部分电路设计 (7) 3.1 单片机控制系统电路 (7) 3.1.1主控芯片的性能以及标准功能 (7) 3.1.2 主控芯片的主要结构及引脚功能 (8) 3.1.3 单片机控制部分电路 (10) 3.2 红外线发射部分 (11) 3.3红外线接收部分 (12) 3.4声光报警电路 (13) 3.5电源电路 (14) 3.6系统总体电路 (15) 4 红外线防盗报警器的软件设计 (16) 4.1 系统的主流程 (16) 4.2系统的汇编语言程序 (17) 5 系统的调试及性能分析 (20) 5.1系统的调试 (20) 5.2红外线防盗报警器系统的性能分析 (20) 6报警器误报及处理意见 (21) 6.1故障引起的误报及处理意见 (21) 6.2安装引起的误报及处理意见 (21) 6.3环境引起的误报及处理意见 (21) 总结 (22) 谢辞 (23) 参考文献 (24) 前言 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：⑴影响楼房美观，市容整洁；⑵影响火灾救援通道；⑶给犯罪分子提供便利的翻越条件； ⑷时间久了会有高空坠物的危险；⑸压抑人性自由。那么我们该如何采取安全防范措施，保护家人、家庭以及财产的绝对安全呢？ 您也许已经安装了防盗门、防盗网，这样真的就安全了吗？事实上，仅有消极防范作用的这种机械式、被动式的防盗门、防盗窗正逐渐淘汰，取而代之的则是各种先进的、智能化的电子设备。防盗报警器对住宅各要害部位进行监测报警服务功能，防盗报警器包含的红外探测器能在小偷进来之时响起警鸣声给屋主以提醒，给盗贼以震慑。 作为新一代的智能安全防盗报警系统就应运而生，并日益受到广泛的重视和运用。本论文通过对红外线防盗报警器的基本原理和基本电路的概述入手，介绍了红外线防盗报警器的发展背景和国内的发展状况，并具体论述了在电源电路、红外线发射和接受电路、单片机系统控制电路等。 家用红外报警器设计 设计人：何宁 摘要： 本产品以单片机为核心，运用模拟电路进行采样，信号放大、对单片机电源控制与遥控开关机，工作时第一次延时1分钟保证了安装人员安全离开，然后进入单片机不工作的低耗能状态。该探头的有效范围是7米，在探测到人员之后立即开启单片机，利用单片机控制蜂鸣器周期性报警。 关键词：单片机、延时、周期性报警、静态低功耗 Summary： This product MCU, using analog circuit for signal sampling，signal amplification， on-chip power control and remote on/off control，delays 1 minutes when works for the first time for people who installs it to go away safely, and then goes to leave the MCU awaiting on a low energy State. The probe of the valid range is 7 meters，and the MCU opens when immediately detected people，microcomputer buzzer periodic report to the police. Key words: MCU，delay，periodic alerts，static，low power consumption 一、设计任务与要求 1、设计任务： 在防范区域内安装报警器后，一旦有窃贼进入防范区域报警器立即发出周期性警报，起威慑及警示作用。（题目设计任务处摘要） 2、设计指标： 工作电压 DC6V（4节7号干电池） 工作电流静态<72μA 报警 10mA 使用环境：相对温度 -20～+38℃ 相对湿度<80% 输出音频功率：>85db 工作要求：安装四节电池后挂在离地面2米处，拧开开关，延时1分钟（防 止安装的人被误认为窃贼），立即进入工作状态。有人进入时，红色指示 灯亮，周期性发出刺耳报警声10秒。间歇6秒。 发挥部分：手动遥控打开、关闭 3、题目评析： 按题目要求，其要点是工作电压是6V，用4节7号干电池实现；而要求静态低功耗<72μA，按要求打开开关1分钟后进入工作状态，有人进入红色指示灯亮伴随报警声（周期性，响10秒，歇6秒），此时进入工作状态，电流10mA左右。 二、方案评论 方案一、采用555电路实现延时周期报警，其缺点较多：定时精度不够高，欲实现更多 功能需要多只555电路与它集成电路，外围电路，故导致功耗过高。 方案二、利用单片机控制，在控制上相对简单，工作时定时精度高，可实现很多实用功 能，工作时电流不算高，保证功耗较低。 本文采摘于：https://www.doczj.com/doc/4f19213917.html,/Article/191_1.html 工程师电子制作:对射式红外线电子栅栏报警器 红外线电子栅栏报警器已经被广泛应用于各类安保场合，它具备结构简单、造价低廉、可靠性好等优点。根据家庭需要，特设计制作成功了一款简单、实用的对射式红外线电子栅栏报警器，现介绍如下。 一、基本原理 该电子栅栏报警器主要分发射机和接收机两部分。发射机主要负责红外线的发射，接收机主要负责红外线的接收、判断、警报触发。在使用中，发射机和接收机拉开一定距离安装，且发射管与接收头垂直对正，当发射机开机后，即形成一束红外线栅栏。当有人穿越栅栏时，会瞬间阻断红外线，警报装置立即启动报警，达到防盗窃、防入侵等目的。 原理图如下： 发射机部分主要是NE555与外围元件构成频率为38K，占空比约为30%的振荡器，振荡信号经3脚输出加载至VT1基极，由VT1驱动红外线发光二极管LED1。接收部分主要由一体化红外线接收头和一枚单运放组成，运放结成比较器的形式。红外接收头IC3接收到正确信号时，输出脚为低电平，IC4正向输入端（3脚）电位低于反向输出端（2脚），比较器输出端（6脚）输出低电平。一旦有人阻断红外线，则接收头IC3无信号输入，输出端立即变为高电平（约4.91V），比较器翻转，IC4输出高电平，通过LED2触发BCR，给外接高响度报警喇叭提供电源，达到报警的目的。LED2在此充当触发管和触发指示的双重作用。只要切断并复位报警喇叭的电源后，红外线电子栅栏就能报警器进入新一轮的警戒状态。 二、元件的选择与制作 该电子栅栏报警器均由易购元件组成。IC1选用NE555、HA17555等通用555型号均可。LED1选用φ5mm的红外线发射管。C2建议选择稳定性相对较好的电容，如高频瓷介电容（CC），CBB等。RP1建议选用精密微调电阻。IC3选用一体化红外线接收头，型号为HRM380017，其余通用代用型号也同样适合，管脚排列见下图： IC4选用LM741等型号单运放，LED2选用高亮度的红色发光二极管。BCR选用2A左右的可控硅。其余元件没有特殊要求，按图示标注选取即可。CZ3为外接报警器预留插孔，外接报警器可以另购高响度的报警喇叭，也可以接一盏灯，作为警示。 电路的PCB布线如下： 红外报警器设计方案 随着科技的不断发展，红外报警器在安防领域中的应用越来越广泛。本文将针对红外报警器的设计方案进行详细探讨，包括红外传感器的 选择与安装、报警器电路设计、灵敏度调节以及应用场景等。 一、红外传感器的选择与安装 红外传感器是红外报警器的核心部件，它能够感知人体所产生的红 外热量。在选择红外传感器时，需要考虑其感应距离、检测角度、工 作温度范围等因素。一般而言，我们可以选择具有较长感应距离和广 角度范围的红外传感器，以确保监测面积的充分覆盖。 红外传感器的安装位置也至关重要。我们应该选择高处安装，倾斜 角度一般为30度左右，以便获得更广阔的监测范围。同时，应避免将 红外传感器直接安装在门窗等易受干扰的位置，以免发生误报。 二、报警器电路设计 红外报警器的电路主要由红外传感器、信号放大电路和触发器组成。红外传感器通过感知人体产生的红外热量，将信号传递给信号放大电 路进行放大，并经过触发器进行处理。当人体进入监测范围内时，红 外传感器将产生信号，触发器将输出触发信号，从而启动报警器。 在设计电路时，需要注意保证电路的稳定性和可靠性。可以采用适 当的滤波电路来减少干扰信号，同时加入稳压电路来保证电压的稳定 输出。 三、灵敏度调节 红外报警器的灵敏度是可以调节的，可以根据实际需要进行设置。 一般而言，我们可以通过旋钮或开关等方式进行调节。在进行灵敏度 调节时，需要根据实际使用环境来确定合适的灵敏度。如果灵敏度设 置过高，容易引发误报；而灵敏度设置过低，可能会导致报警延迟或 无法及时报警。 四、应用场景 红外报警器广泛应用于多个场景中，包括家庭、商业建筑、仓库等。在家庭中，我们可以将红外报警器安装在入户门或窗户附近，一旦有 人闯入便会触发报警。在商业建筑中，可以选择安装在贵重物品附近，当有人企图盗窃时，报警器会发出警报。在仓库中，红外报警器可以 设置在通道或重要货物的周围，增强库房的安全性。 总结： 红外报警器是一种有效的安防设备，通过设计合理的红外报警器方案，可以提高警报的准确性和及时性。在选择红外传感器、安装位置 时要注意因素的综合考虑，电路设计要稳定可靠，灵敏度调节合理。 在实际应用中，可以根据具体场景安装红外报警器，提高安全保护水平。 基于51单片机的红外防盗报警系统设计-图文XX学院本科毕业设计（论文） 3硬件基本设计 3.1系统方案设计 我们综合考虑了各方面可能出现性能影响的因素，人体红外探测元件 最后定为性价比很高的热释电红外探测器，最主要的因素还是考虑到该探 测器对人体辐射的红外线具有更好的探测效果。而且该传感器防盗保护性 能相对普通的压力报警器（一般通过可触发的压力开关来报警的防盗系统）来说更加稳定，抗干扰能力很高，探测灵敏度和安全性更是无可挑剔。正 如上面所说的，本探测器安装相当隐蔽，几乎很难发现该装置的位置，极 大的方便了用户管理和操作。 考虑到正常情况下检测的是处于移动中的人体，所以红外探测器我们 选择双元件型。因为这个传感器内部的两个灵敏元件是反相接的，如果闯 入的人员一直停止不动（当然这是不可能的）或者无人闯入，则这两个灵 敏元件极化的程度完全相同，两元件的极化相互之间就抵消了，这时候探 测器输出电压为0，报警器不工作；可一旦闯入者移动起来，则两个元件 极化程度立马就不同了，输出电压也随之变化不在是0，报警器工作，进 而实现探测移动中的人体为目的的功能。 本红外防盗报警系统设计包括硬件组成和软件组成两部分。如果以模 块功能来区分的话主要有系统按键模块（按键控制）、信号处理模块（红 外探测器）、报警模块（声光报警部）。如果按照电路的结构来区分的话 主要有单片机电路部分、红外传感器部分、蜂鸣器部分、LED报警指示电 路部分。 3.2硬件基本设计 -5- XX：红外防盗报警系统 (1)热释电红外传感器 Pyroelectric infrared sensor have polarization inside the pyroelectric crystals with temperature changes , When the constant infrared radiation on the detector, pyroelectric crystal temperature constant, external crystal is electrically neutral, no electrical output from detector, so constant that can not be detected by the infrared radiation?2?. 正常人体发出的红外线波长范围一般在9～10μm之间，而本设计的红外探测元件能感应到的波长灵敏度在0.2～20μm范围内，范围太大不太适合，但是其特性基本稳定不变，为了达到更精准的探测效果，我们通过在传感器上面安装了一个限制入射红外光波长范围的的滤光片来把入射红外光波长约束至7～10μm?3?，这时候改装后的探测器对于检测人体红外线来说性能更加完美，显而易见我们安装的滤光片将其它波长的红外线吸收了，只有人体红外线才能进入其内，就这样一种专业探测人体红外线的探测器应运而生，以上充分说明了本系统设计的核心之一为该传感器，其重要性不言而喻。 -6- XX学院本科毕业设计（论文） (2)PIR特性原理 红外线报警器设计内容 一、设计任务与要求： 1、设计一个红外报警器，当无人进入红外光线探测范围时，报警器不发出报警信号，当有人进入红外光线探测范围时，报警器报警。 2、控制距离在2米以上。 二、方案计划： 1、第一方案为被动式：地球上的物质都会辐射红外线，有的强烈有的平静，当有人进入探测器范围内，探测器探测到人体发出的较强的红外热辐射，经过光电转换，引起报警系统报警。 2、第二方案为主动式：在探测区域范围内，红外光由发射端发射到接收端。当有人进入区域内，挡住红外光线，接收端接收不到红外光线，以此引起接收系统中报警电路的反应，报警系统报警。 3、控制范围要求在2米以上，就要求红外发射器功率不能太小。 4、报警器的灵敏度是判断报警器好坏的一个重要标准，灵敏度越高越好。但是要考虑到报警器对漂浮物和微小动物的误报，另外还要考虑白天黑夜光线的影0响。 5、在选择器件时还要从经济上考虑，最好选用一些常用芯片器件。 三、安装与调试： 方案一：将焊接好的电路板固定密闭的盒面板上，然后将整体固定在一个地方，接上电源，使电路能正常运行。温度要正常，因为过 高温度会影响红外线接收，引起失误。注意在盒面板为红外线发射和接收器开出感光孔。调整输入电压，可以改变红外线照射范围。 方案二：为减少背景或环境辐射的影响、设计一种套管结构装置来屏蔽掉这些不希望有的辐射。套管装置既作为探测器的外壳又可以作环境光的屏蔽。套管内壁要涂上一层粗糙的黑漆。粗糙的黑漆表面吸收很大一部分光辐射，这样可以防止环境辐射的光反射到红外接收器件上。套管结构装置的设计要考虑到坚固、易于安装、并且方便调整对准。另外还要密封垫圈以利于户外使用时防雨防潮。 红外线防盗报警器课程设计报告(1) 红外线防盗报警器课程设计报告 一. 研究背景 随着社会的发展，人们的生活越来越丰富多彩，安全问题也越来越受到人们的关注。特别是在公共场所、商店、仓库等场所，恶意破坏、盗窃事件时有发生。因此，开发一种高效可靠的防盗报警器具有重要意义。 二. 设计目标 本课程设计的目标是：通过设计红外线防盗报警器，使学生在实践中掌握红外线传感器的原理，熟悉单片机的基本应用和API函数使用，并且能够制作一款功能可靠的红外线防盗报警器。 三. 设计原理 红外线传感器是一种常见的接近传感器，通过接收红外线信号，判断物体是否靠近。当有人接近时，红外线传感器会输出一个信号，触发单片机启动报警器，产生报警信号。这样就实现了红外线防盗报警器的基本功能。 四. 硬件设计 1. 红外线传感器：使用红外线接收头模块，将其VCC连接到单片机的VCC，GND连接到单片机的GND，输出引脚连接到单片机的P0口。 2. 报警器：使用蜂鸣器模块，将其正极连接到单片机的P1口，负极连接到单片机的GND。 五. 软件设计 1. 采用Keil C51单片机开发平台编写程序。通过单片机编程，实现 红外线传感器的数据采集和报警器的工作控制。 2. 主要操作流程：初始化系统、启动红外线传感器、采集红外线信号、判断物体距离、开启/关闭蜂鸣器。 六. 实验步骤 1. 设计电路板，布置红外线传感器和蜂鸣器的位置。 2. 打通等重要连线，将硬件组装好。 3. 在Keil C51单片机开发平台编写代码。 4. 将编好的程序烧录进单片机中。 5. 接通电源，测试红外线防盗报警器的工作状态。 七. 实验结果 本设计实现了红外线防盗报警器的基本功能。当有人接近红外线传感 器时，蜂鸣器会立即发出报警声，提醒周围的人。经过多次测试，本 防盗报警器的报警响应时间极快，能够及时发出报警声，可靠性较高。 八. 结束语 本课程设计通过手工制作红外线防盗报警器，使学生明白了红外线传 感器的原理，掌握了单片机的基本编程思想和API函数使用方法，让 学生在实践中提高了动手能力和创新意识。在这个过程中，也增进了 同学之间的交流合作，培养了团队协作精神。 初始中物理利用红外线制作报警器教案【教案】 一、教学目标 通过本节课的学习，使学生掌握以下知识和技能： 1. 了解红外线的基本概念和特性； 2. 理解红外线在物理教学中的应用； 3. 掌握使用红外线制作简易报警器的方法和步骤； 4. 培养学生动手实践的能力和创新意识。 二、教学内容 本节课主要包括以下内容： 1. 红外线的介绍与应用； 2. 初始中物理利用红外线制作报警器的原理； 3. 制作报警器的材料和工具准备； 4. 制作报警器的步骤及操作技巧； 5. 报警器的检测和测试； 6. 报警器的效果演示。 三、教学过程 【Step 1】导入 教师可以通过提问、引入实例等方式，激发学生对红外线和报警器的兴趣。 【Step 2】红外线的介绍与应用 1. 介绍红外线的基本概念和特性，如波长、频率等； 2. 说明红外线在物理教学中的重要应用，以及在日常生活中的一些例子。 【Step 3】初始中物理利用红外线制作报警器的原理 1. 通过简单的示意图，介绍初始中物理利用红外线制作报警器的工作原理； 2. 引导学生思考，如何利用红外线实现报警功能。 【Step 4】制作报警器的材料和工具准备 1. 介绍制作报警器所需的材料和工具，如红外线传感器、电路板、面包板、导线等； 2. 着重说明材料和工具的作用和用途。 【Step 5】制作报警器的步骤及操作技巧 1. 详细讲解制作报警器的步骤，如电路的连接、焊接等； 2. 注意事项和操作技巧。 【Step 6】报警器的检测和测试 1. 完成报警器的制作后，进行检测和调试； 2. 演示报警器的工作原理和效果。 【Step 7】报警器的效果演示 1. 学生自行调整报警器的灵敏度，演示其工作原理和效果； 2. 让学生互相观察和评价，共同探讨改进的方法。 四、教学设计理念 1. 理论联系实际：通过介绍红外线的应用和实际例子，使学生能将所学知识和日常生活联系起来，丰富学习内容； 2. 动手实践为主：本节课采用制作报警器的实践活动，让学生亲自动手制作，培养实际操作能力和创新意识； 3. 合作学习互动式授课：让学生自由合作，共同制作报警器，并进行效果演示和改进讨论，激发学生的学习兴趣和积极性。 五、教学评估 1. 对学生制作报警器的完成情况进行评估，看是否能够按照步骤和要求进行操作； 2. 对学生的演示和改进讨论进行评价，看是否能够理解报警器的原理并发挥创新思维。 六、拓展延伸 基于单片机的红外报警器的设计 红外报警器是一种智能安防产品，通过感应红外线变化来实现对周围 环境的检测和报警。本文基于单片机进行红外报警器的设计，主要包括硬 件和软件两个方面。 一、硬件设计 硬件设计部分主要包括红外传感器模块和单片机控制电路。 1.红外传感器模块：红外传感器模块是红外报警器的核心部分。它能 够感应周围环境中的红外线，并将感应到的信号转化为电信号输出给单片 机进行处理。常用的红外传感器有红外传感器二极管和红外线接收管。我 们可以选择常见的红外接收模块，该模块内部已经将红外传感器进行封装，我们只需要将模块与单片机连接即可。 2.单片机控制电路：单片机控制电路是红外报警器的控制中心，通过 单片机实现红外传感器的控制和数据处理。选用常见的单片机，如 STC89C52，该单片机具有较强的通用性和稳定性。单片机控制电路还需要 包括一些必要的电源管理电路和显示电路，如稳压模块、显示屏等。 二、软件设计 软件设计部分主要包括单片机控制程序和报警处理程序。 1.单片机控制程序：单片机控制程序是红外报警器的核心功能实现。 首先需要配置单片机的IO口，将红外传感器模块连接到单片机的IO口。 然后编写控制代码，通过定时器和中断的方式，不断检测红外传感器模块 的输出状态，一旦检测到红外信号的变化，立即发送报警信号，并启动报 警处理程序。 2.报警处理程序：报警处理程序是红外报警器的核心功能之一、一旦检测到红外信号的变化，报警处理程序将会执行相应的处理动作，如发出警报声音、发送报警信息等。在设计报警处理程序时，还可以增加一些额外的功能设计，例如设置报警延迟时间，使报警器在一段时间内保持静默状态以免误触发。 三、性能测试和优化 在实际使用前，需要对红外报警器进行性能测试和优化。主要包括以下几个方面： 1.检测灵敏度：调整红外传感器模块的灵敏度，确保能够准确感应红外信号的变化，并排除因环境干扰而频繁触发的情况。 2.报警响应时间：测试红外报警器的响应时间，即从检测到红外信号变化到发出报警信号的时间间隔，确保在有限的时间内能够及时响应并处理。 3.系统可靠性：进行长时间运行测试，检测系统的可靠性和稳定性，排除因电路或程序异常导致的故障。 总结： 基于单片机的红外报警器设计是一项复杂的工程，需要对硬件和软件进行综合考量和优化。在设计过程中，需要选择合适的硬件元件，通过合理的电路布局和编写高效的程序代码，确保红外报警器的性能和稳定性。在实际使用前，还需要进行性能测试和优化，以确保红外报警器满足安全需求。 红外线防盗报警器课程设计报告-V1 撰写人：AI语言模型 一、课程设计主题和背景 本次课程设计的主题是红外线防盗报警器，是一种防盗设备，应用于家庭、商务场所等不同的场景中，一旦监测到非法入侵，会立即启动报警机制，提醒业主或者保安人员。红外线防盗报警器是比较简单的电子产品，由相应的器材通过信号控制实现自动化管理。由于其易于安装、使用，成本较低，因此深受广大用户的喜爱。 二、目标分析和需求分析 1.目标分析 本次课程设计的目标在于对学生进行红外线防盗报警器的相关知识培训，让学生能够理解防盗报警器的整体工作原理和具体实现流程，掌握相关硬件和软件操作的技巧，通过手动搭建测试模型，了解警情检测和反应处理的过程。 2.需求分析 为了能够达到课程设计的目标，考虑到学生在理论学习方面的不同基础水平，设计了以下三个需求： （1）理论知识基础； （2）实验模型搭建； （3）实验操作演示。 三、课程设计内容与进度 1.课程设计内容 通过对需要掌握的技能进行归纳和总结，可以将课程设计的实际内容 划分为以下几个方面：红外线基础知识、红外线探头及电路设计、报 警器控制、声光报警装置设计等。 2.课程设计进度 为了保证课程能够按时完成，本次课程设计将分为三个主要阶段进行，分别是前期准备阶段、实验阶段和结果分析阶段。具体的进度安排如下： （1）前期准备阶段 本阶段主要是对学生进行必要的基础知识复习和实验方案讲解，包括 - 红外线原理 - 红外线传感器原理 - 报警器作用和种类 - 软硬件资料的准备 （2）实验阶段 在实验阶段，学生将进行相应的红外线防盗报警器的实验搭建和实验 操作，主要包括： 模拟电路设计红外控制报警器 系统组成及系统原理 1系统的组成 该系统由一个红外发射电路以及一个接收电路构成。 其中红外发射电路：由震荡脉冲发生电路和功放电路构成。其电路示意图（图1）： 图（1）红外信号发射电路 红外接收电路：由集成运算放大电路和整流电路结合成。其电路示意图（图2) 图（2）红外接收电路 2工作原理 本设计是通过将脉冲信号放大、整流以控制三极管通断从而控制蜂鸣器是否工作发声，达到报警的目的。 红外报警器由报警主机和红外探测器组成报警系统。探测一旦探测到人入侵，红外报警器就立即把报警入侵信号无线密码传输给主机，主机接收到报警信号后，就立即启动蜂鸣器报警。 1红外发射电路 此电路主要由一个NE555芯片和两个三极管构成（如图1）。其中NE555芯片自激振荡会产生脉冲波，其频率由R1、R2和电容Cf确定，该信号可通过由两个三极管构成的复合管放大后控制红外发光二极管发出所需的30KHz的红外脉冲信号，电容C是为了提高NE555芯片的抗干扰能力，另外，为了给三极管设置合适的静态工作点，选取一个电阻R3。 图（1）红外遥控报警发射电路 红外发射电路本身并不难只要给与发射头足够的频率就能驱动它发射出红外信号。可以选择两种最基本的方法设计电路图，第一种是用单片机直接发射30KHZ 的方波信号，用三极管来驱动发射头工作，这就是要求我们用程序来发射30K 的方波；第二种是用NE555芯片来设计成多谐振荡器，发射出30KHZ 的方波。不管是在软件和硬件上，第二种设计方法都占优势，所以我们选择第二种电路来设计。设计电路如图2 图2NE555基本电路 对于上图，要求使用者自己确定参数R1、R2和C1。计算时有输出高电平时间为： 1211/)(*693.0C R R T += 输出低电平的时间为： 122**693.0C R T = 所以其输出周期为： 12121*)2(*693.0C R R T T T +=+= 其频率有： 占空比为 )/(211T T T + 第一章绪论 1.1 红外对射报警器概述 随着人们生活水平的提高和电子技术的进步，“安全防范”电子保安系统——防盗报警系统及闭路监控系统越来越广泛地应用于教育、银行、交通、电力、酒店、超市等公共场合，维护社会公共安全为目的，防入侵、防被盗、防破坏、防火、防暴和安全检查等，而为了达到防入侵、防被盗、防破坏等目的我们采用了以电子技术、传感器技术和计算机等技术为基础的安全防范技术的器材设备，并将其构成一个系统。由此应运而生的安全防范技术正逐步发展成为一项专门的公安技术学科，尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，加强现代化的安全防范技术，满足人们对保安系统曰益提高的要求和期望，就显得更为重要。 在工农业、消防、银行、酒店、商场、航天等部门，经常需要对环境进行监控和报警，以防止失窃的行为发生，而银行，酒店等，防盗报警更是至关重要的。在以往的防盗系统中普遍采用热释电、微波等技术措施采集人体入侵信号，这些在室内应用时，有较好的效果，然而在许多场合如围墙及院子等地方，要进行布防，以上所提的措施在实际运用中误报率极高，更进一步讲，根本无法正常工作。 我们知道，在常规的环境参数中，人体入侵探测器非常容易受环境的影响而使得参数改变，随着红外线及激光技术的成熟，许多运用于室外场合的红外线防盗和激光防盗开始诞生，由于光线是直线传输，在发射端发射光束，中间如无遮挡，则接收端就能收到正常的光束；当有人经过布防区域时，光束被挡住，此时接收端便无法接收到光束，从而启动报警电路工作，达到报警的目的。 以上介绍的是现在常用的用于室外场合的红外报警方案，在这里，我们设计出一款利用红外线进行布防的防盗报警系统，利用多谐振荡器作为红外线发射器的驱动电路，驱动红外发射管，向布防区内发射红外线，接收端利用专用的红外线接收器件对发射的红外线信号进行接收，经放大电路进行信号放大及整形，以 《光电检测技术》题目：家居防盗报警器设计 专业：测控技术与仪器 班级： 姓名： 学号： 指导老师: 日期: 摘要 人们生活水平不断提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。本设计就是为了满足预防抢劫、盗窃等意外事件的需要而设计的红外防盗报警系统。 本设计主要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、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等部分组成。处理器采用单片机STC89C51。整个系统是在系统软件控制下工作的。软件部分可以划分为以下几个模块：数据采集、键盘控制、报警和显示等子函数。 [关键词]：单片机、红外传感器、数据采集、报警电路。 1、设计任务与要求 （1）该设计主要包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警和显示等模块子函数。 （2）本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、智能报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地显示、本地报警等功能。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。 （3）系统可实现功能。为了探测移动人体,通常使用双元件型热释电红外传感器,在这种传感器内部,两个敏感元件反相连接,当人体静止时两元件极化程度相同,互相抵消。但人体移动时,两元件极化程度不同,净输出电压不为0 ,从而达到了探测移动人体的目的。因此可把报警系统设置在外出布防状态，使探测器工作。当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。 目录 1 前言 (1) 1.1 无线红外防盗报警电路的发展状况 (1) 1.2 无线红外防盗报警器的分类及其介绍 (1) 1.3 无线红外报警器工作的原理 (1) 1.4 设计无线红外防盗报警器的内容和意义 (1) 2 总体方案设计 (3) 2.1 方案比较 (3) 2.2 方案论证 (4) 2.3 方案选择 (4) 3 单元模块设计 (5) 3.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (5) 3.2 电路参数的计算及元器件的选择 (13) 3.3 特殊器件的介绍 (15) 3.4 各单元模块的联接 (21) 4 软件设计 (23) 4.1 软件设计原理及设计所用工具 (23) 4.2 软件结构图 (23) 5 系统调试 (27) 5.1硬件调试 (27) 5.2 系统综合调试 (28) 5.3 软件调试 (28) 6 系统功能和指标参数 (29) 6.1 系统功能的实现 (29) 6.2 指标参数 (29) 7 结论 (30) 8 总结与体会 (31) 9 参考文献 (32) 附录1：发射部分原理图 (33) 附录2：接收部分原理图 (34) 附录3：发射部分PCB图 (35) 附录4：程序源代码 (36) 附录5：实物图 (40) 1 前言 1.1 无线红外防盗报警电路的发展状况 红外防盗报警器的发展主要是基于传感器之下，所以首先要谈谈红外传感器的发展状况。而传感器技术是21世纪人们在高科技发展方面争夺的一个制高点，各发达国家都将有传感器技术视为现代高新技术发展的关键。从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高新科技之首，美国等西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术发展的重点，而在中国传感器的发展也取得了飞速的发展。从而基于传感器技术的防盗报警系统也得到了高速发展。 热释电红外传感器是一种非常有应用潜力的传感器，他能检测人或某些动物发射的红外线并转化成电信号输出。近几年来，伴随这集成电路技术的飞速发展，以及该传感器的特性的深入研究，相关的专用集成电路的处理技术也迅速发展。热释电传感器可在室温下使用，灵敏度与波长无关，所以应用领域广。 1.2 无线红外防盗报警器的分类及其介绍 1.被动式红外传感技术 被动式红外传感技术是利用红外光敏器件将活动生物体发出的微量红外线转换成相应的电信号，并进行放大，处理，它能可靠的将运动着的生物体和飘落的物体加以区别。同时它还具有监控范围大，隐蔽性好，抗干扰能力强和误报率低等特点。被动式红外入侵报警器又称热释电红外入侵报警器，由光学系统，红外传感器和信息处理三部分组成。2．主动红外探测器 主动红外探测器由红外发射机，红外接收机和报警控制器。分别置于收发，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发生变化，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，雪遮挡则不应报警，人或相当体积遮挡物将发生报警。 1.3 无线红外报警器工作的原理 无论是基于哪种方式的无线红外防盗报警器，它的工作原理都是将探测到的信号，经传感器信号处理芯片放大输出，并将报警信号通过单片机编程控制通过编码经无线发射电路发射出，再用接收电路接收信号，解码电路解码并通过控制电路判断是否属于异常信号，再决定是否发送报警信号给报警电路，从而达到防盗的效果。 1.4 设计无线红外防盗报警器的内容和意义(完整版)基于单片机的红外报警器的设计
反射式红外线防盗报警器-电子设计
红外线报警器的设计与制作
红外线报警器设计--电路课设
红外家庭防盗报警器设计
红外线防盗报警器设计毕业论文
家用红外现场报警器设计
工程师电子制作对射式红外线电子栅栏报警器
红外报警器设计方案
基于51单片机的红外防盗报警系统设计-图文
红外线报警器设计内容
红外线防盗报警器课程设计报告(1)
初始中物理利用红外线制作报警器教案
基于单片机的红外报警器的设计
红外线防盗报警器课程设计报告-V1
模拟电路设计红外控制报警器(含电路、仿真、调试)
红外对射报警器的研究与实现
(完整版)红外线防盗报警系统课程设计
基于单片机的无线红外防盗报警电路的设计(含程序 原理图 pcb图)
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