畢業(yè)論文：紅外防盜監控系統

　　摘要

　　隨著(zhù)我國社會(huì )與經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們對區域治安環(huán)境以及安全防范的要求也越來(lái)越高，同時(shí)現代化技術(shù)高度發(fā)展的今天，犯罪更趨智能化，手段更隱蔽，所以保證區域的安全必須從運用現代化的防盜報警技術(shù)。

　　本文將系統介紹一種采用新的先進(jìn)的紅外線(xiàn)對射感應模塊和人體紅外探測裝置制作

　　而成的紅外監控系統，由于它是利用人眼不可見(jiàn)的紅外光束，組成無(wú)線(xiàn)監控區域，所以具有極強的保密性和可靠性。本系統除用于倉庫、門(mén)窗、圍墻、柵欄防盜報警外，也可用于其他需要監控的場(chǎng)合。

　　本文在緒論中首先介紹綜合監控系統的發(fā)展、特點(diǎn)、功能及紅外監控的相關(guān)知識。第二章中我們介紹了系統設計的相關(guān)知識和軟件、硬件的具體設計方案。在第三章中我們將重點(diǎn)介紹硬件、軟件的安裝調試過(guò)程及系統調試的結果。最后我們在結束語(yǔ)中談?wù)勏到y設計的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及本次設計的心得收獲。

　　關(guān)鍵字：紅外監控、人體紅外、89C51、RS232

　　目錄

　　摘要....I

　　ABSTRACT.II

　　1緒論....1

　　1.1綜合監控系統的發(fā)展、特點(diǎn)、功能....1

　　1.2紅外監控的相關(guān)知識....3

　　1.3本文所做的工作....5

　　2系統方案設計....6

　　2.1相關(guān)基礎知識....6

　　1.2.22.1.1MCS-51型系列單片機介紹...7

　　1.2.32.1.2人

　　體紅外探測器10

　　1.2.42.1.3主動(dòng)紅外探測器10

　　1.2.52.1.4串口RS-23213

　　1.2.62.1.5偉福仿真器使用說(shuō)明...14

　　2.2硬件組成、要求....17

　　2.3控制軟件的設計方案....20

　　1.2.72.3.1軟件功能20

　　1.2.82.3.2軟件工作流程圖21

　　3系統調試過(guò)程....22

　　3.1硬件電路的安裝調試....22

　　1.2.93.1.1元器件的測試22

　　1.2.103.1.2制版焊接22

　　1.2.113.1.3整個(gè)系統的通電測試...23

　　3.2軟件調試....24

　　1.2.123.2.1報警裝置的調試24

　　1.2.133.2.2人體紅外探測裝置的調試...25

　　3.3系統調試及結果....25

　　結束語(yǔ)....27

　　致謝....28

　　參考文獻....29

　　附錄....30

　　1緒論

　　1.1綜合監控系統的發(fā)展、特點(diǎn)、功能

　　“安全防范”是公安保衛系統的專(zhuān)門(mén)術(shù)語(yǔ)，是指以維護社會(huì )公共安全為目的，防入侵、防被盜、防破壞、防火、防暴和安全檢查等措施。而為了達到防入侵、防盜、防破壞等目的，我們采用了以電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)為基礎的安全防范技術(shù)的器材設備，并將其構成一個(gè)系統，使其發(fā)揮最大的功能作用，用以完善安裝單位的保衛工作。綜合監控系統是安全防范技術(shù)體系中的一個(gè)重要組成部分是一種先進(jìn)的、防范能力極強的綜合系統，它可以通過(guò)遙控攝象機及其輔助設備(云臺、鏡頭等)直接觀(guān)看被監視場(chǎng)所的情況，一目了然;同時(shí)它可以把被監視場(chǎng)所的圖象和聲音全部或部分的記錄下來(lái)，這樣就為日后對某些事件的處理提供了方便條件及重要依據，同時(shí)電視監控系統還可以與防盜報警等其他安全技術(shù)防范體系聯(lián)動(dòng)運行，使防范能力更加強大。安全防范技術(shù)的器材、設備以及由其組成的系統能對入侵者做到快速反應，并及時(shí)發(fā)現和抓獲罪犯，對犯罪分子有強大的威懾作用。而安全防范技術(shù)又能及時(shí)發(fā)現事故的隱患，預防破壞，減少事故和預防火災，所以它是公安保衛工作中很重要的預防手段。

　　尤其是在現代化技術(shù)高度發(fā)展的今天，犯罪更趨智能化，手段更隱蔽，犯罪分子的作案手段和交通工具不斷提高，同時(shí)隨著(zhù)我國社會(huì )與經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們對區域治安環(huán)境以及安全防范的要求也越來(lái)越高，所以保證區域的安全不能只在巡更人防方面加強力量，必須從運用現代化的防盜報警技術(shù)，這是外界不法人員所逾越的第一道關(guān)卡。在這種環(huán)境下，安全防范技術(shù)的器材、設備以及由其組成的系統能對入侵者做到快速反應，并及時(shí)發(fā)現和抓獲罪犯，對犯罪分子有強大的威懾作用。而安全防范技術(shù)又能及時(shí)發(fā)現事故的隱患，預防破壞，減少事故和預防火災，所以它是公安保衛工作中很重要的預防手段。安防行業(yè)也取得了長(cháng)足的發(fā)展，監控系統目前在銀行、賓館、商場(chǎng)、交通、工礦企業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應用。對要害部門(mén)、重點(diǎn)設施，需設立周界報警系統保證安全，近幾年發(fā)展較為成熟的監控系統產(chǎn)品主要有：

　　(1)被動(dòng)紅外防盜報警探測器

　　物理學(xué)告訴我們，凡是溫度高于絕對0℃的物體都能產(chǎn)生熱輻射，其光譜集中在紅外光區域。當被探測的目標入侵，并在所防范的區域里移動(dòng)時(shí)，將引起該區域紅外輻射的變化，而能夠探測出這種紅外輻射變化并進(jìn)入報警狀態(tài)的電子裝置稱(chēng)為被動(dòng)紅外探測器被動(dòng)紅外探測器主要用來(lái)探測人體和其它一些入侵移動(dòng)的物體。[1]但其弱點(diǎn)是:當環(huán)境溫度接近人、體溫度時(shí)，靈敏度下降，因而在夏天或熱帶地區的應用受到影響。

　　(2)主動(dòng)紅外入侵探測器

　　主動(dòng)紅外入侵探測器主動(dòng)紅外入侵探測器將發(fā)射機和接收機分別安裝于警戒線(xiàn)的兩端，發(fā)射機發(fā)射出一串紅外光由接收器接收，如中間任意處被遮斷，報警器就發(fā)出報警信號。采用雙光路的主動(dòng)紅外報警器可大大提高抗噪誤報的能力。目前直線(xiàn)探測距離可做到室內25m室外75m其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，具有較高的光學(xué)特性。[2]特別在雨、霧、霜等遮擋射束光強度時(shí)(甚至遮擋射束強度99)，探測器仍能正常工作。具備防防水、防塵、防震、拆卸、防破壞功能。(犯罪分子為了達到其目的必然要千方百計對安全防范系統進(jìn)行破壞。因此技防系統的防破壞功能就顯得尤為重要。一個(gè)連自身安全都不能保障的系統是不可能很好地發(fā)揮防范作用的

　　(3)雙技術(shù)探測器雙技術(shù)探測器

　　雙技術(shù)探測器雙技術(shù)探測器是對同一個(gè)探測空間采用二種傳感方法進(jìn)行報警的裝置，目前常用的是微波與被動(dòng)紅外。被動(dòng)紅外和微波探測都是屬于空間范圍的運動(dòng)探測，前者易受環(huán)境溫度的干擾，對人的切向運動(dòng)反應敏感;后者則易受電磁千擾，對徑向運動(dòng)敏感。一為主動(dòng)方式，一為被動(dòng)方式，在工作方式、探測特點(diǎn)和抗干擾性方面恰好是互補的關(guān)系，因此是構成雙鑒報警器的最佳選擇，兩者結合可以減小由于干擾而造成的誤報，提高報警的可靠性，是目前用的最為廣泛的一種。

　　(4)視頻探測器

　　隨著(zhù)多媒體技術(shù)、圖像處理技術(shù)、電視監控技術(shù)的不斷發(fā)展，用電視攝像機作為報警探測器已成為現實(shí)。電視監控系統是安全防范技術(shù)體系中的一個(gè)重要組成部分，是一種先進(jìn)的、防范能力極強的綜合系統，它可以通過(guò)控制攝像機及其輔助設備(云臺、鏡頭等)直接觀(guān)看被監視場(chǎng)所的情況，一目了然;同時(shí)它可以把被監視場(chǎng)所的圖像和聲音全部或部分的記錄下來(lái)，這樣就為日后對某些事件的處理提供了方便條件及重要依據，同時(shí)電視監控系統還可以與防盜報警等其他安全技術(shù)防范體系聯(lián)動(dòng)運行，使防范能力更加強大。攝像部分是電視監控系統的前沿部分，是整個(gè)系統的“眼睛”。[3]它布置在被監視場(chǎng)所的某一位置上，使其視場(chǎng)角能覆蓋整個(gè)被監視的各個(gè)部位。有時(shí)，被監視場(chǎng)所面積較大，為了節省攝象機所用的數量、簡(jiǎn)化傳輸系統及控制與顯示系統，在攝象機上加裝電動(dòng)的(可遙控的)可變焦距(變倍)鏡頭，使攝象機所能觀(guān)察的距離更遠、更清楚，同時(shí)還把攝象機安裝在電動(dòng)云臺上，通過(guò)控制器的控制，可以使云臺帶動(dòng)思攝象機進(jìn)行水平和垂直方向的旋轉，從而使攝象機能覆蓋到的角度、面積更大�？傊�，攝象機就象整個(gè)系統的眼睛一樣，把它監視的內容變?yōu)閳D象信號，傳送給控制中心的監視器上。用攝像機監視所防范的空間，當有目標進(jìn)入防范區域時(shí)，被監視的景物圖像發(fā)生變化,計算機通過(guò)圖像處理判斷出防范空間的入侵情況，控制系統報警。

　　目前監控系統隨著(zhù)計算機的發(fā)展水平的提高，逐步由模擬系統向數字化系統轉變，數字化系統在功能上較模擬系統完善，操作極其智能化和集中化等。監控系統適用場(chǎng)所包括：銀行、金庫、超市、商場(chǎng)、賓館、小區、學(xué)校、辦公樓、道路監控。

　　1.2紅外監控的相關(guān)知識

　　800年英國物理學(xué)家赫謝爾從熱的觀(guān)點(diǎn)來(lái)研究太陽(yáng)光的熱效應時(shí)，發(fā)現了一個(gè)現象，他用棱鏡將太陽(yáng)光分解成七色單色光，并按順序測量不同顏色光的熱效應，當把溫度計移到紅色光的邊界之外時(shí)，即人眼看不到任何光線(xiàn)的區域時(shí)，溫度計還是指示著(zhù)很高的溫度。根據這一現象，隨后經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗，發(fā)現在紅色光之外，還有一種人眼不能看到的“熱線(xiàn)”，人們將它稱(chēng)為紅外線(xiàn)。而把光譜中看得見(jiàn)的部分稱(chēng)為“可見(jiàn)光”。[3]

　　眾所風(fēng)知，可見(jiàn)光的波長(cháng)范圍是380nm一780nm，波長(cháng)由長(cháng)到短依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種單色光。波長(cháng)低于380nm的稱(chēng)為紫外線(xiàn)，高于780nm的稱(chēng)為紅外線(xiàn)。我們要討論的是指波長(cháng)780nm~l000nm的近紅外攝像敏感系統。常規的攝像監控系統是在可見(jiàn)光(如陽(yáng)光、燈光)下，將被攝物體反射的光線(xiàn)通過(guò)攝像機的鏡頭，成像于攝像機的感光器件CCD靶面上，經(jīng)過(guò)轉換電路將圖像信號轉換為視頻信號，再通過(guò)傳輸系統，在顯示設備(如監視器)上將圖象重現出來(lái)。對于無(wú)可見(jiàn)光情況下的監控系統，主要有三種方法可以實(shí)現，即主動(dòng)紅外監控系統、被動(dòng)紅外監控系統和微光紅外監控系統。被動(dòng)紅外監控系統是利用物體在絕對零度以上都有熱量輻射，即有紅外線(xiàn)發(fā)出，在被動(dòng)紅外攝像機內裝有相應的光放大器，根據物體輻射紅外線(xiàn)強弱的差別來(lái)拍攝物體的圖像，其所拍攝的圖像呈淡綠色。微光監控系統是利用夜空中存在微弱的光線(xiàn)(如月光、星光等)。微光攝像系統的光放管將被攝物體反射的這些微光增強幾十倍甚至上百倍，再通過(guò)對可見(jiàn)光極為敏感的攝像機(它同時(shí)對一部分近紅外光敏感)，將被攝物體拍攝出來(lái)，從而實(shí)現微光下的監控。

　　主動(dòng)紅外監控系統的工作原理是利用攝像機的CCD圖像傳感器具有很寬的感光光譜范圍，它的感光光譜不但包括可見(jiàn)光區域，還延長(cháng)到紅外區域。利用此特性，即可在無(wú)可見(jiàn)光照明的情況下，使用與攝像機配套的紅外光源(即紅外燈)發(fā)出的人眼不易察覺(jué)而攝像機CCD卻能收到的紅外線(xiàn)，使圖像傳感器清晰成像。普通攝像機和紅外敏感攝像機的相對光譜靈敏度曲線(xiàn)及LED半導體發(fā)光紅外燈和鹵素紅外燈的光譜曲線(xiàn)。鹵素紅外燈的光譜曲線(xiàn)從800nm開(kāi)始一直延續下去。紅外敏感攝像機比普通攝像機對紅外光有較寬的感光光譜范圍，通過(guò)接受被攝物體反射的紅外光線(xiàn)，經(jīng)過(guò)攝像機的轉換電路及傳輸、顯示系統，即可將被攝物體的圖像顯示出來(lái)。主動(dòng)紅外監控系統所拍攝的圖像呈現的是淡蘭色。主動(dòng)紅外監控系統主要由以下幾部分組成:主動(dòng)紅外發(fā)射器(紅外燈)、紅外敏感攝像機、光學(xué)成像器件及其他設備。主動(dòng)紅外光源主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是早期使用的鹵素紅外燈，其光功率較大，多用于中遠距離的監控。另一類(lèi)是半導體LED發(fā)光器材做成的紅外燈，它本身不產(chǎn)生可見(jiàn)光，光譜單一，并且功耗低，因此被廣泛采用。

　　我們知道，保證區域的安全不能只在巡更人防方面加強力量，必須從運用現代化的防盜報警技術(shù)，這是外界不法人員所逾越的第一道關(guān)卡,而紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，成為周界防范系統最有效、最直接手段，是安防系統中不可缺少的重要部分(所謂的技術(shù)的第一層次)。由于他是不可見(jiàn)光，因此用他作防盜監控報警器，具有良好的隱蔽性，白天和黑夜均能使用，而且抗干擾能力強，使得這種監控報警裝置廣泛應用于居住小區，倉庫，博物館、智能大廈、單位要害部門(mén)和家庭的防護，對區域的周界進(jìn)行有效的防范。

　　1.3本文所做的工作

　　本文將系統介紹由我研制開(kāi)發(fā)一種采用新的先進(jìn)的紅外線(xiàn)對射感應模塊制作而成的圍墻、柵欄防盜報警系統，由于它是利用人眼不可見(jiàn)的紅外光束，組成無(wú)線(xiàn)監控區域，所以具有極強的保密性和可靠性。本系統除用于倉庫、門(mén)窗、圍墻、柵欄防盜報警外，也可用于其他需要監控的場(chǎng)合。在本文中我們將要介紹的系統如圖1.1所示

　　人體檢測裝置

　　紅外發(fā)射裝置

　　89C5控制芯片

　　RS232遠程輸出串口

　　聲音報警器

　　光報警器

　　遠程監控中心

　　紅外接受裝置

　　圖1.1

　　模擬試驗表明，紅外監控防盜系統技術(shù)先進(jìn)，結構簡(jiǎn)單，安裝方便，安全節能，可及時(shí)自動(dòng)的發(fā)現和判斷被測范圍內是否有被測目標出現，且能正常收發(fā)命令與控制�？梢灶A見(jiàn)，此產(chǎn)品一旦上市,它將極大地改善現有產(chǎn)品的實(shí)用性可靠性和用戶(hù)的安全性。但是我們在測試過(guò)程中也發(fā)現，此系統的紅外發(fā)射裝置的發(fā)射距離只有5米左右，如果我們將此產(chǎn)品投入使用，我們必須有進(jìn)一步的改進(jìn)。同時(shí)，我們的系統所做的測試都是以單點(diǎn)測試為主，對實(shí)用過(guò)程中的多點(diǎn)監控，我們還有待于進(jìn)一步的測試和研究。

　　2系統方案設計

　　2.1相關(guān)基礎知識

　　在我們的系統當中，我們將分別應用到MCS-51單片機，主動(dòng)和被動(dòng)人體探測裝置，RS-232串行通信口，聲光報警器等元器件。對此，我們用到的主要元器件的相關(guān)知識分別作一介紹。

　　2.1.1MCS-51型系列單片機介紹

　　(一)、MCS-51型系列單片機在我們的系統中將扮演整個(gè)系統的“心臟”和“大腦”的角色，是系統的控制部分，是實(shí)現整個(gè)系統功能的指揮中心，其相關(guān)知識如下：

　　(二)、MCS-51型系列單片機內部結構如圖所示圖2.1所示，主要包括累加器ACC(有時(shí)也簡(jiǎn)稱(chēng)為A)、程序狀態(tài)字PSW、地址指示器DPTR、只讀存儲器ROM、隨機存取存儲器RAM、寄存器、并行1/0接口P0-P3、定時(shí)器/計數器、串行1/0接口以及定時(shí)控制邏輯電路等。這些部件通過(guò)內部總線(xiàn)聯(lián)接起來(lái)，構成一個(gè)完整的微型計算機。[4]

　　(三)、

　　(四)、圖2.1

　　1、累加器A：累加器是CPU中使用最頻繁的一個(gè)寄存器，簡(jiǎn)稱(chēng)ACC或A寄存器。其作用為:①累加器ACC是ALU單元的輸入之一，因而是處理數據源之一。但它又是ALU運算結果的存放單元，即ALU運算結果又通過(guò)內部總線(xiàn)送人累加器ACC中存放。②CPU中的數據傳送大多通過(guò)累加器，故它又相當于一個(gè)數據的中轉站。

　　(五)、2、B寄存器：B寄存器在乘法和除法指令中作為ALU的輸人之一。乘法中，ALU的兩個(gè)輸人分別為A、B，運算結果存放在A(yíng)B寄存器對中。A中放積的低八位;B中放積的高八位;除法中，被除數取自A，除數取自B，商數存放于A(yíng)，余數存放在B。在其它情況下，B寄存器可以作為內部RAM中的一個(gè)單元來(lái)使用。

　　(六)、3、程序狀態(tài)字PSW：程序狀態(tài)字(PSW)是一個(gè)逐位定義的8位寄存器，其內容的主要部分是算術(shù)邏輯運算單元(ALU)的輸出。它是一個(gè)程序可訪(fǎng)問(wèn)的寄存器，而且可以按位訪(fǎng)問(wèn)。格式如下:

　　(七)、

　　(八)、MCS-51型系列單片機引腳功能介紹:

　　(九)、MCS一51型系列單片機具有40個(gè)引腳雙列直插式封裝的器件。其中許多引腳具有第二功能，但各種不同的單片機芯片又各有不同。其引腳如圖2.2所示：圖中管腳可以分為4類(lèi)：電源類(lèi)管腳2個(gè)、時(shí)鐘類(lèi)管腳2個(gè)、并行I/O類(lèi)管腳32個(gè)、控制類(lèi)管腳4個(gè)。圖2.2

　　(十)、圖2.2MCS-51型系列單片機引腳

　　(十一)、1)電源類(lèi)引

　　(十二)、VCC(40腳)十5V，芯片工作電源的輸入端

　　(十三)、2)控制信號引腳

　　(十四)、RST/VPD(9腳)：RST為復位信號輸入端。當RST端保持兩個(gè)機器周期(24個(gè)時(shí)鐘周期)的高電平時(shí)，可對單片機實(shí)現復位操作。該引腳的第二功能是作為內部電源的輸入端(VDD)。當電源VCC一旦發(fā)生掉電或電壓降低到低于電平規定值時(shí)，可通過(guò)它為單片機內部RAM提供電源，以保護片內RAM中的信息不丟失，使系

　　(十五)、統在上電后能繼續正常運行。[5]

　　(十六)、ALE/RROG(30腳)：ALE為地址鎖存允許輸出信號。在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲器時(shí)，ALE用來(lái)鎖存N擴展地址低8位的地址信號。在不訪(fǎng)問(wèn)外部存儲器時(shí)，ALE以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6的固定頻率輸出。因而它又可用作外部定時(shí)及其它需要。但請注意：每當CPU訪(fǎng)問(wèn)外部數據存儲器時(shí)，將減少一個(gè)ALE脈沖。ALE能驅動(dòng)8個(gè)TTL接口。此引腳的第二功能(PBOG)是對8751型單片機內部EPROM編程時(shí)的編程脈沖輸入端。

　　(十七)、PSEN(29腳)：外部程序存儲器ROM的讀選通信號輸出端。當訪(fǎng)問(wèn)外部ROM時(shí)，PSEN定時(shí)產(chǎn)生負脈沖作為外部ROM的選通信號，即每個(gè)機器周期(12個(gè)時(shí)鐘周期)內有效兩次。在訪(fǎng)問(wèn)外部RAM或片內ROM時(shí)，不會(huì )產(chǎn)生有效的PSEN信號，PSEN可驅動(dòng)8個(gè)TTL輸入端。

　　(十八)、EA/VDD(31腳)：面為訪(fǎng)問(wèn)內外部程序存儲器控制信號。當EA=0時(shí)，對ROM的訪(fǎng)問(wèn)限定在外部程序存儲器;當EA=1時(shí)，在對ROM的訪(fǎng)問(wèn)先從內部4KB開(kāi)始，當地址范圍超出4KB時(shí)自動(dòng)切換到外部進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。由此可見(jiàn)8031型單片機沒(méi)有內部的4KB程序存儲器，因此其EA直接接地。對于片內含EEPROM的機型，在編程期間，此引腳用作21V編程電源VDD的輸入端。

　　(十九)、3)時(shí)鐘振蕩電路引腳

　　(二十)、XTAL1(19腳)和XTAL2(18腳)的內部是一個(gè)振蕩電路。當使用內部振蕩電路時(shí)，在這兩個(gè)管腳上外接石英晶體和微調電容;當使用外部時(shí)鐘時(shí).用于接外部時(shí)鐘脈沖信號。

　　(二十一)、4)并行I/O端口

　　(二十二)、8051型單片機有32條I/O線(xiàn)，構成4個(gè)8位雙向端口。

　　(二十三)、.P0口(32—39腳)：是一個(gè)8垃漏極開(kāi)路型的雙向I/O口時(shí)，分時(shí)提供低8位地址，并用作8位雙向數據總線(xiàn)。

　　(二十四)、.P1口(1—8腳)：是一個(gè)帶內部提升電阻的8位準雙向I/O口。

　　(二十五)、.P2口(21—28腳)：是一個(gè)帶內部提升電阻的8位準雙向I/O口。在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲器時(shí)，提供高8位地址。在對8751型單片機內PROM進(jìn)行編程和檢驗時(shí)，P2口用于接收高8位地址和控制信號。

　　(二十六)、.P3口(10一17腳)：是一個(gè)帶內部提升電阻的8位準雙向I/O口。在系統中，這8個(gè)引腳都有各自的第二功能.[6]

　　2.1.2人體紅外探測器

　　在被動(dòng)紅外探測器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件，一個(gè)是熱釋電紅外傳感器PIR，它能將波長(cháng)為8一12um之間的紅外信號變化轉變?yōu)殡娦盘�，并能對自然界中的白光信號具有抑制作用，因此在被�?dòng)紅外探測器的警戒區內，當無(wú)人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電紅外感應器感應到的只是背景溫度，當人體進(jìn)入警戒區，通過(guò)菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應器感應到的是人體溫度與背景溫度的差異信號，因此，紅外探測器的紅外探測的基本概念就是感應移動(dòng)物體與背景物體的溫度的差異。另外一個(gè)器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。菲星爾透鏡作用有兩個(gè):一是聚焦作用，熱釋的紅外信號折射反射)在PIR上，第二個(gè)作用是將警戒區內分為若干個(gè)明區和暗區，使進(jìn)入警戒區的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，這樣PIR就能產(chǎn)生變化的電信號。[7]如圖2.3

　　圖2.3

　　2.1.3主動(dòng)紅外探測器

　　主動(dòng)式紅外探測器原理：主動(dòng)式紅外探測器分為發(fā)射(投光器)和接收(受光器)兩部分，投光器和受光器之間投射紅外光，當有入侵發(fā)生時(shí)，投光和受光器之間的紅外光被阻斷，觸發(fā)報警。使用的紅外線(xiàn)是波長(cháng)在700nm到1000um這間的電磁波(比紅外波長(cháng)長(cháng)的是波，比紅外波長(cháng)短的是可見(jiàn)光)。人眼是看不到紅外線(xiàn)的，但特殊材料可以感應到，也可以成像。影響主動(dòng)紅外入侵探測器質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)指標

　　1白光過(guò)濾能力

　　所謂白光，泛指人眼可感應的各種自然光和人造光。對主動(dòng)紅外入侵探測器產(chǎn)生干擾的白光，主要有如太陽(yáng)光、雷光等自然光和水銀燈、車(chē)頭燈等人工光。主動(dòng)紅外入侵探測器采用的光學(xué)過(guò)濾系統應該具有將白光最大限度的過(guò)濾掉的用。使用阻止白光通過(guò)的特殊質(zhì)材外殼。白光過(guò)濾最基本的辦法是采用由一種特殊濾光材料構成的濾光機構(外殼)，這種材料能有效地傳遞特定波長(cháng)范圍的紅外光，并阻止白光通過(guò)。由于幾乎能阻斷全部可見(jiàn)光，因此該材質(zhì)的外殼看起來(lái)幾乎是黑色的。目前這種優(yōu)質(zhì)原材料仍由日本壟斷，并被幾家日本大制造商包銷(xiāo)，因此優(yōu)質(zhì)的主動(dòng)紅外入侵探測器基本上是由日本技術(shù)制造的，有些低檔產(chǎn)品的濾光機構看起來(lái)似乎也差不多，但實(shí)際濾光效果卻相差甚遠。[14]使用特殊設計菲涅爾鏡片特種材料的外殼可以最大限度的濾除白光的干擾，但對光干擾源中的紅外線(xiàn)部分卻無(wú)能為力，尤其使用普通的透射式或反射式進(jìn)行紅外光線(xiàn)聚焦的鏡片，在聚焦特定波長(cháng)的紅外線(xiàn)時(shí)，也對所有進(jìn)入的光線(xiàn)進(jìn)行了聚焦，因此仍然容易引起誤報的現象。采用特殊設計的日本菲涅爾鏡片就有效的解決了這種現象，(如圖D使用這種鏡片的投光器可以將特定波長(cháng)的紅外光按一定角度發(fā)射出去，而受光器則只允許以特定角度人射的特定波長(cháng)紅外光，經(jīng)折射后形成圓錐型聚焦到受光傳感器上，這樣就最大程度的將其它光線(xiàn)過(guò)濾掉了(如圖2.4)。而光學(xué)系統的穩定可靠取決于設計合理的光學(xué)系統。[9]

　　圖2.4

　　2探測距離余量

　　中國國家標準規定在室外使用時(shí)，主動(dòng)緲卜的探測距離余量至少為說(shuō)明書(shū)規定的探測距離的暗以上，即在生產(chǎn)廠(chǎng)家規定10米的探測器，在良好測試條件下實(shí)際探測距離能力要達到60米這樣的指標是為了保障在惡劣氣候條件下，探測器能夠正常工作。

　　3探測器的防雷措施據調查數據顯示，6嘶以上的對射探測器故障由閃電或電涌所致。雷擊是戶(hù)外電子設備的老大難問(wèn)題，雷電沖擊有兩種:直接沖擊和感應沖擊。在直接雷電沖擊中，電能的擴散量很大，大到迄今沒(méi)有任何措施可以防止電氣設備不受破壞，但其發(fā)生的概率相對很小。而感應沖擊可能常常會(huì )是帶電的云層運動(dòng)或附近的雷電沖擊而引起的，都會(huì )在電氣回路中感應出電涌電壓，引起設備受損與誤報。如在產(chǎn)品中適當位置上安裝一些剛1電涌吸收管，即使在雷電多發(fā)地區，仍可使探頭穩定工作。因此，對射產(chǎn)品的防雷指標很重要，一般以千伏(KV)表示。

　　4主動(dòng)紅外入侵探測器的光束數量與頻率:當前市場(chǎng)上的主動(dòng)紅外入侵探測器按光束數量來(lái)分意單光束、雙光束、三光束、四光束四種類(lèi)型。按頻率來(lái)分亮固定頻率(單頻率)、可選頻率(有限不同頻率)和可調頻率(相對無(wú)限不同頻率)三種類(lèi)型。主動(dòng)紅外入侵探測器在實(shí)際應用中產(chǎn)品漏報較少，誤報較多，特別是使用時(shí)間長(cháng)，產(chǎn)品的材料、電路系統、電子元器件出現老化，功能衰減時(shí)，誤報尤為嚴重。光束數量主要解決誤報問(wèn)題。光束數量越多，越難被異物(樹(shù)葉、小動(dòng)物等)同時(shí)遮斷，就可有效排除因遮擋而產(chǎn)生的誤報。像單光束就比較容易產(chǎn)生誤報。當然光束數量增多，成本會(huì )相應增加。[11]這主要取決于用戶(hù)對系統的要求程度。不同頻率的主動(dòng)紅外對射可有效解決因系統中對射的紅外光散射而造成對其他對射的干擾而造成漏報的現象。實(shí)際應用中，一般采用可選頻率對射就可解決問(wèn)題。

　　5使用溫度:

　　主動(dòng)紅外入侵探測器通常在戶(hù)外使用。使用環(huán)境的溫度變化很大。優(yōu)良的對射設計的使用溫度范圍一般在負3度到5度之間，太低

　　溫與太高溫度都會(huì )影響電子電路及部分元器件的正常工作，特別是低溫狀態(tài)下。因此在惡劣環(huán)境使用時(shí)，特別要注意選用優(yōu)質(zhì)品牌產(chǎn)品或帶有加熱器的產(chǎn)品。

　　6元器件、材料、電子電路的防老化、衰減:主動(dòng)紅外入侵探測器通常應用在戶(hù)外，受風(fēng)、雨、雷、電、光線(xiàn)、溫度、酸堿等諸多因素的影響，優(yōu)良的對射產(chǎn)品如果合理使用，定期保養維護，通常的使用壽命可達5一嘩。這有賴(lài)于合理的光學(xué)系統和電路系統。產(chǎn)品的材質(zhì)，例如外殼材料、發(fā)光素子、鏡片、電子件等在惡劣環(huán)境下長(cháng)期使用，功能會(huì )有不同程度的衰減，壽命也受影響。因此影響到整個(gè)產(chǎn)品以及整個(gè)防盜系統的壽命。為什么通常對射產(chǎn)品在好天氣安裝調試時(shí)是可行，在惡劣環(huán)境下或使用一段時(shí)間后就出問(wèn)題就是這個(gè)道理。

　　2.1.4串口RS-232

　　串行通信接口標準經(jīng)過(guò)使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在RS-232標準的基礎上經(jīng)過(guò)改進(jìn)而形成的。RS-232C標準是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì ))與BELL等公司一起開(kāi)發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數據傳輸速率在0～20000b/s范圍內的通信。這個(gè)標準對串行通信接口的有關(guān)問(wèn)題，如信號線(xiàn)功能、電器特性都作了明確規定。由于通行設備廠(chǎng)商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設備，因此，它作為一種標準，目前已在微機通信接口中廣泛采用[16]。

　　在討論RS-232C接口標準的內容之前，先說(shuō)明兩點(diǎn)：

　　首先，RS-232-C標準最初是遠程通信連接數據終端設備DTE(DataTerminalEquipment)與數據通信設備DCE(DataCommunicationEquipment)而制定的。因此這個(gè)標準的制定，并未考慮計算機系統的應用要求。但目前它又廣泛地被借來(lái)用于計算機(更準確的說(shuō)，是計算機接口)與終端或外設之間的近端連接標準。顯然，這個(gè)標準的有些規定及和計算機系統是不一致的，甚至是相矛盾的。有了對這種背景的了解，我們對RS-232C標準與計算機不兼容的地方就不難理解了。

　　其次，RS-232C標準中所提到的“發(fā)送”和“接收”，都是站在DTE立場(chǎng)上，而不是站在DCE的立場(chǎng)來(lái)定義的。由于在計算機系統中，往往是CPU和I/O設備之間傳送信息，兩者都是DTE，因此雙方都能發(fā)送和接收。

　　下面來(lái)討論RS-232C標準：

　　RS-232C標準(協(xié)議)的全稱(chēng)是EIA-RS-232C標準，其中EIA(ElectronicIndustryAssociation)代表美國電子工業(yè)協(xié)會(huì )，RS(ecommededstandard)代表推薦標準，232是標識號，C代表RS232的最新一次修改(1969)，在這之前，有RS232B、RS232A。。它規定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過(guò)程。常用物理標準還有有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。這里只介紹EIA�RS-232-C(簡(jiǎn)稱(chēng)232，RS232)。例如，目前在IBMPC機上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。

　　1電氣特性

　　EIA-RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號線(xiàn)功能都作了規定。

　　在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V

　　邏輯0(SPACE)= 3～+15V

　　在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線(xiàn)上：

　　信號有效(接通，ON狀態(tài)，正電壓)= 3V～ 15V

　　信號無(wú)效(斷開(kāi)，OFF狀態(tài)，負電壓)=-3V～-15V

　　以上規定說(shuō)明了RS-232C標準對邏輯電平的定義。對于數據(信息碼)：邏輯“1”(傳號)的電平低于-3V，邏輯“0”(空號)的電平告語(yǔ) 3V;對于控制信號;接通狀態(tài)(ON)即信號有效的電平高于 3V，斷開(kāi)狀態(tài)(OFF)即信號無(wú)效的電平低于-3V，也就是當傳輸電平的絕對值大于3V時(shí)，電路可以有效地檢查出來(lái)，介于-3～ 3V之間的電壓無(wú)意義，低于-15V或高于 15V的電壓也認為無(wú)意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應保證電平在±(3～15)V之間.[12]

　　2.1.5偉福仿真器使用說(shuō)明

　　我們的系統在使用單片機時(shí)候，我們必須要用到單片機的防真器，用以軟件的模擬和調試，下面，我們將介紹其相關(guān)知識。

　　(二十七)、文件

　　(二十八)、4

　　1.打開(kāi)文件

　　(二十九)、(F)打開(kāi)用戶(hù)程序，進(jìn)行編輯。如果文件已經(jīng)在項目中,可以在項目窗口中雙擊相應文件名打開(kāi)文件.

　　(三十)、偉福開(kāi)發(fā)環(huán)境的項目文件包括仿真器設置,模塊文件,包含文件。仿真器設置包括仿真器類(lèi)型,仿真頭(POD)類(lèi)型,CPU類(lèi)型,顯示格式和產(chǎn)生的目標文件類(lèi)型。

　　(三十一)、可以用以下幾種方法設置仿真器.

　　(三十二)、在項目窗口中雙擊第一行,將打開(kāi)仿真器設置窗口,對仿真器進(jìn)行設置.

　　(三十三)、按鼠標右鍵,在彈出菜單中選擇[仿真器設置]，主菜單仿真器|仿真器設置.

　　(三十四)、加入模塊文件

　　(三十四)、按鼠標右鍵,在彈出菜單中選擇[加入模塊文件]

　　(三十五)、主菜單項目|加入模塊文件

　　(三十六)、用戶(hù)可以將以前單文件方式仿真轉為WINDOWS下的項目方式進(jìn)行仿真

　　(三十七)、(1)主菜單文件|新建項目,在新建項目時(shí),前一個(gè)項目自動(dòng)關(guān)閉.

　　(三十八)、(2)加入模塊文件時(shí),選擇要調試的程序文件名,將文件加入項目.

　　(三十九)、(3)將項目存盤(pán).

　　(四十)、(4)編譯,運行,調試項目.

　　(四十一)、2保存項目

　　(四十二)、將用戶(hù)項目存盤(pán)。用戶(hù)在編譯項目時(shí),自動(dòng)存盤(pán).

　　(四十三)、注意:當用項目仿真時(shí),系統要求項目文件,模塊文件,包含文件在同一個(gè)目錄(文件夾)下.

　　(四十四)、3新建項目

　　(四十五)、當用戶(hù)開(kāi)始新的任務(wù)時(shí)，應新建一個(gè)項目，在項目中，設置所用仿真器類(lèi)型，POD類(lèi)型，加入用戶(hù)程序(模塊)。

　　(四十六)、4項目另存為

　　(四十七)、將項目換名存盤(pán),此方法只是將項目用另一個(gè)名字,而不會(huì )將項目中的模塊和包含文件換成另一個(gè)名字存盤(pán).如果想將整個(gè)項目及模塊存到另一個(gè)地方,請用復制項目

　　(四十八)、5復制項目

　　(四十九)、復制項目，用戶(hù)可以將項目中的所有模塊(用戶(hù)程序)備份到另一個(gè)地方。在多模塊項目中,用復制項目功能,可以避免用戶(hù)因為少復制某些模塊,而造成項目編譯不能通過(guò).方便用戶(hù)對程序進(jìn)行管理.項目欄中為當前被復制項目,包括項目中各模塊,包含文件,如果不是復制當前項目,可以通過(guò)[瀏覽]找到所要復制的項目,[到目標路徑]中為項目復制到何處,可以通過(guò)其后的[瀏覽]指定將項目復制到其它地方.

　　(五十)、6調入目標文件

　　(五十一)、裝入用戶(hù)已編譯好目標文件。調入已經(jīng)編譯好的目標文件,地址選擇一般為缺省地址(由編譯器定).如果想在當前項目已編譯好的二進(jìn)制代碼中插入。一段其它代碼,可以去掉”缺省地址”前的選擇.然后填入開(kāi)始插入的地址和結束地址。用調入目標文件的方法,可以調試已有的二進(jìn)制代碼程序.而不需要源程序.

　　(五十二)、直接調入目標文件進(jìn)行仿真的方法是:在新建的項目中,設置仿真器類(lèi)型,仿真頭類(lèi)型,CPU類(lèi)型;調入目標文件.(不要用加入模塊方式,而是直接調入文件)打開(kāi)CPU窗口,在CPU窗口中就可以看見(jiàn)目標文件反匯編生成的程序。程序停在與CPU相關(guān)的地址上(51系列停在0000H處,96系列停在2080H)。這樣就可以單步或全速調試程序了.[16]

　　(五十三)、7保存目標文件

　　(五十四)、將用戶(hù)編譯生成的目標文件存盤(pán)。對于按項目方式仿真的用戶(hù),系統將程序編譯正確后,會(huì )根據用戶(hù)在仿真器|仿真器設置下[目標文件]中設置的格式,將生成的二進(jìn)制代碼存盤(pán).如果用戶(hù)是用調入目標文件方式進(jìn)行仿真,并且對目標碼進(jìn)行了修改.就可以用文件|保存目標文件方式存盤(pán).

　　(五十五)、查找

　　(五十六)、1.查找

　　(五十七)、在當前窗口中查找符號，字串�？梢灾付▍^分大小寫(xiě)方式，全字匹配方式，可以向上/向下查找。

　　(五十八)、2.替換

　　(五十九)、在當前窗口查找相應文字，并替換成指定的文字，可以指定區分大小寫(xiě)方式和全字匹配方式查找，可以在指定處替換，也可以全部替換。

　　(六十)、3.查找下一個(gè)

　　(六十一)、查找文字符號下一次出現的地方

　　(六十二)、4.項目中查找

　　(六十三)、在項目所有模塊(文件)中查找符號，字串。在項目所包含的文比較多時(shí)，用此方法可以很方便地查到字串在什么地方出現。

　　(六十四)、5.轉到指定行

　　(六十五)、將光標轉到程序的某一行。

　　(六十六)、6.轉到指定地址/標號將

　　(六十七)、光標轉到指定地址或標號所在的位置。

　　(六十八)、7.轉到當前PC所在行將

　　(六十九)、光標轉到PC所在的程序位置。

　　(七十)、項目(P)[13]

　　(七十一)、1.編譯

　　(七十二)、編譯當前窗口的程序。如有錯誤，系統將會(huì )指出錯誤所在的位置。

　　(七十三)、2.全部編譯

　　(七十四)、全部編譯項目中所有的模塊(程序文件)，包含文件。如有錯誤系統會(huì )指出錯誤所在位置。

　　(七十五)、3.加入模塊文件

　　(七十六)、在當前項目中添加一個(gè)模塊。

　　(七十七)、4.加入包含文件

　　(七十八)、在當前項目中添加一個(gè)包含文件

　　2.2硬件組成、要求

　　本系統由紅外發(fā)射、紅外接收、人體探測器、串口、為控制芯片51系列單片機、報警器(聲、光報警器)等。用51系列單片機AT89C2051做報警器的主控部分，由低電壓、低功耗的單片機、集成紅外發(fā)射電路、集成紅外接收電路、串行接口電路及電位器，系統硬件電路框圖如圖2.3所示。

　　人體檢測裝置

　　紅外發(fā)射裝置

　　89C51控制芯片

　　RS232遠程輸出串口

　　聲音報警器

　　光報警器

　　遠程監控中心

　　紅外接受裝置

　　245

　　圖2.3

　　(1)89C51芯片

　　89C51芯片是整個(gè)系統的“心臟”和“大腦”，是系統的控制部分，是實(shí)現整個(gè)系統功能的指揮中心。89C51主要的功能有：對紅外發(fā)射裝置的發(fā)射的頻率、發(fā)射的次數，紅外接受裝置的紅外接受及紅外信號的檢測的控制，對主動(dòng)紅外裝置和人體檢測分別的控制;當前端防區有非法入侵時(shí)，分別啟動(dòng)聲光報警器發(fā)出蜂鳴和閃爍報警信號，同時(shí)將報警信號通過(guò)RS232串口傳送到遠方的總控制中心的PC，可以顯示報警防區、聯(lián)動(dòng)警號、等設備。

　　(2)紅外發(fā)探測裝置

　　紅外發(fā)射接收裝置是整個(gè)系統的“眼睛”。它布置在被監視場(chǎng)所的某一位置上，使其視場(chǎng)角能覆蓋整個(gè)被監視的各個(gè)部位。把它監視的內容變?yōu)殡娦盘�，傳送給控制中心的單片機上。紅外技術(shù)在防盜報警方面的應用主要有兩種:主動(dòng)紅外探測和被動(dòng)紅外探測:

　�、偃梭w紅外檢測裝置

　　當入侵者進(jìn)入紅外線(xiàn)警戒區時(shí)，其自身輻射的紅外能量，通過(guò)光學(xué)系統聚焦到紅外探測器上，轉換為相應的電信號，放大濾波后分成兩路，一路送入微安表指示紅外信號，另一路經(jīng)過(guò)電平鑒別后(降低誤報率)送到脈沖邏輯電路，判別為正常的入侵信號即觸發(fā)雙穩態(tài)電路實(shí)現聲光報警。人體輻射出的特定波長(cháng)的紅外線(xiàn)，將其轉換為與人體運動(dòng)速度、距離、方向等有關(guān)的低頻電信號。紅外探測器的優(yōu)點(diǎn)是僅對人體運動(dòng)敏感，對其它運動(dòng)體不敏感。缺占是易受冷熱氣流的影響，尤其是當環(huán)境溫度接近人的體溫時(shí)，誤報率較高。被動(dòng)紅外探測:大家知道，人本身就是一個(gè)紅外源，被動(dòng)紅外探測的基本原理就是利用特殊的紅外接收元件感應人體發(fā)出的紅外源，從而判斷是否有人進(jìn)人監控區域。被動(dòng)紅外探測器主要適用于防范出人口、房間等場(chǎng)合。

　�、谥鲃�(dòng)紅外檢測裝置

　　設置一個(gè)紅外線(xiàn)發(fā)謝器，一個(gè)紅外線(xiàn)接收器，在正常情況下，發(fā)謝器發(fā)出的紅外線(xiàn)被接收器接收，不報警;當有人侵人時(shí)，發(fā)出的紅外線(xiàn)被遮擋住，接收器收不到紅外線(xiàn)，就發(fā)出報警。被動(dòng)紅外探測是當入侵者進(jìn)入紅外線(xiàn)警戒區時(shí)，其自身輻射的紅外能量，通過(guò)光學(xué)系統聚焦到紅外探測器上，轉換為相應的電信號，放大濾波后分成兩路，一路送入微安表指示紅外信號，另一路經(jīng)過(guò)電平鑒別后(降低誤報率)送到脈沖邏輯電路，判別為正常的入侵信號即觸發(fā)雙穩態(tài)電路實(shí)現聲光報警。

　�、苈暪鈭缶�器

　　聲音報警器主要作用是一旦有人非法進(jìn)入我們設定的報警區域，聲音報警器在接到控制器的報警信號后，蜂鳴器就會(huì )發(fā)出持續的鳴叫，對不法分子起到恫嚇作用，同時(shí)也是向周?chē)�的人發(fā)出告警信息。而光報警器主要作用是用在晚上，一旦接受到報警信息，光報警器就會(huì )發(fā)出持續的閃爍，同樣是對非法闖入者的恫嚇和對周?chē)�的人發(fā)出告警信息。

　　(4)RS-232串行通信口

　　RS-232串行通信口主要用于監控系統和遠程的監控中心之間串行通信：監控系統一旦發(fā)出報警信號，就可以通過(guò)RS-232串行通信口將報警信號傳輸到遠處的監控中心。同時(shí)，遠處的監空中心也可以將控制信號從發(fā)送到此監控系統上去。RS-232串行通信口起到一個(gè)通信“橋梁”的作用。

　　(5)遠處監控中心

　　各處的監控系統一旦發(fā)出報警信號，就立刻傳輸到遠處監控中心，此時(shí)遠出的監控中心可以詳細的了解到報警地點(diǎn)具體報警情況，并相應發(fā)出控制指令，用于遠程控制。

　　2.3控制軟件的設計方案

　　2.3.1軟件功能

　　運用51系列系列單片機豐富的片內資源和簡(jiǎn)潔的內核指令，可以編制出性能優(yōu)良的源程序。利用系列單片機的捕獲功能，系統初始化后將CPU置于省電模式，等待,捕獲脈沖并產(chǎn)生中斷喚醒程序。在中斷服務(wù)程序里先進(jìn)行脈沖計算、時(shí)間判斷等處理，若判斷有人通過(guò)，則通過(guò)串行通訊模塊向通信器發(fā)送出標志位置的編碼信號，為了保證檢測裝置工作的可靠性，單片機在連續計算得到3個(gè)25HZ的脈沖信號后，才斷定有人通過(guò)。然后延時(shí)等待應答信號或根據需要發(fā)出其它設備的控制信號。

　　2.3.2軟件工作流程圖

　　有人?

　　上電初始配置

　　清除報警信

　　采集被動(dòng)檢測電路

　　開(kāi)啟報警器

　　開(kāi)起主動(dòng)檢測器

　　設延時(shí)1S

　　發(fā)出開(kāi)啟主動(dòng)檢測信號

　　有信號?

　　開(kāi)啟聲光報警

　　延時(shí)T1秒

　　關(guān)閉主動(dòng)發(fā)射裝置

　　檢測主動(dòng)檢測信號

　　延時(shí)時(shí)間=T1

　　延時(shí)T2

　　Y

　　N

　　Y

　　N

　　N

　　Y

　　圖2.1

　　3系統調試過(guò)程

　　3.1硬件電路的安裝調試

　　3.1.1元器件的測試

　　在安裝之前，我們首先對所用到的元器件進(jìn)行測試，不同的元器件采用不同的方法：

　�、俜澍Q器：

　　紅線(xiàn)接正極，黑線(xiàn)接負極，通5伏電壓，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲。用萬(wàn)用表測量其工作電流，為10毫安，所以要在蜂鳴器在系統應用中能正常工作,系統必須為蜂鳴器提供的電流能力為15毫安。

　�、贚ED：

　　LED作為閃爍光極管員器件，采用Ф10的紅色發(fā)光二極管，使用前串接電位器，測量其管壓降及工作電流，確定壓降為2.0V，電流為15毫安時(shí)最符合要求。

　�、廴梭w的紅外探測器：

　　我們在應用中采用集成化的檢測器。它采用12V的電壓供電，經(jīng)供電測試，當紅外探測器前之110度的夾角范圍內伸手和人出現時(shí)輸出信號已經(jīng)出現。

　�、苤鲃�(dòng)探測裝置：

　　給主動(dòng)紅外探測裝置通電，并發(fā)出紅外信號后經(jīng)示波器的觀(guān)察，接受輸出在小于5米時(shí)，可以探測到有效信號。

　　3.1.2制版焊接

　　第一步:

　　取萬(wàn)用板一塊，對元器件在萬(wàn)用板進(jìn)行布局安排，其具體分布示意圖如圖所示：

　　第二步:

　　按正常步驟安裝焊接元件,其中,89C51安裝IC底座,以便于防真調試。

　　第三步:

　　電路連接:對照電器原理圖,用短路線(xiàn)逐根進(jìn)行焊接,同時(shí)要做必要的保護。我們在電路在連接的過(guò)程中，電線(xiàn)紅線(xiàn)作正極,黑線(xiàn)作負極，這樣便于電路的檢查。另外需要我們注意的是，導線(xiàn)要用粗導線(xiàn)連接。等一切都連接完畢后,用萬(wàn)用表對各個(gè)管角和焊點(diǎn)進(jìn)行測量。在測量過(guò)程中,我們分別發(fā)現有一處脫焊的情況和一處漏焊的情況。對于漏焊的情況，我采取補焊，而脫焊的情況，我們采取重新焊接。

　　3.1.3整個(gè)系統的通電測試

　　第一步：檢查硬件電路

　　通電前，首先對從電源到地進(jìn)行電阻測量，以確定整個(gè)電路無(wú)短路情況。我們在測量的過(guò)程中，發(fā)現焊接板有一處短路。原因是兩個(gè)電位器焊接有誤。于是重新焊接，問(wèn)題得到解決。

　　第二步：對整個(gè)系統供電

　　我們在確定整個(gè)電路沒(méi)有短路情況之后，對整個(gè)硬件電路開(kāi)始供電，同時(shí)對集成的紅外發(fā)射和接受裝置IC也通電。

　　第三步：逐點(diǎn)測量電壓

　　此時(shí)，我們用萬(wàn)用表測量各點(diǎn)電壓，以確保各個(gè)元器件都在正常的工作電壓下工作。經(jīng)測量發(fā)現，所有的元器件都在自己正常的工作電壓下工作。

　　第四步：系統運行并利用偉福仿真器進(jìn)行模擬仿真。

　　以上各步驟經(jīng)檢查無(wú)誤后，我們開(kāi)始利用偉福仿真器進(jìn)行仿真運行整個(gè)監控系統。在運行過(guò)程中發(fā)現，系統連接后，仿真老是報設置錯誤,檢查連接和設置完全正確,換用仿真器內部時(shí)鐘工作正常,但用目標板的時(shí)鐘就報錯,分析認為,是目標板晶振問(wèn)題,檢查發(fā)現晶振有一腳有虛焊現象,經(jīng)重新焊接，整個(gè)系統開(kāi)始運行起來(lái)了!

　　3.2軟件調試

　　3.2.1報警裝置的調試

　　報警器采用定時(shí)器的得到方波輸出,選用不同的時(shí)間常數可以得到不同的報警聲音頻率.首先我們對聲音報警器的進(jìn)行調試。在調試中，聲音報警器部分工作流程圖如圖3.2所示

　　置報警輸出

　　設時(shí)常數T及定時(shí)器計時(shí)常數(50ms)

　　開(kāi)定時(shí)器T0

　　打開(kāi)T0中斷

　　返回

　　重置T0定時(shí)常數(50ms)

　　設常數T-1=0?

　　報警輸出腳取反

　　重置時(shí)常數T

　　中斷返回

　　報警子程序流程圖

　　T0中斷流程圖

　　圖3.2

　　N

　　Y

　　取反

　　初始值

　　我們按照流程圖如圖3.2的工作方式進(jìn)行調試，聲音報警器的工作頻率有低到高,由主觀(guān)聽(tīng)報警聲音來(lái)確定合適的蜂鳴頻率,經(jīng)反復比較,感覺(jué)聲音報警器的閃爍頻率為2HZ時(shí)，報警器報警效果達到最佳，所以聲音報警器的工作頻率我們選為2HZ,此時(shí)時(shí)常數確定為#0AH.

　　同樣地，我們對光報警器LED閃爍工作頻率進(jìn)行測試，經(jīng)反復測試，當光報警器的工作頻率為1.5HZ的光閃爍效果達到最佳狀態(tài)。

　　3.2.2人體紅外探測裝置的調試

　　外圍電路連接完畢后,我們對人體紅外探測裝置及整個(gè)監控系統供電,同時(shí)我們用偉福仿真器來(lái)監視人體紅外裝置的報警信號.經(jīng)反復測試,我們發(fā)現,當我們用手或身體在人體紅外探測裝置前120度夾角范圍內前后距離不超過(guò)6米出現時(shí),就較靈敏的探測到報警輸出信號.

　　3.2.3主動(dòng)紅外探測裝置

　　主動(dòng)紅外裝置分成了兩個(gè)部分,一個(gè)是紅外發(fā)射裝置,另一個(gè)是紅外接收裝置.我們首先控制紅外發(fā)射電路工作，然后檢查紅外接受輸出，發(fā)現，紅外接受已有信號輸出，說(shuō)明主動(dòng)紅外探測已能正常工作.

　　然后，我們采用人手模擬移動(dòng)來(lái)阻擋紅外通道，發(fā)現，當用手擋住紅外通道時(shí)，紅外接受信號消失.為了模擬真實(shí)情況，提高主動(dòng)紅外探測的靈敏度，我們又對紅外發(fā)射循環(huán)間隔、紅外發(fā)射和接收的距離進(jìn)行調整，使在比正常人體移動(dòng)速度略快地去阻擋紅外發(fā)射通道時(shí)，保證能夠得到接受信號的變化。經(jīng)大量反復試驗，最終確定主動(dòng)紅外的工作循環(huán)檢測間隔為50ms，每次探測時(shí)間約20ms，這樣就可以得到靈敏度很高，同時(shí)又能非常省電的工作。另外，發(fā)射和接收在5米內時(shí)，裝置可以正常的工作，若真正應用于實(shí)用環(huán)境，距離顯得有點(diǎn)短，應考慮加大功率。

　　3.3系統調試及結果

　　當整個(gè)電路的各個(gè)部件及裝置安裝完畢后，我們對整個(gè)監控系統開(kāi)始系統調試。

　　首先，我們對各個(gè)接點(diǎn)進(jìn)行檢查，以確定電路無(wú)斷路情況，確保系統的正常工作。然后對整個(gè)系統開(kāi)始供電，同時(shí)開(kāi)啟偉福仿真器以監視人體紅外探測裝置和主動(dòng)紅外探測裝置的報警信號。供電后，我們用萬(wàn)用表測量各器件在工作狀態(tài)下電壓和電流情況，以確保各器件在各自額定工作電壓或電流下正常工作。經(jīng)檢測得知：人體紅外檢測裝置和主動(dòng)紅外檢測裝置的工作電壓分別為11.8V、12.1V，基本上在其正常工作電壓下工作的。蜂鳴器的工作電壓為5伏電壓，測量其工作電流為16毫安，所以要在蜂鳴器在系統中也能正常工作。LED作為閃爍光極管紅色發(fā)光二極管，測量其管壓降及工作電流，其定壓降為2.0V，電流為15毫安，非常符合正常工作要求。

　　對人體紅外探測裝置經(jīng)反復測試,我們發(fā)現,當我們用手或身體在人體紅外探測裝置前120度夾角范圍內前后距離不超過(guò)6米出現時(shí),就較靈敏的探測到報警輸出信號.

　　對主動(dòng)紅外探測裝置，首先，我們采用人手模擬移動(dòng)來(lái)阻擋紅外通道，發(fā)現，當用手擋住紅外通道時(shí)，紅外接受信號消失.為了模擬真實(shí)情況，提高主動(dòng)紅外探測的靈敏度，我們又對紅外發(fā)射循環(huán)間隔、紅外發(fā)射和接收的距離進(jìn)行調整，使在比正常人體移動(dòng)速度略快地去阻擋紅外發(fā)射通道時(shí)，保證能夠得到接受信號的變化。系統經(jīng)整體測試結果表明，被動(dòng)紅外探測距離為6米的時(shí)候，探測效果最佳，對于主動(dòng)紅外探測，紅外發(fā)射裝置與紅外接受裝置之間的距離為5米時(shí)，探測效果達到最佳。

　　結束語(yǔ)

　　經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的努力，紅外監控系統由單個(gè)的元器件到今天硬件電路系統，從當初的系統圖紙到今天的具體實(shí)現，我們成功了!我們所做紅外綜合監控系統和一般的監控系統相比，有其自身的優(yōu)勢：

　　首先，本系統具有良好的隱蔽性和防破壞性。由于本系統結構簡(jiǎn)單，同時(shí)是利用人眼不可見(jiàn)的紅外光束組成監控區域，所以具有極強的保密性和可靠性。其次，本系統具有很高的靈敏度：對人體紅外探測裝置經(jīng)反復測試,我們發(fā)現,當我們用手或身體在人體紅外探測裝置前120度夾角范圍內前后距離不超過(guò)6米出現時(shí),就較靈敏的探測到報警輸出信號.對主動(dòng)紅外探測裝置，我們首先采用人手模擬移動(dòng)來(lái)阻擋紅外通道，發(fā)現，當用手擋住紅外通道時(shí)，紅外接受信號消失.為了模擬真實(shí)情況，提高主動(dòng)紅外探測的靈敏度，我們又對紅外發(fā)射循環(huán)間隔、紅外發(fā)射和接收的距離進(jìn)行調整，使在比正常人體移動(dòng)速度略快地去阻擋紅外發(fā)射通道時(shí)，保證能夠得到接受信號的變化。另外，紅外監控系統具有良好的適應性，無(wú)論黑夜還是白天以及外界環(huán)境的變化對系統得影響都比較小。

　　總之，紅外監控防盜系統技術(shù)先進(jìn)，結構簡(jiǎn)單，安裝方便，安全節能，可及時(shí)自動(dòng)的發(fā)現和判斷被測范圍內是否有被測目標出現，并將可以預見(jiàn)，此產(chǎn)品一旦上市,它將極大地改善現有產(chǎn)品的實(shí)用性可靠性和用戶(hù)的安全性。本系統除用于倉庫、門(mén)窗、圍墻、柵欄防盜報警外，也可用于其他需要監控的場(chǎng)合。

　　同時(shí)，在我們在測試過(guò)程中也發(fā)現，此系統的紅外發(fā)射裝置的發(fā)射距離只有6米左右，如果我們將此產(chǎn)品投入使用，我們必須有進(jìn)一步的改進(jìn)。同時(shí)，我們的系統所做的測試都是以單點(diǎn)測試為主，對實(shí)用過(guò)程中的多點(diǎn)監控，我們還有待于進(jìn)一步的測試和研究。

　　致謝

　　在論文完成之際，謹向為此論文傾注了大量心血和提供了大量幫助的老師和同學(xué)表示深深的謝意。

　　首先我要向我的導師張勇老師表示衷心的感謝，本論文的選題和具體工作是在張老師的悉心指導下完成的。從最初的畢設資料的查詢(xún)和開(kāi)題報告的撰寫(xiě)，到電路原理圖的繪制，一直到最后程序的調試以及畢業(yè)論文的最后成稿，張老師給了我們可以說(shuō)是無(wú)微不至的關(guān)心和關(guān)懷。通過(guò)這近一學(xué)期的畢業(yè)設計，不僅使我們豐富和加深了我們的專(zhuān)業(yè)知識，而且增強了我們動(dòng)手的能力，可以說(shuō)是受益匪淺。

　　同時(shí)還要感謝我的同學(xué)及好友賈�？岛蜅顚W(xué)冬在硬件設計過(guò)程中對我們的幫助。最后，向所有評閱論文的老師、教授、專(zhuān)家和學(xué)者們表示最誠摯的謝意!

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