本设计所用的热释感器就采用双探测元的结构。其工作电路原理及设计电路如图2-6所示, 在VCC电源端利用C1和R2来稳定工作电压，同样输出端也多加了稳压元件稳定信号。当检测到人体移动信号时，电荷信号经过FET放大后，经过C2，R1的稳压后使输出变为高电位，再经过NPN的转化，输出OUT为低电平。
R2 C1 Q1OUT Y2RS C2 R1Y1FETR3 Q2NPNVcc3vVCC12v R4 图2-6 热释电红外传感器原理图
（2）菲涅尔透镜：
目前人体验知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。加装菲涅尔透镜可使传感器的探测半径从不足2m提高到至少8m范围。菲涅尔透镜实际是一个透镜组，每个单元一般都只有一个不大的视场，且相邻的视场既不连续，也不交叉，都相隔一个盲区(如图2-7所示)。这样，当人体在装有菲涅尔透镜的传感器监控范围内运动时，人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜传到传感器上，形成一个不断交替变化的盲区和亮区，使得敏感单元的温度不断变化，传感器从而输出信号，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。
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。菲涅尔透镜一般由聚乙烯塑料片制成，呈乳白色半透明状，传感器加装了菲涅尔透镜后可以有效增加传感器的检测范围，菲涅尔透镜的实物图如附图1所示。另外，需要说明的是：传感器模块在每次接通电源时，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。菲涅尔透镜的示意图如下图所示：
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图2-7 菲涅尔透镜示意图
（3）本设计采用HC-SR501模块，如附录一图1-3所示。该模块是基于红外线检测技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778红外感应探头设计，感应部分应用菲涅尔透镜对感应范围进行放大，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电气设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。
HC-SR501人体感应模块电气特性： ① 工作电压范围：直流电压4.5-20V； ② 静态电流：<50uA； ③ 电平输出：高3.3V/低0V；
④ 触发方式：L（不可重复触发）/H（重复触发）； ⑤ 感应角度：<100度锥角； ⑥ 工作温度：-15—+70摄氏度；
⑦ 触发时间：5-200S(可调)可制作范围零点几秒—几十分钟。 HC-SR501模块功能参数：
① 全自动感应：人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。
② 两种触发方式（可跳线选择）：
a、不可重复触发方式：即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变成低电平；
b、可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。
③ 封锁时间(默认设置：2.5S 封锁时间)：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成
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低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。此功能可以实现“感应”。
2.3.2 温度传感器单元
为了满足本设计需要，该单元选用的是DS18B20智能温度传感器。它是美国DALLAS
半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。
（1）DS18B20的特点：
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管脚排列如图2-8所示：
DALLAS18B20PR-35封装123GNDDQVDD
图2-8 DS18B20外形及引脚排列图
（2）DS18B20引脚定义：
① DQ为数字信号输入/输出端。 ② GND为电源地。
③ VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。 （3）DS18B20的性能特点如下：
① 适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。 ② 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条接口线即可实现微
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处理器与DS18B20的双向通讯。
③ DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。
④ DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。
⑤ 温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。
⑥ 可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。
⑦ 在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。
⑧ 测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。
⑨ 负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 DS18B20测温系统具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点。 DS18B20有寄生电源供电方式和外部电源供电方式，本设计采用外部电源供电方式。在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VDD引脚接入，此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度。在外部供电的方式下，DS18B20的GND
[4]引脚不能悬空，否则不能转换温度，读取的温度总是85℃。
本设计中采用外部电源供电方式，其与单片机的接口电路如下图2-9所示
VCCR5Res24.7KDS18B20123P3.6
图2-9 DS18B20与STC89C52单片机引脚连线
DS18B20温度传感器与单片机的接口电路非常简单。DS18B20只有三个引脚，一个接地，一个接电源，一个数字输入输出引脚接单片机的I/O口，电源与数字输入输出脚间需要接一个4.7K的电阻。
系统中的温度传感器可用于检测环境温度，通过温度值的变化来预测火灾的发生。例如当温度高于50度时，启动声光报警电路，提示用户进行处理。
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2.4 单片机控制模块
单片机是整个报警系统的核心部件，一方面它要接收来自传感器的信号，另一方面要对信号分别进行处理，控制后续电路的相应工作；同时，查询是否有键按下的命令。在单片机实现的功能中，将模数转换后的信号做数字滤波，再进行线性化处理，然后送LCD显示，这一过程的软件实现，需要单片机有较快的运算速度。同时，在保证报警器的精确性、可靠性及抗干扰性的基础上，能够尽可能降低成本，缩小体积。
如今市面上单片机的种类很多，许多厂家都有自己的单片机系列产品。本设计中只是对各种传感器的采集数据进行处理，在LCD上显示并产生声光报警，功能不是特别复杂，实时性不太强，运算量不是太大，因此选用8位单片机。该应用还应该考虑单片机的功耗。满足这两个条件的单片机种类很多，考虑到价格，本人已有的单片机集成开发环境和仿真器等因素，最终选用宏晶公司生产的STC89C52型号的单片机。
2.4.1 STC89C52单片机主要性能及结构
STC89C52 单片机完全兼容MCS-51系列单片机的所有功能，并且本身带有2K 的内存储器，可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上，它比人们常用的8031CPU 外加EPROM为核心的单片机系统在硬件上具有更加简单方便等优点，具体如下：
STC89C52单片机是最早期也最典型的产品，具有低功耗、高性能的特点，是采用CHMOS工艺的8位单片机。它在硬件资源和功能、软件指令及编程上与Intel 80C3X单片机完全相同，在应用中可直接替换。在STC89C52内部有FLASH程序存储器，不仅能用常规的编程器编程，也可在线使之处于编程状态对其编程。编程速度很快，擦除时也无需紫外线，非常方便。它为许多嵌入式控制系统提供了灵活、低成本、低功耗的解决方案[6]。 （1）主要特性介绍如下：
① 与MCS-51产品指令系统完全兼容。 ② 封装：PDIP-40（见图2-10）。 ③ 8K的EEPROM功能。 ④ 三个程序存储器保密位。 ⑤ 256×8字节的内部RAM。 ⑥ 用户应用程序空间32K字节。 ⑦ 工作温度范围：0—75℃/-40/—+85℃。
⑧ 全静态设计，时钟频率范围为0～24MHz、33MHz。 ⑨ 低功耗的待机工作模式和掉电工作模式。 ⑩ 3个可工作于4种模式的16位定时/计数器中断。
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