传感器与检测技术课程设计
这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器，本传感器是整个系统的关键，只有本传感器才能感应到人体红外线。如图2-2所示。
图2-2热释感应传感器
2.2.3 人体热释电原理
在自然界中人体的温度会维持在37摄氏度，这个温度的人体会释放出10um特定波长
的红外线，而本设计中用到的被动式红外检测传感器正是利用了这一点，靠检测人体释放出的10um特定波长红外线来工作的。在基尔霍夫定律中指出，在一定的温度下，在到达热平衡时，任何物体此时的辐射量和吸收量成正比例，这便是说实时的发射率与吸收率是相等的。发射率是一个物体发射热辐射的能力。现在所说的热辐射本领都与黑体的热辐射本领相比较而得知的，这里提到的黑体是辐射本领最大的，与黑体辐射的比例系数就是发射率，黑体的发射率都等于1，所以任何物体的辐射率总是小于1，一般人的辐射能量与310K绝对温度下的黑体的辐射能力相似。某个人的辐射率是0.99这个数字表示这个人辐射能力很高，很接近黑体。 2.2.4 红外信号检测原理
从原理上来讲，传感器外的任何发热物体都是会产生红外线，本设计中的热释电人体红外传感器就是这样，对于自身之外的温度变化都会体现在自身敏感单元上，并且很灵活。外部温度的变化体现在敏感单元，敏感单元将这种温度的变化转换为电信号。周围环境与传感器自身的温度变化都是有自身内在构成的部分决定了它不产生电信号，所以没有向外输出信号，对于低频效应传感器，它的频率通常是在 0.1~10Hz这个区间，对5~15um这个区间波长的红外线的响应决定了，传感器只对外界的温度变化而敏感，这种变化就是人体移动所导致的敏感的。可以说，传感器只对人体的运动才敏感，而对静止和移动很慢的人体没有反应。
2.2.5 信号采集处理模块
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VCC1p521HeaderC810μfC9104R241k1.3D22Q1PIR321321R1C1VCCC7C2220μf22n+22n47kU1P10R31kR4R6+C547kR13R5220kIμf1K12345678AV0RR1RC1RC2RR2VSSVRF/RESERTBISS0011OUT1DN-1IN+2DN-2OUTVDDIBVC161514131211109R2R7 1M+C31MR9RES2R1210μfC522nR101MR83kC422n 图2-3信号处理模块
图2-4实物图
本电路是将人体辐射的红外线转变为电信号。热释红外感应2脚输入到前置放大器OP1进行放大，然后由C4耦合给运算放大器OP2进行第二级放大。再经过电压比较器COP1和COP2构成双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延时时间定时器输出信号在经过R3进入单片机部分进行处理。延时周期可通过R12来调节输出，在延时时间内只要Vs发生上跳变，Vo就会从Vs上跳变时刻起继续延长一个周期，而电路中的电容为了能够更好的控制了芯片内的定时器，若Vs一直保持为高电平，这样就可以通过P13传输到单片机内进行下一步处理。而根据不同的距离要求来调节R13，最大可以调节到7米左右。图中BISS0001中1脚用跳线连连接住一个接高电平后，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，直到人离开后才将高电平变为低电平，本电路设计就是可触发方式。
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2.3 单片机部分
2.3.1 STC89C52单片机简介
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，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STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。这一模块以单片机为中心把程序代码烧进去然后外围接上复位电路、振荡电路、键盘控制、LED显示电路、报警电路等子模块。 2.3.2 单片机最小系统
要使单片机工作起来最基本的电路构成为单片机最小系统如图2-7所示。
U1P10P11P12P1310uF1234567891011121314151617181920P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST(RXD)P3.0(TXD)P3.1(INT0)P3.2(INT1)P3.3(T0)P3.4(T1)P3.5(WR)P3.6(RD)P3.7XTAL2XTAL1GNDU1VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.04039383736353433323130292827262524232221VCCS1C110KR6C220Y112MP23P22P21P20C320GND
图2-5单片机最小系统
单片机最小系统包括单片机、复位电路、时钟电路构成。STC89C52 单片机的工作电压范围：4V-5.5V,所以通常给单片机外界5V直流电源。连接方式为单片机中的40脚VCC接正极5V，而20脚VSS接电源地端。
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复位电路就是确定单片机的工作起始状态，完成单片机的启动过程。单片机接通电源时产生复位信号，完成单片机启动确定单片机起始工作状态。当单片机系统在运行中，受到外界环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后，在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。本设计采用的是外部手动按键复位电路，需要接上上拉电阻来提高输出高电平的值。
时钟电路好比单片机的心脏，它控制着单片机的工作节奏。时钟电路就是振荡电路，是向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出，该反向放大器可以配置为片内振荡器。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us。 2.3.3 按键控制电路
本电路的设计就是为了控制电路中布防和紧急状态下不同的工作形式，当按下布防按键后，30秒后进入监控状态，当有人靠近时，热释红外感应到信号，传回给单片机，单片机马上进行报警。当遇到特殊紧急情况时，可按下紧急报警键，蜂鸣器进行报警。如图2-8所示。
图2-6按键部分
2.3.4 指示灯和报警电路
在单片机的I/O里会输出高低电平,在P20、P21和P22分别接上LED指示灯而P23接上蜂鸣器而蜂鸣器外接个8550的三极管起到开关作用，当三极管达到饱和状态下就驱动了蜂鸣器工作了。
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图2-7指示灯和报警电路
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