莱芜职业技术学院毕业论文 第2章 总体方案设计
像其他热传感器需要有个热平衡的过程，所以其响应速度比其他热传感器快很多。而且它的光谱响应范围宽，在室温下工作无需致冷，使用方便，因此本课题中的红外传感器选用的就是热释电传感器[7～8]。
1.热释电效应
由于热释电晶体自然存在时，内部会产生固有的自发电极化，通常情况下这类晶体并体并不显出外电场，因为对导体来说，这种自极化的自由电荷分布将与内电矩相抵消；对绝缘体来说，极化引起的表面电荷会吸引杂散电荷趋附到晶体表面从而使得二者中和掉。当晶体的温度发生变化时，晶体的自发极化强度也随之改变，在与极化强度方向垂直的晶体表面就会产生热释电电荷，如果晶体的温度变化足够快，内部的或外界的电荷来不及补偿中和热释电电荷，这时会显出电场。这种晶体随温度变化而产生电荷的现象就是热释电效应[9～10]。
2.热释电红外传感器结构及工作原理
热释电红外传感器系统主要有光学系统、热释电红外探测头、信号滤波和放大、信号处理电路等几部分组成。其组成框图如下图所示：
菲涅尔透镜 热释电红外传感器 放大电路 比较器 电源
图2.3 热释电红外传感器系统组成框图
红外热释电处理芯片BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路，具有较高性能的传感信号处理能力，它配以热释电红外传感器和少量外围元器件构成被动式热释电红外开关，能自动快速开启报警装置。由于红外热释电传感器只对不断快速变化的红外信号才敏感，而自然界的红外信号一般都是缓慢变化或者是不变的，因此探头部分需要一个能对红外辐射进行调制的装置，本课题所使用的菲涅尔透镜。由于菲涅尔透镜采用了特殊的光学透镜组合，因此能在探测器前方产生一个交变的场区，即产生了一个交替变化的“盲区”和“有效区”。这样，外部目标的红外辐射通过菲涅尔透镜照射到敏感单元上的将会是交变的红外辐射，当这个交变的红外信号照射到探测器晶体上面，晶体的温度会发生变化，从而引起自发极化强度的变化，晶体表面的束缚电荷因此也会发生变化，这样就产生了一个
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随红外辐射变化的电信号[10～12]。
红外热释电传感器的正确安装应满足下列条件： （1）红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2米。
（2）红外线热释电传感器远离空调，冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。 （3）红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。
(4) 红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。 2.3.3 GSM模块
目前，在国内已经开始使用的GSM模块有Falcom的A2D系列，Wavecom的WM02系列，西门子的TC35系列模块，这些模块的功能、用法差别不大。其中TC35系列模块性价比很高，并且已经有国内的无线电设备入网证。 西门子的TC35模块是西门子推出的无线模块，功能丰富，设计紧凑，大大缩小了用户产品的体积。TC35与GSM 2/2+兼容、双频(GSM900/GSMl800)、RS232数据口、符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，且易于升级为GPRS模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。因此本此课题研究选用西门子的TC35模块。
它主要是由射频天线、内部F1ash、GSM基带处理器、匹配电源和一个40脚的Zip插座组成。其中GSM基带处理器是核心部件，它的作用相当于一个协议处理器，用来处理外部系统通过串口发送过来的AT指令。射频电路部分主要实现信号的调制与解调，实现外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换，匹配电源为处理器以及射频部分提供所需的电源，插座是提供给用户的应用接口主要有音频接口、数据接口、SIM卡接口、电源及其控制接口。
TC35工作频段为双频GSM900MHz和GSMl800MHz(phase 2/2+)：支持数据、语音、短消息和传真。TC35的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合ITU-T RS232接口标准。它有固定的参数：8位数据位和l位停止位，无校
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验位，波特率在300bps～115kbps之间可选，硬件握手信号用RTSO/CTSO，软件流量控制用XON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。
GSM模块提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07规范。GSM07.07中定义的AT Command接口提供了一种移动台(MS)与数据终端设备(DTE)之间的通用接口，GSM07.05对短消息作了详细的规定。在短消息模块收到网络发来的短消息时，能够通过串口发送指示消息，数据终端设备可以向短消息模块发送各种命令[13]。
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莱芜职业技术学院毕业论文 第3章 报警器硬件设计
第3章 报警器硬件设计
我设计红外防盗报警系统是由中央控制器、人体热释电红外传感器、TC35通信模块、警铃电路及数码管显示部分组成。控制器采用单片机AT89S52，检测部分采用红外感应芯片BISS0001，显示部分采用数码管显示和警铃电路设计。概况起来可分信号采集端，数据处理显示，警铃电路三部分。本文从硬件和软件两方面介绍了红外防盗报警系统，对硬件原理图和程序图作了简洁的描述。
3.1 主机电路设计
报警器的主机采用AT89S52单片机来实现。单片机是将中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、定时/计数器及输入输出接口电路等计算机主要部件集成在一块集成电路芯片上的微型算机。
现在世界上已经有很多大公司能够生产单片机，随着超大规模集成电路的迅猛发展，单片机的功能也日渐强大，运算速度日益提高，相继出现了32位和64位单片机，但根据实际系统的需要和产品的性价比，本文选用ATMEL公司生产的8位单片机AT89S52，构成系统的主机。主机部分的电路原理图如图3.1所示，它由复位电路、振荡电路组成。
图3.1 主机部分原理图 3.1.1 时钟电路
AT89S52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和
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XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图3.2所示，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。
外部方式的时钟电路如图3.3所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。
片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用[13]。
图3.2 内部方式时钟电路 图3.3 外部方式时钟电
3.1.2 复位及复位电路
1.复位操作
复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。
除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表3-1所示。
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