1、毕业设计（论文）外文翻译题目BASEDONINFRAREDALARMTECHNOLOGYSECURITYSYSTEMS基于红外报警技术的防盗系统1绪论11本课题的研究现状及研究意义随着社会的不断进步和科学技术不断发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护手段在不断的增强，对防盗设施的智能化提出了新的要求。本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。它在以前的防盗器基础上进行了很大的改进，由于使用了单片机做信号处理器，不但可以用于单一的住宅区，也可以用于较大规模住宅区的防盗系统。它的工作性能好，不易出现不报和误报现象，安全可靠。在我国，目前市面上报警器主要有压力触发式
2、防盗报警器开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。本系统采用了人体热释电红外传感器，在人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器因其价格低廉、制作简单、成本低，安装比较方便，防盗性能比较稳定，灵敏度高、安全可靠等特点，备受广大家庭用户的欢迎。而且防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。12红外报警技术简介红外传感技术可分为主动式传感技术和被动式传感技术。因此红外报警器又分为主动式红外报警器和被动式红外报警器。121主动式报警技术主动式红外报警器是由发射和接收装置两部分组成。红外发射机驱动红外发光二极管发出一束调制的红外光束。在距发射机一定距离处，
3、与之对准放置一红外接收机。它通过光敏晶体管接收发射端发出的红外辐射能量，并经过光电转换将其转换为电信号。此电信号经过适当的处理再送往报警控制器电路。分别在收、发端放置一光学透镜，将红外光聚集成较细的平行光束，以使红外光的能量能集中传送。采用调制的红外光源具有以下几个优点（1）降低电源的功耗。（2）使红外探测器具有较强的抗干扰能力，提高了工作的稳定性。红外光束构成了一道人眼看不见的封锁线，当有人穿越或阻挡这条红外光束时，接收机输出的电信号强度就会发生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。122被动式报带技术被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源，本身不向外界发射任何能量，而是由探测器直接探测来自
4、移动目标的红外辐射，因此才有被动式之称。被动式红外探测器是利用热释电效应进行探测的。1221自然界物体的红外辐射特性自然界的任何物体，只要温度高于绝对零度（273），总是不断地向外发出红外辐射，并以光的速度传播能量。物体向外辐射红外辐射的能量与物体的温度和红外辐射的波长有关。假定物体发射红外辐射的峰值波长为几，它的温度为T，则辐射能量等于红外辐射的峰值波长戈与物体温度T的乘积。这一乘积为一常数，即物体的温度越高，它所发射的红外辐射的峰值波长越小，发出红外辐射的能量也越大。1222热释电效应被动式红外探测器又称为热释电红外探测器，其主要工作原理便是热释电效应。热释电效应是指如果使某些强介电质材料
5、如钦酸钡、钦错酸铅PZT等的表面温度发生变化，则随着温度的上升或下降，材料表面发生极化，即表面上就会产生电荷的变化，从而使物质表面电荷失去平衡，最终电荷变化将以电压或电流形式输出。在热释电红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器PTR，PTR能将红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用。另一个是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜是一种由塑料制成的特殊设计的光学透镜，它用来配合热释电红外线传感器，以提高接收灵敏度。用菲涅尔透镜配合放大电路将信号放大60一70DB，就可以检测10一20M处人的活动。热释电传感器具有自极化效应，晶体处于低于CURIE温度的恒温环境时，其自极化
6、强度保持不变，即极化电荷面密度保持不变。这些极化电荷被空气中的带电粒子中和，当红外辐射入射晶体，被晶体吸收后，晶体温度升高，自极化强度变小，即电荷面密度变小。这样，晶体表面存在多余的中和电荷，这些电荷以电压或电流的形式输出，该输出信号可用来探测辐射。相反，当截断该辐射时，晶体温度降低，自极化强度增大，由相反方向的电流或电压输出。1223热释电红外传感器的基本结构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。按照探测元的数目来分，热释电红外传感器有单元、双元和四元等几种，用于人体探测的红外传感器采用双元或四元式结构。按照热释电红外传感器的用途来分，有以下几种用于测量温度的传
7、感器，它的工作波长为（120）纳米用于火焰探测的传感器，它的工作波长为0435/015纳米用于人体探测的传感器，它的工作波长为715脚。图12是一个双探测元的热释电红外传感器的结构示意图。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的在于消除因环境温度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，使传感器起到补偿作用。当人体处于静止状态时，两元件极化程度相同，相互抵消当人体移动时，两元件极化程度不同，净输出电压不为0，从而达到探测移动人体的目的。使用时一般在管壳顶端装有滤光镜片及窗口，用以选择接收不同的波长。在窗口上装滤光镜的目的是使不需要的红外线
8、不能进入传感器。一般热释电红外传感器在光谱范围内的灵敏度是相当平坦的并且不受可见光的影响。一般常用硅质聚乙烯材料的滤光镜，它能以非接触形式检测出物体放射出来的红外线能量变化，并将其转换成电信号输出。传感器探头前部装有菲涅尔透镜。菲涅尔透镜是用透明塑料制成的一种具有特殊光学系数的透镜，它由一组平行的棱柱型透镜所组成，它的每一单元透镜都只有一个不大的视场角，而相邻的两个单元透镜的视场既不连续，也不重叠，都相隔着一个盲区，这样就在传感器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”。视场的侧视图和俯视图如图13所示。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断在“盲区”和“高灵敏区”内切换，这样就使接
9、收到的信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，增强了能量变化幅度，从而提高了探测灵敏度。1224热释电红外探测器的基本原理热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线，可以将其转化为与人体运动速度，距离，方向有关的低频电信号。当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时，其内部敏感材料的温度将升高，极化强度减弱，表面电荷减少，通常将释放掉的这部分电荷称为热释电电荷。由于热释电电荷的多少可以反映出材料温度的变化，所以由热释电电荷经电路转变成的输出电压也同样可以反映出材料温度的变化，从而探测出红外辐射能量的变化。红外探测器的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦在探测器上，这样红外探测器就可以
10、探测到某一个立体探测空间内热辐射的变化。当防范区域内没有移动的人体时，由于所有的背景物体如墙壁、家具等在室温下红外辐射的能量比较小，而且基本上是稳定的，所以不能触发报警器。当有人体突然进入探测区域时，会造成红外辐射能量的突然变化，红外探测器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转化为相应的电信号，电信号的大小，决定于敏感元件温度变化的快慢，经过后级比较器与状态控制器产生相应的输出信号U。，送往报警器，发出报警信号。红外探测器的探测波长为814微米，人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内，因此能较好的探测到活动的人体。被动式红外探测器属于空间控制型探测器，其警戒范围在不同方向呈多
11、个单波束状态，组成锥体感热区域，构成立体警戒。由于被动式红外技术具有监测距离较远，灵敏度较高，节能价廉等优点，本课题采动式红外探测器作为报警探测器，并在设计中增加了电话自动拨号报警的功能，使报警系统更加趋于完善。2硬件系统设计21红外防盗报警系统的硬件设计由于本设计侧重于家庭防盗，实时监控的范围比较狭窄，因此本设计只需使用一个被动式红外探测器就足够。为此，红外智能防盗报警系统的具体设计要求为完成对高灵敏度红外传感器的设计，使其能对所发生的警情进行实时、准确的探测。可进行自动报警自动拨号报警和声光报警。我们设计此系统必须具有以下功能模块被动式红外探测器声光报警电话自动拨号功能持续不间断供电根据系
12、统所要完成的功能，我们采用单片机作为系统的核心单元，将电子探测、智能控制和电话通讯技术相结合，形成一个两级联网通讯的防盗报警系统。系统总体架构简图如图31所示。22电话自动拨号报警电路的设计为了简化整个系统的设计流程，我们不采用MT880芯片拨号。具体实现过程如下先在电话机的存储里面存上家庭主人的手机号码或报警电话110从单片机的引脚P20和P21引出两条接线接继电器，一条接电话机键盘的免提键，另外一条接电话机键盘的自动重拨键，由于电话键盘扫描是类似单片机键盘扫描，所以可以让单片机先给P20一个信号，让电话免提，然后再给P21一个信号，让继电器接通，给自动重拨键一个电位，让电话机自动拨号，这样
13、就能完成系统报警功能。23系统工作原理整个系统的硬件部分主要包括六个部分MCU模块红外探测器声光报警电路电话自动拨号报警电路电源电路工作状态指示电路。其系统工作原理为传感器将探测到的信号送到前置信号处理器处理，单片机判断到P10口有脉冲下降沿跳变信号时立刻转到声光报警程序，这时蜂鸣器报警，红灯快速闪烁，过程持续30S。在这30S内如果有人按下消除报警的开关，则解除报警。如果这段时间没有人解除报警，则证明家里没有人，系统会在30S后自动触发电话机报警，完成整个系统的工作工程。之后，单片机会继续循环回到判断P10口，等待下一次报警。24系统总的电路图在用PROTEUS模拟系统时，系统电路由晶振电路
14、，声光报警电路组成。其中，我们用接P10的开光模拟红外线传感器，要求当开关按下时，电平由高跳到低，这相当于，传感器检测到人的状态，电话线用P20和P21引出，在这里不模拟电话线路图。图353软件系统设计31主控模块程序设计单片机在初始加电时，电压处于不稳定状态，导致此时的单片机不稳定，一般在上电后都要对系统加一段延时。延时后单片机检测P1口状态，检测电平信号是否突变，如果是则调用报警处理程序，包括自动拨号程序和声光报警程序，如果电平没有出项变化，则继续检测P1口状态。主程序流程图参见图41。图41主程序流程图32系统开发所采用的编程与调试平台本系统语言采用汇编语言编写，因此选用WAVE6000
15、，他具有单片机程序的编辑、编译与调试等功能，并生成十六进制的HEX机器文件，通过TOPWIN刻录软件可写入单片机程序存储器中。仿真软件选用PROTEUS，他是来自英国LABCENTERELECTRONICS公司的EDA工具软件。其电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果。4系统调试与试验41软件调试采用模块化程序设计思想，首先调试子程序，然后逐级叠加调试，通过PROTEUS仿真软件调试，证明程序能实现其功能。42系统调试通过电路的焊接，各个模块功能的调试。我把硬件所出现的错误都调整过来了，另外，在红外线那一块，由于是用人体热释电开关改装的，所以在必须用胶布把光敏电阻包起来，已到达白天和黑夜都能报警的功能。最总系统调试通过，误差符合要求。5结束语本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强，灵敏度高，安全可靠。此外，系统还有很大的扩展功能，例如，在仓库、小区或者监控范围比较广的地方，可以加多几路红外线探头，利用接口通信技术与计算机进行连接，有利于统一管理。在做单一家庭防盗系统时，我们还可以加多LCD模块，显示报警时间，加多键盘锁，让家人或朋友在知道密码的情况下解除报警，以防误报的情况发生。
