51单片机家庭防盗报警系统设计+电路图+仿真图+源码(4)
图3 复位电路
2.1.4 单片机最小系统
如图4所示，为MCS-51系列单片机的最小系统。其中包括了时钟晶振电路和按键复位电路。
单片机的电源采用+5V供电，时钟电路也就是振荡电路采用12MHz晶振，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。图中的电容起稳定作用。复位电路可采用混合复位电路，在上电的时候会自动复位，也可手动复位。本设计采用按键复位方法，方便在单片机死机的时候进行重启[4]。
图4 单片机最小系统
2.2 信号采集及处理模块
2.2.1 热释电红外传感器的介绍
热释电红外传感器是基于热电效应的热电型红外传感器。它内部的热电元的极化程度是随温度的变化而变化的。当已经极化的热电元表面接受红外光照射时，温度就会升高，这时，极化程度就会降低，造成表面电荷减少，即相当于释放了一部分电荷，因此就叫热释电红外传感器。
热释电红外传感器能够检测出人体发射的红外线而输出电信号，并能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。
内部各电路元件的功能如下：(1)为了抑制因环境和自身变化产起的干扰，该传感器将两个探测元件以反极性串联。也就是使得两个大小相等、极性相反的干扰信号在内部相互抵消。(2)由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，所以需要使用偏置电阻将电荷信号转化为电压信号。(3)在结构上引入场效应管是为了完成阻抗变换。因为所用的偏置电阻阻抗高达104MΩ，所以该N沟道结型场效应管接成共漏形式(源极跟随器)完成阻抗变换。(4)为了使得对某一波长范围的红外辐射具有较高的敏感度，在其顶端位置安装一个光学滤镜。它能够允许某些波长范围的红外辐射通过，还能吸收比如阳光、灯光和其它范围的红外线。(5)辐射至传感器的红外线，经光学滤镜聚焦后加在两个探测元上产生压差，输出电压信号[5]。再将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。
热释电红外传感器的内部电路框图如图5所示。D端接电源正极、S为信号输出端。
图5 热释电红外传感器的内部结构示意图
2.2.2 热释电红外传感器的特性原理
热释电红外传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件。在探测器内装入两个探测元件，并将这两个探测元件以反极性串联，用来抑制由于环境或者自身温度升高而产生的干扰。通过探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。
人体辐射的红外线中心波长为9~10μm，而热释电红外传感器的探测波长范围为0.2~20μm。热释电红外传感器的顶端位置安装有一个光学滤镜，它的滤光片可以通过的光的波长范围为7~10μm。可以发现这个范围正好适合于探测人体辐射的红外线，同时还可以吸收其它范围的波长，这样可以把这种红外传感器专门用作探测人体辐射的红外线。当发现有人体移动在探测范围内时，人体辐射的红外线就会先被菲涅尔透镜的部分镜面聚焦，然后再被热释电红外传感器接收。由于两片热释电红外传感器不同[6]，所以它们接收到的热量也不同，这样就不能相互抵消，就会产生压差，经信号处理后变为电压信号而输出。
2.2.3 热释电红外传感器工作原理
热释电红外传感器的工作电路原理及设计电路如图6所示：
在VCC电源端利用C1和R2来稳定工作电压，输出端也加了稳压元件来稳定输出信号。当在探测区范围内检测到人体移动信号时，电荷信号经过FET放大，再经过C2、R1的稳压后使输出变为高电位，最后经过NPN的转化，输出OUT为低电平[7]。