智能热释电红外报警器

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【摘 要】电子防盗系统成为人们生活中不可或缺的一部分，本文详细介绍了一款以热释电红外元件为传感器、单片机为控制核心、通过GSM模块发送短信的防盗报警器。

【关键词】单片机;热释电红外传感器;短信

随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们越来越注重自身所处的环境是否安全，当无人在家时，必须考虑家中财产的安全。本文介绍一种红外热释电报警器，它制作简单，抗干扰能力强。由于其采集不可见光，用其做防盗报警器，具有良好的隐蔽性，若有人员入侵，报警器即可发送报警信息给主人，安全性更好。

1.热释电效应及热释电模块工作电路

1.1热释电效应简述

红外线具有很强的热效应，当红外线照射到一些晶体上时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种晶体由于热变化而产生的电极化现象称为热释电效应。人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出波长为10um左右的红外线，热释电红外传感器就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。

热释电红外传感器内部包含两个互相串联或者并联的热释电元，而且两个电极化方向正好相反，一旦人侵入热释电探测区域，人体所辐射出的红外线被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，由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。

1.2菲涅尔透镜

为了提高探测器的探测灵敏度同时增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜。菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射到热释电红外传感器上，不使用菲涅尔透镜时传感器的探测半径不足2米，当配上菲涅尔透镜时，传感器的探测半径可达到10米。第二个作用是利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。

1.3热释电传感器模块电路

目前市场上常采用RE200B型热释电红外传感器作为探测元件，能以非接触方式探测出人体辐射出的红外线，并通过电路将其转化为电信号输出。BISS0001是一款常用的红外热释电处理芯片，它是由运算放大器、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。

上图中，热释电红外传感器的输出信号被两级运算放大器放大，再经由电压比较器构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延迟时间定时器，输出信号经晶体管放大后输出。P2是传感器模块信号输出端口，P1是工作方式选择接口，通过跳线帽连接，当A与B连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当B与Ｃ连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。输出延迟时间由外部的R9和C7的大小调整，触发封锁时间由外部的R10和C6的大小调整。

2.短信发送模块

GSM系统是移动通讯体制中应用最广泛的一种系统。一些公司推出的GSM无线双频调制解调器，可以为语音传输、短信发送和数据业务提供无线接口。而这些无线双频调制解调器可以轻松嵌入到用户自己的产品当中，利用GSM模块的串行接口，单片机向模块发出一系列的AT命令，在本设计中用到AT+CMGF=1和AT+CMGS，他们的作用分别是选择短信格式为TEXT模式和发送短信息，这样就能达到控制GSM模块收发SMS的目的。但是，用单片机编程实现时，必须注意它发送指令需要发送指令字符的ASCII码。

3.单片机控制模块

报警器的控制核心是atmel89s51单片机，是一款简单且常见的单片机，这里主要介绍单片机的程序设计。开机上电后，程序的语句在主函数中一条条执行，单片机和GSM模块分别进行初始化。单片机的初始化包括设置串口工作方式、波特率，串口初始化程序如下：

SCON=0x50; //UART方式1:8位UART; REN=1:允许接收

PCON=0x00; //SMOD=0:波特率不加倍

TMOD=0x20; //T1方式2,用于UART波特率

TH1=0xFD;

TL1=0xFD; //UART波特率设置:9600

TR1=1;

GSM模块初始化时需选择短信格式为TEXT模式，这里只需要向主人发送信息即可，不需要接收主人发送的数据，GSM模块设置为TEXT模式程序如下：

uchar i=0;

uchar code mode[]="AT+CMGF=1\r ";

while(mode[i]!='\0 ');

{

SBUF=mode[i];

while(TI==0);

TI=0;

i++;

}

当有人侵入时，人所发出的红外线被热释电红外传感器所探测，并将信号传递给单片机，单片机即可控制GSM模块向主人发送报警信息，主人即可在第一时间获得信息。

4.报警器安装的注意事项

人的运动方向和传感器的敏感程度有很大关系，热释电红外传感器对于切向移动最为敏感，而对径向运动最不敏感，所以安装报警器时必须选择合适的位置、合适的角度。

报警器安装时应注意：红外线热释电传感器应离地面2米，探测器安装在此高度，可避免地面上的小动物引起误操作；红外线热释电传感器应远离温度变化敏感的地方并且在探测范围内不得有障碍物；红外线热释电传感器不要直对窗口，并且把窗帘拉上。

【参考文献】

［１］孙惠芹，刘南平，张材中.传感器入门[M ].科学出版社，2006.

［２］程素平. 热释电红外传感器及报警电路[J ].建材技术与应用，2007．

［３］何希才.传感器及其应用[M ].北京：国防工业出版社，2001.

［４］陈海宴.51单片机原理及应用[M]. 北京航空航天大学出版社,2010.