2 系统原理及方案设计

被动式红外线传感技术是利用红外光敏器件将活动生物体发出的微量红外线转换成 相应的电信号，并进行放大、处理，对被监控的对象实施控制。它能可靠地将运动着的生 物体和飘落的物体进行区别。同时，它还具有监控范围大、隐蔽性强、抗干扰性优秀和误 报率低等优点。因此，被动式红外技术在自动控制、遥控遥测、自动门启闭、接近开关、 自动照明等方面，特别是在报警、安保、防火等方面愈来愈受到重视并且得到应用。目被 动式红外报警器则采用了传感部件——热释电红外传感器。这种热释电红外传感器能以非 接触形式检测出人体辐射的红外光，并将其转变为相应的电压信号，同时，还能鉴别出运 动的生物与其他的非生物。热释电红外传感器既可用于防盗报警场景，也可以用于自动控 制、接近开关、遥测等领域。相比较于目前市场上销售的许多防盗报警器材，用它制作的 防盗报警器具有如下特点：

●不需要用红外线或电磁波等发射源。

●灵敏度高、控制范围大。

●隐蔽性好，可流动安装。 本课题研究的是热释电红外线报警系统，根据物理学知识可知：只要是温度大于绝对

零度的物体都会发出红外线。红外线的经由不同的物体发出则的频率也不相同，因此在监 控环境中的某些特定范围用热释电红外传感器可以探测出的其相应波长的红外线，最终可 以表现出报警的效果。

该热释电红外的报警系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要包括单片机系统， 按键电路、热释电红外传感器探头、LED 显示电路以及蜂鸣器报警电路等部分；软件部分 主要由热释电传感器的输出信号采样以及数据分析等模块组成。

根据以上的设计需要，初步拟定了以下技术方案作为该系统的设计模型，该设计的详 细结构框图如下所示。

图 1 总体设计框图

3 系统硬件设计

3。1。 电源模块

本系统电压为 4。5v 左右，在做实物的过程中，并没有做电源电路，而是直接由电脑 的 USB 供电。本设计只用到了 USB 接口中的外部两个管脚，将这两管脚分别作为电源的正 负极；而中间的管脚为数据接口，本设计不会用到。

3。2。 红外感应模块设计

3。2。1。  热释电传感器

上世纪 80 年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件即热释电红外传感器(简称 PIR)。 它能够通过非接触形式来检测出人体辐射对应的红外线能量变化，并将其转换成电压信号 形式输出。对这个电压信号进行适当的放大，即可驱动各种控制电路。例如电防盗防火报

警、源开关控制以及自动览测等都是其合适的应用场景。据查阅到的资料可知人体辐射的 红外线中心的波长在 9~10um 区域内，而探测元件又几乎稳定不变的波长灵敏度在 0。2~20um 范围内，开设了一个装有滤光镜片的窗口在传感器的顶端，只有当光的波长范围为 7~10um 时可通过这个滤光片，这个探测范围正好能准确地探测到人体红外辐射，并且对其它波长 的红外线由滤光片予以吸收，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， 整个系统的关键就是该传感器，感应到人体红外线是该传感器的主要功能。一旦人进入探 测区域内，通过部分镜面聚焦人体的红外辐射，同时由热释电元接收处理，但是因为两片 热释电元接收到的热量不同，热释电也自然就不相同，不能形成抵消。经信号处理后则输 出电压信号。如图 2 所示。