电视机防近视预警系统.docVIP

《单片机课程设计》 课 程 设 计 报 告 题 目： 电视机防近视预警系统 专 业： 通信工程 班 级： 姓 名： 指导教师： 成 绩： 电气工程系 2011年12 月 19日 课 程 设 计 任 务 书 一、任务 运用所学知识，设计一个利用红外热释传感器探测距离的电视机防近视预警系统。 二、设计要求 1、实现人在看电视时，可以实时看到自己离电视机屏幕的距离，以便调整观看位置。 2、人离电视机的报警距离可以设置。 3、当发现人离电视机屏幕小于设定值时，发出报警声，报警声使用语音。 4、断电后自动保存设置数据。 5、其他。 目录 摘要 4 1.热释电红外探测器的 4 1.1 热释电红外探测器的结构 4 1.2 热释电红外探测器的工作原理 5 2. 被动式红外报警器的结构原理 6 3. 电路设计 7 3.1信号放大电路 7 3.2电压比较电路 7 3.3延时电路 8 3.4电源电路 9 3.5整体电路工作原理 9 4.程序清单如下 10 主程序： 10 5.参考文献 11 评语表 12 摘要 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。本设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等部分组成。处理器采用51系列单片机AT89C51，整个系统是在系统软件控制下工作的。 1.热释电红外探测器的 1.1 热释电红外探测器的结构 热释电红外传感器的结构如图1所示，通常由热释电晶体、氧化膜、滤光镜 片、结型场效应管FET和电阻等部分组成。热释电晶体一般采用PZT或其他压电晶体材料，将敏感材料PZT的上、下表面做成电极，并在其上表面上加1层黑色氧化膜，以提高转换效率。在管壳顶端装有滤光镜片，它可以阻止不需要的红外线或其他光线进入传感器。防盗报警系统中的热释电传感器采用的滤光片厚度为8～河南工业职业技术学院电子工程系传感器课程设计 14 um，而人体辐射的红外线波长在10 um左右，因此，该传感器能敏锐地探测到是否有人进入了禁区。由于热释电传感器的输出阻抗极高，而输出电信号微弱，故在其内部装设场效应管(FET)及偏置电阻，以进行信号放大及阻抗匹配。 图 1 热释电红外传感器的结构 1.2 热释电红外探测器的工作原理 热释电红外传感器内部的热释电晶体具有极化现象，并且随温度的变化而变化。当恒定的红外辐射照射在探测器上时，热释电晶体温度不变，晶体对外呈电中性，探测器没有电信号输出，因而恒定的红外辐射不能被检测到。当交变的红外线照射到晶体表面时，晶体温度迅速变化，这时才发生电荷的变化，从而形成一个明显的外电场，这种现象称为热释电效应。由于热释电晶体输出的是电荷信号，不能直接使用，需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达10000兆欧，故引入N沟道结型场效应管接成共漏形式(即源极跟随器)来完成阻抗变换。报警电路中通常采用双探测元热释电红外传感器，其结构示意图如图2所示。该传感器将两个特性相同的热释电晶体逆向串联，用来防止其他红外光引起传器 误动作。另外，当环境温度改变时，两个晶体的参数会同时发生变化，这样可以 相互抵消，避免出现检测误差。该传感器使用时，D端接电源正极，G端接电源负极，s端为信号输出。 图 2 双探测元热释电红外传感器的结构图 热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源(热释电元 件)、偏置电阻、EMI电容等元器件组成，其内部电路框图如图I所示 图 3 热释电红外传感器的内部电路框图 2. 被动式红外报警器的结构原理 被动式红外报警器的组成如图3所示。物体射出的红外线先通过菲涅尔透镜，然后到达热释电红外探测器。这时，热释电红外探测器将输出脉冲信号，脉冲信号经放大和滤波后，由电压比较器将其与基准值进行比较，当输出信号达到一定值时，报警电路发出