單片機原理及應用楊恢先

㈠ 單片機原理及應用 楊恢先版 匯編語言與C51的混合編程的題目 求大神給出完整過程

#include"reg52.h"
sbitP12=P1^2;
sbitP14=P1^4;
sbitACC0=ACC^0;
sbitACC7=ACC^7;
voidmain(){
	P12=(P14&ACC0)|ACC7;
	while(1);
}

	ORG	0
MAIN:
	MOV	C,P1.4
	ANL	C,ACC.0
	ORL	C,ACC.7
	MOV	P1.2,C
	JMP	$

	END

㈡ 單片機原理及應用技術的內容簡介

《單片機原理及應用技術》主要講述單片機的組成及結構、單片機指令系統及匯編語言的設計、單片機內部功能及系統的擴展應用，並在最後一章里介紹了單片機的新技術及單片機的發展方向。《單片機原理及應用技術》主的每一章均配有一定數量的思考題與習題，並有大量的應用舉例。講解理論基礎知識的同時配以大量的實例，幫助讀者加深理解，增強實踐動手能力。

㈢ 單片機原理及應用技術的圖書目錄

緒論
小結
思考與練習
模塊1 MCS051系列單片機的硬體結構
任務1.1 模擬開關燈
任務1.2 流水燈控制
小結
思考與練習
模塊2 單片機程序設計基礎
任務2.1 認識單片機匯編語言程序設計
任務2.2 多位元組BCD碼相加
任務2.3 流水燈閃爍控制
任務2.4 汽車轉向燈模擬設計
任務2.5 LED模擬交通燈設計
小結
思考與練習
模塊3 單片機開發系統介紹
小結
思考與練習
模塊4 MCS-51系列單片機中斷系統及定時/計數器
任務4.1 INT0中斷控制LED狀態
任務4.2 定時器控制交通指示燈系統
小結
思考與練習
模塊5 MCS-51單片機串列介面與應用
任務5.1 單片機之間的串列雙機通信
任務5.2 單片機與PC之間的數據通信
小結
思考與練習
模塊6 MCS.51顯示/鍵盤介面技術
任務6.1 8×8 LED點陣屏控制
任務6.2 LCDl602顯示字元串
任務6.3 數碼管顯示4×4陣列式鍵盤按鍵
任務6.4 MAX7219驅動8位數碼管顯示數字
小結
思考與練習
模塊7 MCS-51單片機輸入/輸出通道介面技術
任務7.1 簡易數字電壓表的製作
任務7.2 簡易波形發生器的製作
小結
思考與練習
模塊8 MCS-51單片機系統擴展技術
任務8.1 單片機存儲器的系統擴展
任務8.2 使用8255A實現並行I/O口擴展
任務8.3 基於I C匯流排的串列E PROM擴展
小結
思考與練習
模塊9 單片機綜合應用系統的開發與設計
任務9.1 溫度過程式控制制系統
任務9.2 自行車里程/速度計
小結
思考與練習
附錄A ASCII碼字元表
附錄B MCS-51指令表
參考文獻

㈣ 上位機與下位機通訊方式的比較

這要看哪種單片機，常用的是串口遠距離是rs485，有一些高檔的單片機也用CAN匯流排通信，這種方式汽車上常用。

http://www.ca800.com/apply/html/2007-12-7/n25043.html

上位機與下位機通信的設計初步

1 引言

現代化集中管理需要對現場數據進行統計、分析、製表、列印、繪圖、報警等,同時,又要求對現場裝置進行實時控制，完成各種規定操作，達到集中管理的目的。加之單片機的計算能力有限，難以進行復雜的數據處理。因此在功能比較復雜的控制系統中，通常以PC機為上位機，單片機為下位機，由單片機完成數據的採集及對裝置的控制，而由上位機完成各種復雜的數據處理及對單片機的控制。

2 PC機與單片機8051之間的通信特點

在工業控制系統中,各種數據的採集和執行機構的控制都是由下位機或探測站來完成。由於單片機具有體積小、價格低廉、可應用於惡劣工業環境的特點,在分布式控制系統中大多採用單片機作為下位機來進行數據採集和現場控制。在這些應用中,單片機只是直接面向被控對象底層。而對採集到的數據進行進一步分析和處理的工作是由功能強大的主控PC機來完成的。因此,PC機和單片機之間就有著大量的數據交換。

3 PC機與單片機8051通信的硬體設計

通常PC機和單片機之間的通信是通過串列匯流排RS-232實現的。因此採用一種以MAX232為核心的通信介面電路。該介面電路適用於由一台PC機與多個8051單片機串列通信的設計,其原理和方法同樣適用於PC機與其它單片機之間的串列數據通信。其原理框圖見圖1:

圖1 單片機與PC機通信原理框圖

該框圖中，起著重要作用的是RS-232C通信介面電路。它是上位機和下位機之間信息傳遞的樞紐，一切數據的傳輸必需由它完成，上位機直接利用它的RS-232串列口，為此，採用了RS-232串列通信來接收或上傳數據和指令。但RS-232信號的電平和單片機串口信號的電平不一致，必須進行二者之間的電平轉換。在此電路中，採用MAX232實現TTL邏輯電平和RS-232電平之間的相互轉換。 MAX232由單一的+5V電源供電，只需配接5個高精度10μF/50V的鉭電容即可完成電平轉換。因此，避免了用1488和1489時必需兩路電源的麻煩。轉換後的串列信號TXD、RXD直接與PC機的串列口連接。如此設計，既可發揮出PC機強大的計算和顯示功能，又可以體現出單片機靈活的控制功能,有利於對現場信號的實時採集、處理和監控。

3.1 8051與PC機之間的通信協議
在許多場合的測控系統中,約定PC機和8051單片機的通信協議為:
Number+Command+Length+Data＋Check
Number:下位機的機號，若設計中有3台下位機,即Number 取01H，02H，03H，分別代表:＃1，＃2，＃3號下位機;
Command:本次命令的代碼;Length:本次發送數據段的位元組數;
Data:要發送的數據段;
Check:1位元組的校驗碼。
本設計只考慮一個8051單片機，故可對上述通信協議進行簡化。

3.2 8051和PC機之間通信的軟體設計
VB提供了串列埠控制項Mscomm方便應用程序實現串列通訊，該控制項屏蔽了通信過程中的底層操作，程序員應用時只需設置、監視Mscomm控制項的屬性和事件即可完成對串列口的初始化和數據的輸入、輸出工作。匯編語言是一種執行效率高、可讀性強的語言。為實現通訊正常，PC機與單片機約定如下:
波特率:2400bps;
信息格式:1個起始位，8位數據位，1個停止位，無奇偶校驗位;
串列口操作模式:標准非同步串列通信,串列口模式1;
傳送方式:PC機採用查詢方式接收數據，8051單片機採用中斷方式接收信息。
(1) 總體功能設計
通過綜合分析，本系統至少應具備如下功能:
PC機與單片機8051都可發送和接收數據，進行可以非同步串列通信;
PC機鍵盤輸入發送給單片機8051，單片機接收PC機發來的數據並送LED顯示;
單片機8051鍵盤的每次輸入以BCD碼送給單片機的LED顯示，單片機發送的數據由四次按鍵的BCD碼組成，發送時作為一個隊列發送，PC機接收單片機發送來的數據並送窗口顯示;
上位機程序即PC端程序採用VB6.0製作，人機界面友好，界面簡潔，功能完善,下位機程序即單片機端採用匯編語言進行開發。
系統功能模塊圖見圖2和圖3。

圖2 上位機模塊

圖3 下位機模塊

(2) 通訊流程圖
主程序
實現下位機即單片機8051系統的初始化，8255初始化，設置單片機串列口控制寄存器SCON，電源控制寄存器PCON，定時器T1初始化，開中斷。
系統不停的對鍵盤和RxD線進行監測，當通過掃描發現有按鍵輸入時，經過按鍵處理後就啟動該模塊向上位機PC端發送所檢測到的鍵碼;當單片機8051監測到RxD線上有數據到時就啟動該子程序對PC發來的數據進行接收，同時經過BCD轉換送單片機系統的LED進行顯示以方便和PC機發送的數據進行比較，以確認通信是否正確。流程圖見圖4。

圖4 主程序流程圖

圖5 數據隊列發送流程圖

數據隊列發送子程序
當單片機8051鍵盤已有4次輸入時，就啟動該模塊向上位機PC端發送所檢測到的鍵碼。流程圖見圖5。
鍵碼發送子程序
當單片機8051檢測到鍵盤有輸入時，就通過按鍵處理啟動該模塊向上位機PC端發送所檢測到的鍵碼。流程圖見圖6。

圖6 鍵碼發送流程圖

圖7 數據接收流程圖

圖8 BCD轉換流程圖

數據接收子程序
當8051監測到RxD線有數據到時就啟動子程序對PC發來的數據進行接收。流程圖見圖7。
BCD碼轉換子程序
該程序通過把＃DATABUF中的十進制數值除以100(64H)，得到的商就是百位數的BCD碼，然後把余數除以10(0AH)便可以得到十位和個位的BCD碼，從而得到相應的三位BCD碼。在該子程序中進行雙位元組無符號二進制數的除法時要用到前面介紹的多位元組無符號二進制數的除法演算法，由於原理相似，在此不再重述。流程圖見圖8。在此程序中因原來的接收數據存在於#DATABUF附近，為防止發生信息覆蓋故使用了暫存單元來暫時寄存除法計算的中間值。
LED顯示子程序
該子程序實現對接收數據進行BCD碼轉換並輸出到LED，採用動態顯示的方式進行顯示。流程圖見圖9:

圖9 LED顯示流程圖

4 結束語

上位機與下位機通訊是一個應用性廣，適用性強的基礎設計，可以應用在變頻器上。要真正做好一個具有良好人機界面及交互性，使上位機和下位機能正常高效的通訊，需要設計人員具有很強的VB和單片機匯編語言的駕馭能力。同時，需要相當程度的設計經驗，這樣才能對設計中出現的問題採取行之有效的解方案。本文的研究對以後進一步深入奠定了基礎。

參考文獻

[1> 楊恢先,黃輝先. 單片機原理及應用. 長沙:國防科技大學出版社,2003.
[2> 白 鵬,莫衛東等. VB6.0高級編程技巧. 西安:西安交通大學出版社,2002.

作者簡介

朱建林(1943-) 男 教授/博士生導師 研究方向為交流調速系統與電力電子技術，計算機控制技術。
郭有貴(1968-) 男 博士生 研究方向為交流調速系統與電力電子裝置，計算機控制技術。

㈤ 單片機原理及應用課後答案 主編 楊恢先 黃輝先 湘潭大學出版社 誰有 跪求！！！

吳鑒鷹單片機實戰精講中有相關問題的解釋。
在單片機開發過程中，從硬體設計到軟體設計幾乎是開發者針對本系統特點親自完成的。這樣雖然可以降低系統成本，提高系統的適應性，但是每個系統的調試佔去了總開發時間的2/3，可見調試的工作量比較大。單片機系統的硬體調試和軟體調試是不能分開的，許多硬體錯誤是在軟體調試中被發現和糾正的。但通常是先排除明顯的硬體故障以後，再和軟體結合起來調試以進一步排除故障。可見硬體的調試是基礎，如果硬體調試不通過，軟體設計則是無從做起。本文結合作者在單片機開發過程中體會，討論硬體調試的技巧。
當硬體設計從布線到焊接安裝完成之後，就開始進入硬體調試階段，調試大體分為以下幾步。
1 硬體靜態的調試
1.1排除邏輯故障
這類故障往往由於設計和加工制板過程中工藝性錯誤所造成的。主要包括錯線、開路、短路。排除的方法是首先將加工的印製板認真對照原理圖，看兩者是否一致。應特別注意電源系統檢查，以防止電源短路和極性錯誤，並重點檢查系統匯流排(地址匯流排、數據匯流排和控制匯流排)是否存在相互之間短路或與其它信號線路短路。必要時利用數字萬用表的短路測試功能，可以縮短排錯時間。
1.2排除元器件失效
造成這類錯誤的原因有兩個：一個是元器件買來時就已壞了;另一個是由於安裝錯誤，造成器件燒壞。可以採取檢查元器件與設計要求的型號、規格和安裝是否一致。在保證安裝無誤後，用替換方法排除錯誤。
1.3排除電源故障
在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。加電後檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查VCC與GND之間電位，若在5V～4.8V之間屬正常。若有高壓，聯機模擬器調試時，將會損壞模擬器等，有時會使應用系統中的集成塊發熱損壞。
2 聯機模擬調試
聯機模擬必須藉助模擬開發裝置、示波器、萬用表等工具。這些工具是單片機開發的最基本工具。
信號線是聯絡8031和外部器件的紐帶，如果信號線連結錯誤或時序不對，那麼都會造成對外圍電路讀寫錯誤。51系列單片機的信號線大體分為讀、寫信號線、片選信號線、時鍾信號線、外部程序存貯器讀選通信號(PSEN)、地址鎖存信號(ALE)、復位信號等幾大類。這些信號大多屬於脈沖信號，對於脈沖信號藉助示波器(這里指通用示波器)用常規方法很難觀測到，必須採取一定措施才能觀測到。應該利用軟體編程的方法來實現。例如對片選信號，運行下面的小程序就可以檢測出解碼片選信號是否正常。
MAIN：MOVDPTR，#DPTR
;將地址送入DPTR
MOVXA，@DPTR
;將解碼地址外RAM中的內容送入ACC
NOP;適當延時
SJMPMAIN;循環
執行程序後，就可以利用示波器觀察晶元的片選信號引出腳(用示波器掃描時間為1μs/每格檔)，這時應看到周期為數微秒的負脈沖波形，若看不到則說明解碼信號有錯誤。
對於電平類信號，觀測起來就比較容易。例如對復位信號觀測就可以直接利用示波器，當按下復位鍵時，可以看到8031的復位引腳將變為高電平;一旦松開，電平將變低。
總而言之，對於脈沖觸發類的信號我們要用軟體來配合，並要把程序編為死循環，再利用示波器觀察;對於電平類觸發信號，可以直接用示波器觀察。
下面結合在自動配料控制系統中鍵盤、顯示部分的調試過程來加以說明。本系統中的鍵盤、顯示部分都是由並行口晶元8155擴展而成的。8155屬於可編程器件，因而很難劃分硬體和軟體，往往在調試中即使電路安裝正確沒有一定的指令去指揮它工作，也是無法發現硬體的故障。因此要使用一些簡單的調試程序來確定硬體的組裝是否正確、功能是否完整。在本系統中採取了先對顯示器調試，再對鍵盤調試。

㈥ 單片機原理及應用技術

單片機的工作原理與計算機CPU的工作原理是一樣的，主要是利用片內的半導體存儲器存放用戶的程序和數據，單片機的核心中央微處理器CPU中有指令寄存器、指令解碼器，程序計數器等部件，由程序計數器尋找下一條要執行的指令，找到後，將指令送給指令寄存器，再由指令解碼器翻譯執行該指令，完成對指令功能的操作；單片機的工作就是不斷地取指令、分析指令、執行指令的循環過程。在計算機中，為了便於管理，常把一條指令的執行過程劃分為若干個階段，每一階段完成一項工作。例如，取指令、存儲器讀、存儲器寫等，這每一項工作稱為一個基本操作。

單片機的周期

時鍾周期

時鍾周期也叫振盪周期或晶振周期，即晶振的單位時間發出的脈沖數，一般有外部的振晶產生，比如12MHZ=12×106，即每秒發出12000000個脈沖信號，那麼發出一個脈沖的時間就是時鍾周期，也就是1/12μs。通常也叫做系統時鍾周期，是計算機中最基本的、最小的時間單位。

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在8051單片機中把一個時鍾周期定義為一個節拍(用P表示)，二個節拍定義為一個狀態周期(用S表示)。

機器周期

在計算機中，為了便於管理，常把一條指令的執行過程劃分為若干個階段，每一階段完成一項工作。例如，取指令、存儲器讀、存儲器寫等，這每一項工作稱為一個基本操作。完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。

㈦ 求一個感測器設計報告，比如簡易電阻，電容和電感測試儀此類的

感測器課程設計報告論文雜集 2009-03-15 12:42:55 閱讀2482 評論24 字型大小：大中小 訂閱

一、綜述

隨著時代的不斷進步，人們對自己所處環境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不時刻留意那些不速之客。現在現在很多小區都安裝了智能報警系統，因而大大提高了小區的安全程度，有效保證了居民的人身財產安全。由於紅外線是不見光很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應用。此外，在電子防盜、人體探測等領域中，被動式熱釋電紅外探測器也以其價格低廉、技術性能穩定等特點而受到廣大用戶和專業人士的歡迎。

1、基於紅外技術報警器的種類

目前國內使用的各類防盜、保安報警器基本都是以超聲波、主動式紅外發射／接收以及微波等技術為基礎。與被動式紅外入侵報警器比較，主動式具有靈敏度高，探測距離遠，對氣候與氣象變化有良好的適應能力等優點，比較適合室外或某些特殊警戒使用。但其不足之處是視場角小，警戒區狹窄，安裝比較復雜，價格稍貴。主動式紅外入侵報警器也由探測器和監控器兩部分組成。將一台紅外發射機和接收機組合在一起就可以構成一種簡單的非可見光束入侵物探測器或報警系統DJ。上述的主動和被動入侵報警器是利用一種感測或探測方式，即單探測技術進行報警的。雖然其結構簡單，價格低廉，但由於易受各種因素的影響，如環境溫度、震動、光強變化、電磁干擾、小動物活動等的影響，在某些情況下的誤報，漏報率會相當高，所以只有採用多種探測技術，才能較好的解決誤報率高這一難題。多技術復合入侵報警器是將兩種或兩種以上的探測技術結合在一起，以「相與」的關系來觸發報警裝置，即只有當兩種或兩種以上探測器

同時或相繼在短暫時間內都探測到入侵日標時，才發出報警信號。在雙探測技術的報警器中，以熱釋電紅外一微波雙探測技術組合的誤報率最低。

而這里所設計的被動式紅外報警器則採用了美國的感測元件——熱釋電紅外感測器。這種熱釋電紅外感測器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，並將其轉變為電壓信號，同時，它還能鑒別出運動的生物與其它非生物。熱釋電紅外感測器既可用於防盜報警裝置，也可以用於自動控制、接近開關、遙測等領域。用它製作的防盜報警器與目前市場上銷售的許多防盜報警器材相比，具有如下特點：

●不需要用紅外線或電磁波等發射源。

●靈敏度高、控制范圍大。

●隱蔽性好，可流動安裝。

2、熱釋電紅外感測器簡介

熱釋電紅外線感測器是20世紀80年代發展起來的一種新型高靈敏度探測元件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量變化，並將其轉換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路，如用於電源開關控制、防盜防火報警、自動監測等。熱釋電紅外感測器不僅適用於防盜報警場所，亦適於對人體傷害極為嚴重的高壓電及×射線、 射線自動報警等。

熱釋電紅外線感測器主要部分是由一種高熱電系數的材料製成尺寸為2×lmm的探測元件。在每個探測器內裝入一個或兩個探測元件，並將兩個探測元件以反極性串聯，以抑制由於自身溫度升高而產生的干擾。探測元件的作用是探測、接收紅外輻射並將其轉換成微弱的電壓信號。為了提高探測器的靈敏度及探測距離，一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡或衍射光學型聚焦鏡等。菲涅爾透鏡是用透明塑料製成的一種具有特殊光學系數的透鏡。用它和放大電路相配合，可將信號放大70dB以上，可以測出10～20m內人的活動。同時利用透鏡的特殊原理，在探測器的前方產生一個交替變化的"盲區"和"高靈敏區"。 當有人從透鏡前走過時，人體發生的紅外線就不斷地在"盲區"和"高靈敏區"內切換，這樣就使接收到的信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入,增強了能量幅度，從而提高了探測靈敏度。人體輻射的紅外線中心波長為9～10μm，而探測元件的波長靈敏度在0.2～20μm范圍內，可在感測器頂端開一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片只能通過波長范圍為7～10μm的光，這樣便可以製成專門探測人體輻射的紅外線感測器 。

3、熱釋電紅外感測器的原理

釋電紅外感測器和熱電偶都是基於熱電效應原理的熱電型紅外感測器。不同的是熱釋電紅外感測器的熱電系數遠遠高於熱電偶，其內部的熱電元由高熱電系數的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產生的干擾，該感測器在工藝上將兩個特徵一致的熱電元反向串聯或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化，並將其轉換為電信號輸出。熱釋電紅外感測器在結構上引入場效應管的目的在於完成阻抗變換。由於熱電元輸出的是電荷信號，並不能直接使用，因而需要用電阻將其轉換為電壓形式，該電阻阻抗高達104MΩ，故引入的N溝道結型場效應管應接成共漏形式，即源極跟隨器，來完成阻抗變換。熱釋電紅外感測器由感測探測元、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。設計時應將高熱電材料製成一定厚度的薄片，並在它的兩面鍍上金屬電極，然後加電對其進行極化，這樣便製成了熱釋電探測元。由於加電極化的電壓是有極性的，因此極化後的探測元也是有正、負極性的。

二、設計內容

設計課題：基於熱釋電紅外感測器的自動報警器

目前，紅外技術作為一種新的技術，它已越來越得到社會各界的重視和廣泛應用，已經成為先進科學技術的重要組成部分，它在各領域都得到廣泛應用。由於它不是可見光，因此用來製作防盜報警系統，具有良好的隱蔽性，白天和夜裡都能用，而且抗干擾能力強，這種報警裝置可廣泛用於博物館、單位要害部門和家庭的防護。本課題的目的是通過對現有的光電防盜報警裝置優缺點的研究，進行改進和優化，研製出一種新型的光電防盜報警系統，比傳統的光電防盜報警系統的誤報率低，抗干擾能力強

在綜合各類感測器的優劣特點和查閱一些相關的國內外文獻後，確定了基於熱釋電紅外感測器的防盜自動報警系統的可行性，設計了由熱釋電和光敏感測器構成的新的自動報警電路，適用於家庭、倉庫、商場的夜晚自動值守防盜保護。

熱釋電紅外感測器感應到入侵者的紅外熱輻射(人體體溫)，將其轉換成超低頻信號，經電路放大，輸出。同時由於微波探測器接收到的回波信號的頻率(或相位)發生變化，經過電路處理後轉變為電信號，輸出。兩組信號同時到達與「〕，經判斷，再將報警信號通過天線發射出，可以用接收電路或收音機接收報警信號。最後本文對熱釋電紅外探測器件性能、微波多普勒探測系統性能進行了檢測，分析了微波多普勒探測系統干擾的來源及進入機器的途徑，並對其脈沖干擾、電源干擾等提出了抑制辦法。

三、本課程設計要達到的技術指標

紅外感測頭為雙敏感元感測器P228，其晶元材料為擔酸鏗，上有雙探測元，具有響應度高(6500V/W)> 雜訊低，抗電磁干擾性能好，窗口譜響應(包括探測元和濾光片)為7-15μΜ。熱釋電紅外探測器對入侵者輻射出的紅外能量和移動速度兩個參數都能探測到，它對橫向切割(垂直方向)探測區方向的人體運動最敏感。因此安裝熱釋電紅外探測器時，應盡量使入侵者的活動有利於橫向穿越其視場，以提高其探測靈敏度。微波多普勒探測器，則對軸向移動(或徑向移動)的活動體最為敏感最大，因此，在一個有限的空間兩者的探測靈敏度需兼顧。探測最靈敏。安裝熱釋電紅外探測器和微波探測器時，具體布置和安裝時，應使探測器正前方的軸向方向與來犯者最有可能會穿越的主要方向約成45°角為宜，便使熱釋電紅外和微波兩種探測器皆處於較靈敏的狀態。

電路主要由熱釋電紅外感測器探測電路、光控電路、報警驅動電路等組成。在溫度為-20— +60度之間，電壓為3—15V時，熱釋電能有效探測進入探測區域的紅外發射體。

四、實驗原理

1、熱釋電效應

熱釋電紅外探測器最重要的部件是熱釋電紅外感測器。這種感測器的原理基

於熱釋電效應。某些強介電物質的表面接收了紅外線的輻射能量，其表面產生溫

度變化，隨著溫度的上升或下降，在這些物質表面就會產生電荷的變化，這種現

象稱為熱釋電效應，是熱電效應的一種。這種現象在欽酸鋇之類的強介電質材料

上表現得特別顯著。若在欽酸鋇一類的晶體的上下表面鍍膜形成電極，在上表面

加以黑色膜，若有紅外線間歇地照射，其表面溫度上升乙T，其晶體內部的原子

排列將產生變化，引起自發極化電荷dP，設該元件的電容量為C，則該元件的電壓為乙只℃。需要指出的是，熱釋電效應產生的表面電荷不是永存的，只要它出現，很快便被空氣中的各離子所結合。因此，用熱釋電效應製成的紅外線感測器往往需要在元件的前面加機械式的周期遮光裝置，以使此表面電荷周期出現才能實現測量;或者只有當測移動物體時才可不用周期遮光裝置。因此紅外線探測器在探測靜止物體(包括人體)時需要加周期遮光裝置;只有檢測運動的人體時才無周期遮光裝置。

2、實驗原理圖

該自動防盜報警系統包括熱釋電紅外探測電路、光控電路、報警驅動電路和發射、接收電路。自動報警器在白天處於封鎖狀態；夜晚自動進入工作狀態，只要有人進入熱釋電紅外感測器探測的區域，揚聲器就發出報警聲。

其組成功能框圖如下圖所示。

報警

驅動

電路

光控

電路

熱釋電紅外探測器探測電路

報警

電路

該自動報警電路主要由熱釋電紅外感測器探測電路、光控電路（RG、RP2、R4）、報警驅動電路（四聲語音集成塊IC2等）等組成。白天，受光控感測器RG的控制，VT1處於導通狀態，封鎖了聲控電路；夜晚自動進入工作狀態。調節RP1可改變報警聲時間的長短。拆除RG及VT1、VT2，並在IC1的④腳與地間加接一隻47μF的電容進行開機復位，則自動報警系統就會進入全天候監控狀態。

五、實驗過程

1、選題

實驗小組最初的設計目的是想運用所學的感測器知識製作一個了「溫度報警器」，但是該電路比較簡單，根據老師的指導，我們准備進行改進和擴展，定為「數字溫度報警器」，就是對報警的溫度給予定性的表述。然而，在實驗的過程中發現缺少較多元器件。最後，我們查閱資料，依然選擇了報警器，只是這個課題是基於熱釋電紅外感測器的自動報警器。

2、設計電路

在復習了該類感測器的工作原理、工作特性等基礎知識後，我們又查閱了感測器應用電路製作知識以及相關的碩士學位論文，初步確定了實驗的電路構成，並經過分析最終設計出了「熱釋電紅外感測器自動報警器」電路。

3、實驗器材和實驗元器件的准備

設計好電路後最重要的一項工作就是要確定各個元器件的型號和規格。經過分析和計算，我們選定熱釋電紅外感測器的紅外感測頭為雙敏感元感測器P228，晶元為IC：NE5585，揚聲器為四聲片IC：9561；此外，在實驗室准備了其他的實驗器材和元器件。

4、在面板上搭接電路

在面板上搭接電路時應注意，搭接人員應先分析熟悉電路，如果不熟悉的人進行搭接會走很多彎路。我們搭接時基本上是先把電路分為四個版塊紅外探測部分、光控電路部分、驅動電路部分和報警電路部分，按照這四個部分的順序依次搭接。搭接好後再換一個同學進行檢測，主要是先檢查電路搭接是否准確無誤，然後就是用萬用表檢測各個原件是否導通完好。經過這么幾個步驟，實驗電路就基本上在面板上搭好了。

5、模擬調試

前面幾個步驟都順利完成後，我們就進行模擬調試。然而，此時才發現調試結果卻並沒有達到預期效果，報警器只是輕微鳴了一下。經過分析發現電路和元器件並沒有問題，而是在面板上的元器件因為振動等原因接觸不好，特別是部分電阻，有時壓根就沒有連接上。於是，我們採取把面板撐起，讓元器件引腳懸空的措施，經過調試達到了預期效果。

6、焊接電路板

焊接電路板看似簡單，實際操作起來才發現很困難。剛開始焊接時一點都不熟悉，手也發抖，導致各個引腳的焊錫過大，經常使部分電阻短路，更困難的是造成虛焊，因為很難檢查。經過焊接、檢查、焊接、再檢測，終於把電路板焊接好，再進行試驗，能完成任務，達到目的。

7、整理實驗器材

實驗結束，收拾整理實驗的器材，歸還器材管理人員。

8、驗收

最後，將做成的產品交給老師檢查、驗收。

六、討論

該自動報警器因具有檢測范圍寬、探測距離遠、可靠性高、隱蔽性好等優點，所以改裝後，基於紅外探測技術的自動報警器還可用於軍事等方面，如部隊的彈葯庫等，此外，軍用紅外技術的飛速發展和廣泛應用，表明紅外技術的地位己從以往的戰術地位向戰略地位發展，對未來戰爭將有重大的影響。在民用方面，光電防盜報警系統的應用就更廣泛了。美國用於飛機貨艙防火的熱監視系統就是基於這個道理，現在飛機貨艙配置的火災探測系統並不符合目前聯邦航空管理局的要求，其中有一條技術規定，即在火災發生後一分鍾內將其探測出來。聯邦航空管理局關於適航性的新規定要求改進由波音公司和麥克道耐爾道格拉斯公司生產的所有客貨飛機上的火災探測系統。人們研製了一種符合聯邦航空管理局新規定的熱監視/火災探測系統。它基於同菲涅爾掃描光學系統禍合起來的紅外探測技術，並且使用雙重的計其他方面:如銀行、庫房和家庭。隨著住宅智能化系統設計的不斷擴大和深入，安防系統工程的實施越來越普及。住宅用光電防盜報警系統可以利用電話的免提功能或號碼記憶功能，直接報警給監控中心，而監控中心一旦接到報警信號，可查出住戶姓名、地址、單元樓層，很快作出反應。

七、體會

課程設計是實培養學生綜合運用所學知識，發現、提出、分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環節，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。回顧起此次課程設計，我感慨頗多。我們在設計過程中，的確出現過一些問題，比如說課題的臨時更改，電阻不合適，電容缺少等，在解決這些問題時往往很費腦筋。這些事情說起來比較容易，但真是到了實驗時就不是那麼簡單了，有時電路焊得很密，想拆下來電阻都很難，更別說是在換上新電阻了。

總之，從選題到定稿，從理論到實踐，在整個過程里，可以說困難比想像的要難得多，但是確實也學到了很多的的東西。通過此次課程設計，我學到了關於感測器和電路設計方面的許多知識，學到了如何查閱科技論文，和很好的利用科技知識。當然，因為合作不夠協調的原因，此次課程設計也留下了很大的遺憾，沒能最終設計一個完整的產品出來，很是可惜。這也為今後的學習和工作得到了教訓和啟示！最後感謝老師的指導和組員的幫助！

八、參考文獻

《感測器應用電路300例》 孫余凱 吳鳴山 項綺明 編著

電子工業出版社

《感測器應用電路集萃》 卿太全 梁 淵 郭明瓊 編著

中國電力出版社

《單片機原理與應用》 楊恢先 黃輝先 等編著

國防科技大學出版社

張華.新型光電防盜報警系統的研製.

萬方資料庫.長春理工大學碩士學位論文.

曾宏博. 一種熱釋電紅外探測器專用控制晶元的設計.