基于51单片机ATMEGA163
本文将介绍一种利用热释电红外传感器作为探测源，经过信号调理后送给CPU处理，在异常情况下发出声光报警信号，同时自动封锁出口的安防设备。系统有“自动”、“商场”、“场馆”和“家庭”四种工作模式供用户选择。
2.1系统各模块介绍
系统核心控制部分是单片机，外围分别由信号检测部分，手动设定部分（键盘）、时钟计时部分、显示和声光报警部分，以及出口封锁部分组成。
2.1.1单片机
单片机作为控制系统中经常使用的一种CPU,具有价格低廉，编程简单，运行稳定等特点，因而具有广阔的市场空间。本设计使用AT89S52,它负责采集来自检测单元的信号和从时钟芯片读取的时间，根据用户设定的工作模式，进而启动相应的声光报警电路、出口封锁电路、计数电路和语音播放电路，同时完成显示模块的输出控制。
2.1.2信号检测部分
（1）核心检测器——热释电红外传感器据科学家研究，任何温度高于绝对零度（-273℃）的物体，总是不断的向外界辐射红外线，辐射能量的大小与物体的温度和红外辐射的波长有关，且满足λm×T=μm×K≈3000。应用红外线原理的探测器一般工作在2～2.6μm,3～5μm,8～14μm三个波段。
目前，红外探测越来越广泛的应用于通讯、军事、航天、医疗等科学领域。
本设计采用RE200B,工作电压3-10V,主要检测8～14μm的红外线信号，输出1mV,0.1～10Hz（根据人体移动的速度而定）的微弱类正弦波信号。人体由于体温的恒定性而辐射10μm左右的红外线，刚好在检测波段的中部区域，因此灵敏度较高。其内部将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，可以抑制因自身温度变化而产生的干扰。引入的N沟道结型场效应管接成共漏形式来完成阻抗变换，将电荷信号转为电压信号。如图2所示。在传感器前加装菲涅尔透镜，当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就交替从“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，有效的增大了探测范围。
（2）带通滤波器
由于探测器输出的有用信号集中在0.1～10Hz范围内，因此，需要设计滤波器截取该段频率范围内的脉冲信号，滤除带外噪声，以降低系统的误报率。本设计中，采用RC低通滤波器和高通滤波器组成0.16～16Hz的一阶带通滤波器，电路设计如图3。其中，R10和C3组成低通滤波器，C1和R11组成高通滤波器。根据公式12fpRC=可得带通滤波器的上下限频率为fL=0.16Hz,fH=16Hz。
（3）差分放大
虽然经过上述带通滤波器可以抑制带外噪声，但传感器输出的脉冲信号只有1mV,在有用信号（差模信号）里还不可避免的会夹杂比有用信号大得多的共模信号干扰，将有用信号淹没，若不把这些信号进一步剔除，直接放大后送给单片机判断，则差模信号被放大的同时，共模干扰也被同步放大，无法加以区分。因此，需要先通过差分电路抑制共模信号、放大差模信号，保证后续电路的正确检测。系统采用价格低廉的LM324组成，如图3虚线框所示。根据叠加定理不难得到，当R1=R5,R2=R6时，差分放大器的输出为：
（1）本设计采用51系列单片机作为CPU,价格低廉，程序编写简单，运行稳定；
（2）用热释电红外传感器RE200B代替普通的光电传感器，只对人体反应灵敏，探测精度高，误报率低；
（3）用键盘和时钟芯片实现人机交互，供用户灵活选择，应用范围广泛；
（4）本设计在报警的基础上，增加了异常情况下封锁出口的功能，更加有效的保障用户的财产安全；
（5）样机试运行状态稳定，针对特定用户，加以改进后可考虑量产。
