（毕业论文 字数：12158 页数：16）摘要：本文主要介绍射频遥控报警系统各级电路的工作原理,以及每个元器件的在电路中的作用,电路把红外线的隐蔽性很好地应用于报警系统中，从而实现了防盗报警功能，达到了安全防护之目的。本文提出了一种基于单片机信号处理技术的防盗报警器的软硬件设计方法。利用热释电红外传感器的红外辐射与红外探测原理，设计的报警器，测量范围广，抗干扰能力强，安全可靠 。

关键词：射频,发射电路,接收电路

目 录
1引言 1
2 射频报警系统 2
2.1发射电路 3
2.1.1热释电红外传感器 3
2.1.2放大器 5
2.1.3比较器 6
2.1.4电源控制电路 6
2.1.5编码电路 6
2.1.6 射频发射电路 6
2.2接收电路 7
2.2.1射频接收头 7
2.2.2解码器 7
2.2.3智能部件AT89C2051 7
2.2.4显示与讯响 9
3主要元器件介绍 9
3.1 放大器LM358 9
3.2 专有比较器LM339 10
3.3编译码集成电路VD5026/5027简介 11
3.4 电子蜂鸣器 12
3.5 AT89C2051 12
四 结论 13
参考文献: 13
致谢 14

1引言
射频技术（RFID） 相对于传统的磁卡及IC卡技术具有非接触、阅读速度快、无磨损等特点，在最近几年里得到快速发展。为加强中国工程师对该技术的理解，本文详细介绍了射频技术的工作原理、分类、标准以及相关应用。
射频技术利用无线射频方式在阅读器和射频卡之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。与传统的条型码、磁卡及IC卡相比，射频卡具有非接触、阅读速度快、无磨损、不受环境影响、寿命长、便于使用的特点和具有防冲突功能，能同时处理多张卡片。在国外，射频识别技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。
射频技术系统的基本工作流程是：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。
射频技术实际上就是无线电技术的一种是不需要连接导线就可以在空中传播的一种电磁波,可以实现无线连接。无线射频技术是自动识别技术的一种，可用于识别发射电路得电发射出射频报警信号。
无线射频技术是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是电磁理论。由于它对电子方式储存信息，所以能快速地收集和报告藏在标签里的品名、位置、时间和相关数据。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。
自上个世纪九十年代以来，射频技术在全世界范围内得到了很快的发展。经过十几年的发展，射频技术在各行各业，尤其是在电子信息行业得到了广泛的应用。
射频技术在我国的应用，应该还处于一个起步的阶段。差距首先表现在技术上，射频技术的国产化是刻不容缓的，无论从哪一方面讲，如果长期只依赖国外进口产品，将阻碍射频技术的推广和大规模的使用。在射频国产化的道路上，应用系统的国产化最先起步，目前也是比较有成效的，所以要推广射频技术。射频技术识别系统的读写距离是一个很关键的参数。目前，长距离射频识别系统的价格还很贵，因此寻找提高其读写距离的方法很重要。影响射频卡读写距离的因素包括天线工作频率、阅读器的RF输出功率、阅读器的接收灵敏度、射频卡的功耗、天线及谐振电路的Q值、天线方向、阅读器和射频卡的耦合度，以及射频卡本身获得的能量及发送信息的能量等。大多数系统的读取距离和写入距离是不同的，写入距离大约是读取距离的40%～80%。
2 射频报警系统
现在报警系统的设计有很多，我们在这介绍两种方案。
一是由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。原理红外线探测传感器IC1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由IC1的②脚输出微弱的电信号，经三极管VT1等组成第一级放大电路放大，再通过C2输入到运算放大器IC2中进行高增益、低噪声放大，此时由IC2①脚输出的信号已足够强。IC3作电压比较器，它的第⑤脚由R10、VD1提供基准电压，当IC2①脚输出的信号电压到达IC3的⑥脚时，两个输入端的电压进行比较，此时IC3的⑦脚由原来的高电平变为低电平。IC4为报警延时电路，R14和C6组成延时电路，其时间约为1分钟。当IC3的⑦脚变为低电平时，C6通过VD2放电，此时IC4的②脚变为低电平，它与IC4的③脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，IC4的①脚变为高电平，VT2导通，讯响器BL通电发出报警声。人体的红外线信号消失后，IC3的⑦脚又恢复高电平输出，此时VD2截止。由于C6两端的电压不能突变，故通过R14向C6缓慢充电，当C6两端的电压高于其基准电压时，IC4的①脚才变为低电平，时间约为1分钟，即持续1分钟报警。
二是本系统是由一台接收主机和若干台(最多16台)无线发射分机组成的射频遥控报警群。发射机安装在各不同的报警点上,遇有非法入侵者,即发射出报警信号,接收机收到警讯后能在LED显示器上显示出报警点位置(以序号表示) 。一种以发射电路和接收电路组成的射频防失报警系统，其特征在于所说的发射电路由热释电红外传感器、放大器、比较器、电源控制、编码电路、射频发射模块部分组成，所说的接收器由射频接收头、解码器VD5027、智能部件AT89C2051、LED数码显示器和讯响电路所组成，并且发射电路以其标志信号发生器发生的信号标志和标志信号识别电路的识别标志相互对应而与接收电路组成一一配对系统。
由于第一种方案灵敏度不高，制作起来比较繁琐，而且元器件比较多，也比较昂贵，因此我们用第二种方案来做。下面我们来详细介绍第二中方案的制作过程。

2.1发射电路

发射电路如图2所示.由热释电红外传感器、放大器、比较器、电源控制、编码电路、射频发射模块部分组成。
2.1.1热释电红外传感器
目前，市场上出现的热释电人体红外线传感器主要有上海产的SD02、PH5324，德国产的LH1954、LH1958，美国HAMAMATSU公司产P2288，日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。虽然它们的型号不一样，但其结构、外型和电参数大致相同，大部分可以彼此互换使用。
热释电人体红外线传感器由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。
① 敏感单元：其内部结构，对不同的传感器来说，敏感单元的制造材料有所不同。如，SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成；P2288由LiTaO3 制成。这些材料再做成很薄的薄片，每一片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两端则形成一个等效的小电容。因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的，而它们形成的等效小电容能自身产生极化，极化的结果是，在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。但这两个电容的极性是相反串联的。这正是传感器的独特设计之处，因而使得它具有独特的抗干扰性。 当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时，由于P1、P2自身产生极化，在电容的两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷，而这两个电容的极性是相反串联的，所以，正、负电荷相互抵消，回路中无电流，传感器无输出。当人体静止在传感器的检测区域内时，照射到P1、P2上的红外线光能能量相等，且达到平衡，极性相反、能量相等的光电流在回路中相互抵消。传感器仍然没有信号输出。同理，在灯光或阳光下，因阳光移动的速度非常缓慢，P1、P2上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的，且在回路中相互抵消；再加上传感器的响应频率很低（一般为0.1~10Hz），即传感器对红外光的波长的敏感范围很窄（一般为5~15um），因此，传感器对它们不敏感。
当环境温度变化而引起传感器本身的温度发生变化时，因P1、P2做在同一硅晶片上的，它所产生的极性相反、能量相等的光电流在回路中仍然相互抵消，传感器无输出。
从原理上讲，任何发热体都会产生红外线，热释电人体红外线传感器对红外线的敏感程度主要表现在传感器敏感单元的温度所发生的变化，而温度的变化导致电信号的产生。环境与自身的温度变化由其内部结构决定了它不向外输出信号；而传感器的低频响应（一般为0.1~10Hz）和对特定波长红外线（一般为5~15um）的响应决定了传感器只对外界的红外线的辐射而引起传感器的温度的变化而敏感，而这种变化对人体而言就是移动。所以，传感器对人体的移动或运动敏感，对静止或移动很缓慢的人体不敏感；它可以抗可见光和大部分红外线的干扰。
②滤光窗:它是由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的，滤光窗能有效地滤除7.0~14um波长以外的红外线。例如，SCA02-1对7.5~14um波长的红外线的穿透量为70%，在6.5um处时下降为65%，而在5.0um处时陡降为0.1%；P2288的响应波长为6~14um，中心波长为10um。 物体发射出的红外线辐射能，最强波长和温度的关系满足λm*T=2989（um.k）（其中λm为最大波长，T为绝对温度）。人体的正常体温为36~37.5。C ，即309~310.5K，其辐射的最强的红外线的波长为λm=2989/（309~310.5）=9.67~9.64um，中心波长为9.65um。因此，人体辐射的最强的红外线的波长正好落在滤光窗的响应波长（7~14um）的中心。所以，滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过，而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过，以免引起干扰。综上所述，传感器只对移动或运动的人体和体温近似人体的物体起作用。
菲涅尔透镜不使用菲涅尔透镜时传感器的探测半径不足2米，只有配合菲涅尔透镜使用才能发挥最大作用。配上菲涅尔透镜时传感器的探测半径可达到10米。例如，一些传感器对远在20米处快速行驶的汽车里的人体也能可靠地检测到。菲涅尔透镜采用塑料片制作而成。从图中可以看出，透镜在水平方向上分寸成3个部分，每一部分在竖直方向上又等分成若干不同的区域。最上面部分的每一等份为一个透镜单元，它们由一个个同心圆构成，同心圆圆心在透镜单元内。中间和下半部分的每一等份也为分别一个透镜单元，同样由同心圆构成，但同心圆圆心不在透镜单元内。当光线通过这些透镜单元后，就会形成明暗相间的可见区和盲区。由于每一个透镜单元只有一个很小的视角，视角内为可见区，视角外为盲区。任何两个相邻透镜单元之间均以一个盲区和可见区相间隔，它们断续而不重叠和交叉。这样，当把透镜放在传感器正前方的适当位置时，运动的人体一旦出现在透镜的前方，人体辐射出的红外线通过透镜后在传感器上形成不断交替变化的阴影区（盲区）和明亮区（可见区），使传感器表面的温度不断发生变化，从而输出电信号。也可以这样理解，人体在检测区内活动时，一离开一个透镜单元的视场，又会立即进入另一个透镜单元的视场，（因为相邻透镜单元之间相隔很近），传感器上就出现随人体移动的盲区和可见区，导致传感器的温度变化，而输出电信号。菲涅尔透镜不仅可以形成可见区和盲区，还有聚焦作用，其焦点一般为5厘米左右，实际应用时，应根据实际情况或资料提供的说明调整菲涅尔透镜与传感器之间的距离，一般把透镜固定在传感器正前方1~5厘米的地方。菲涅尔透镜一般采用聚乙烯塑料片制成，颜色为乳白色或黑色，呈半透明状，但对波长为10um左右的红外线来说却是透明的。
热释电红外传感器是一种能以遥感的形式，感应出移动人体所发出的微量红外线，并将其转换为微弱的电信号输出的探测器件。T1为热电红外传感器及场效应管(制成一体)。
热释电效应早在18世纪就已经被人们在电石中观察到了,但是直到近20年人们才开始利用这一效应制成热释电探测器并加以应用。与其它类型的热探测器相比，其工作频率较高，可达几百千赫以上；温度范围宽，受环境温度影响较小；从近红外（2微米）到远红外（1毫米）具有较均匀的吸收率，并容易制作成各种形状。热释电探测器实际是一种热伏器件，工作原理基于热电效应，热电材料表面吸收红外光线时温度发生变化，因而其表面电荷变随之而变，由此得到电信号，它所探测的光谱响应主要由红外透光窗的材料（器件内部）来决定。
热释探测器具有许多突出的优点，热释电红外探测器有很广泛的用途，例如X-Y轴成像扫描器、线阵列热像系统、热释电摄像管、辐射计、高速光谱仪、激光探测仪等，更是人体红外报警和遥控应用中不可
缺少的器件。
热释红外传感器外形封装有金属壳体和塑封两种。从其内部结构来区分有：单元件、双元件、四元件以及特殊结构等形式。从使用的波长来区分有：1～20微米，适用温度遥测；（4.35±0.15）µm，适用于火焰检测；7～14µm适用于防盗报警、自动门、节能灯等。