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      使用PIC單片機開發的被動紅外傳感器模塊的報警器

      作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2022-05-06

        在本文中,單片機開發工程師們分享了一個使用PIC單片機開發的被動紅外(PIR)傳感器模塊的報警器。在這個方案中,我們使用PIC12F635單片機進行開發,持續監控傳感器模塊的輸出,并在其激活時打開蜂鳴器。

        一、被動紅外(PIR)報警器方案的原理

        某些半導體材料具有暴露于熱紅外輻射時會產生表面電荷的特性。這種現象稱為熱電。被動紅外(PIR)傳感器模塊的工作原理相同。人體以紅外線輻射的形式輻射熱量,最大約為9.4微米。人體的存在會導致熱釋電傳感器感應到的周圍環境的IR輪廓發生突然變化。PIR傳感器模塊在板上具有儀表電路,該儀表電路將該信號放大到適當的電壓電平以指示運動的檢測。

        PIR傳感器需要大約10到60秒的初始穩定時間才能正常運行。在這段時間內,傳感器要熟悉周圍的環境,并應避免其視野內的任何運動。PIR傳感器的典型范圍為6米,其設計旨在適應緩慢變化的條件,例如隨著時間的流逝,周圍溫度分布的逐漸變化。但是,傳感器會響應任何輪廓的突然變化(例如,人體運動)。這就是為什么不應將PIR傳感器模塊放置在加熱器,交流電源插座或任何會在周圍環境中產生快速變化的地方的原因。

        PIR傳感器模塊通常具有3針連接:Vcc,輸出和接地。引腳排列可能會有所不同,因此我建議查看制造商的數據表以確認引腳。有時候,他們確實在板上靠近引腳的地方有標簽。我所擁有的一個可以做到,它可以通過5-12V電源供電,因為它具有自己的穩壓器。當檢測到運動時,輸出變高。

        此外,它還有3針跳線選擇,可用于單觸發或連續觸發輸出模式。這兩個位置帶有標簽H和L。當跳線位于H位置時,當反復重新觸發傳感器時,輸出將保持高電平。在位置L,每次觸發傳感器,輸出就變高和變低。因此,在此模式下,連續運動將產生重復的高/低脈沖。傳感器模塊的前部具有菲涅耳透鏡,可將紅外光聚焦到傳感器元件上。

        二、紅外報警器方案電路圖

        該紅外報警器方案的電路圖非常簡單,這里使用4節AA電池為電路供電,可提供6V電源。串聯使用一個二極管將電壓降至5.4V,因為PIC單片機的工作電壓應低于5.5V。此外,在電源極性相反的情況下,該二極管還可以為電路提供保護。我已經使用NI-MH可充電電池(可提供4.8V)對電路進行了測試,并且可以正常工作,但是我建議使用堿性電池(每個1.5V)以提高性能。你也可以使用9V電池,但是電路中需要LM7805穩壓器IC。

        PIR傳感器模塊的輸出通過PIC12F635的GP5(引腳2)進行監控。當檢測到運動時,此輸出約為3.3V(我的傳感器模塊的板上有3.3V穩壓器IC)。你仍然可以使用該電壓作為PIC12F635的有效邏輯高電平,但我更喜歡使用該電壓來驅動NPN晶體管(BC547)的基極,以便在集電極處獲得邏輯電壓的完整擺幅,F在,單片機監視晶體管的集電極上的電壓。在正常情況下,晶體管截止,集電極輸出為邏輯高電平(+5V)。當檢測到運動時,傳感器模塊的高輸出使晶體管飽和,并且集電極處的電壓下降至邏輯低。觸發器的跳線選擇在H位置,因此只要運動存在,傳感器的輸出將保持有效。注意,PIC12F635單片機使用4.0 MHz的內部時鐘源。在本方案中,MCLR功能被禁用,WDT為OFF。

        使用PIC單片機開發的被動紅外傳感器模塊的報警器

        LED通過串聯的限流電阻連接到端口GP4。電源打開時,LED閃爍3次。這表示系統已啟動。端口引腳GP2驅動壓電蜂鳴器。壓電蜂鳴器在其諧振頻率處提供最大的輸出聲壓。我使用的壓電蜂鳴器是EFM-290ED,其諧振頻率為3.4±0.5 KHz。玩了一點之后,我發現最大的輸出聲音約為3725 Hz。盡管規范說工作電壓為7-12V,但僅用5V供電時會產生很大的聲音。

        該方案用C語言編寫,并使用MikroC Pro for PIC進行編譯。首次打開電源時,LED閃爍3次,表明系統已打開電源。然后,單片機等待60秒鐘,然后開始監視PIR傳感器輸出。需要注意的是,首次開啟電源時,PIR傳感器需要此等待一小會時間才能穩定下來。當單片機檢測到傳感器被觸發時,它以3725 Hz方波驅動壓電蜂鳴器。MikroC具有用于生成聲音的內置庫(Sound_Play())。另一個需要注意的問題是當感應到運動時你想要讓警報響多長時間,這取決于你對單片機進行編程的設置。由于傳感器處于重新觸發模式,因此只要持續感測到運動,蜂鳴器就會保持打開狀態。如果運動消失,并且傳感器輸出變為邏輯低電平,則蜂鳴器不會立即停止,但仍會打開約10秒鐘,但頻率略有不同(3570 Hz)。如果再次檢測到運動,它將以其峰值諧振頻率(3725 Hz)驅動壓電蜂鳴器。

        三、紅外報警器方案源代碼

        sbit Sensor_IP at GP5_bit; // sensor I/P

        sbit LED at GP4_bit; // LED O/P

        unsigned short trigger, counter;

        void Get_Delay(){

        Delay_ms(300);

        }

        void main() {

        CMCON0 = 7;

        TRISIO = 0b00101000; // GP5, 5 I/P‘s, Rest O/P’s

        GPIO = 0;

        Sound_Init(&GPIO,2);

        // Blink LED at Startup

        LED = 1;

        Get_Delay();

        LED = 0;

        Get_Delay();

        LED = 1;

        Get_Delay();

        LED = 0;

        Get_Delay();

        LED = 1;

        Get_Delay();

        LED = 0;

        Delay_ms(60000); // 45 Sec delay for PIR module stabilizaTIon

        counter = 0;

        trigger = 0;

        do {

        while (!Sensor_IP) { // Sensor I/P Low

        Sound_Play(3725, 600);

        Delay_ms(500);

        trigger = 1;

        counter = 0;

        }

        if (trigger) {

        Sound_Play(3570, 600);

        Delay_ms(500);

        counter = counter+1;

        if(counter == 10) trigger=0;

        }

        }while(1);

        } // End main()

      Tags:PIC單片機,紅外傳感器,報警器  
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