使用PIC单片机开发的被动红外传感器模块的报警器

共同成长888 2021-11-11

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　　在本文中，单片机开发工程师们分享了一个使用PIC单片机开发的被动红外（PIR）传感器模块的报警器。在这个方案中，我们使用PIC12F635单片机进行开发，持续监控传感器模块的输出，并在其激活时打开蜂鸣器。

　　一、被动红外（PIR）报警器方案的原理

　　某些半导体材料具有暴露于热红外辐射时会产生表面电荷的特性。这种现象称为热电。被动红外（PIR）传感器模块的工作原理相同。人体以红外线辐射的形式辐射热量，最大约为9.4微米。人体的存在会导致热释电传感器感应到的周围环境的IR轮廓发生突然变化。PIR传感器模块在板上具有仪表电路，该仪表电路将该信号放大到适当的电压电平以指示运动的检测。

　　PIR传感器需要大约10到60秒的初始稳定时间才能正常运行。在这段时间内，传感器要熟悉周围的环境，并应避免其视野内的任何运动。PIR传感器的典型范围为6米，其设计旨在适应缓慢变化的条件，例如随着时间的流逝，周围温度分布的逐渐变化。但是，传感器会响应任何轮廓的突然变化（例如，人体运动）。这就是为什么不应将PIR传感器模块放置在加热器，交流电源插座或任何会在周围环境中产生快速变化的地方的原因。

　　PIR传感器模块通常具有3针连接：Vcc，输出和接地。引脚排列可能会有所不同，因此我建议查看制造商的数据表以确认引脚。有时候，他们确实在板上靠近引脚的地方有标签。我所拥有的一个可以做到，它可以通过5-12V电源供电，因为它具有自己的稳压器。当检测到运动时，输出变高。

　　此外，它还有3针跳线选择，可用于单触发或连续触发输出模式。这两个位置带有标签H和L。当跳线位于H位置时，当反复重新触发传感器时，输出将保持高电平。在位置L，每次触发传感器，输出就变高和变低。因此，在此模式下，连续运动将产生重复的高/低脉冲。传感器模块的前部具有菲涅耳透镜，可将红外光聚焦到传感器元件上。

　　二、红外报警器方案电路图

　　该红外报警器方案的电路图非常简单，这里使用4节AA电池为电路供电，可提供6V电源。串联使用一个二极管将电压降至5.4V，因为PIC单片机的工作电压应低于5.5V。此外，在电源极性相反的情况下，该二极管还可以为电路提供保护。我已经使用NI-MH可充电电池（可提供4.8V）对电路进行了测试，并且可以正常工作，但是我建议使用碱性电池（每个1.5V）以提高性能。你也可以使用9V电池，但是电路中需要LM7805稳压器IC。

　　PIR传感器模块的输出通过PIC12F635的GP5（引脚2）进行监控。当检测到运动时，此输出约为3.3V（我的传感器模块的板上有3.3V稳压器IC）。你仍然可以使用该电压作为PIC12F635的有效逻辑高电平，但我更喜欢使用该电压来驱动NPN晶体管（BC547）的基极，以便在集电极处获得逻辑电压的完整摆幅。现在，单片机监视晶体管的集电极上的电压。在正常情况下，晶体管截止，集电极输出为逻辑高电平（+5V）。当检测到运动时，传感器模块的高输出使晶体管饱和，并且集电极处的电压下降至逻辑低。触发器的跳线选择在H位置，因此只要运动存在，传感器的输出将保持有效。注意，PIC12F635单片机使用4.0 MHz的内部时钟源。在本方案中，MCLR功能被禁用，WDT为OFF。

　　LED通过串联的限流电阻连接到端口GP4。电源打开时，LED闪烁3次。这表示系统已启动。端口引脚GP2驱动压电蜂鸣器。压电蜂鸣器在其谐振频率处提供最大的输出声压。我使用的压电蜂鸣器是EFM-290ED，其谐振频率为3.4±0.5 KHz。玩了一点之后，我发现最大的输出声音约为3725 Hz。尽管规范说工作电压为7-12V，但仅用5V供电时会产生很大的声音。

　　该方案用C语言编写，并使用MikroC Pro for PIC进行编译。首次打开电源时，LED闪烁3次，表明系统已打开电源。然后，单片机等待60秒钟，然后开始监视PIR传感器输出。需要注意的是，首次开启电源时，PIR传感器需要此等待一小会时间才能稳定下来。当单片机检测到传感器被触发时，它以3725 Hz方波驱动压电蜂鸣器。MikroC具有用于生成声音的内置库（Sound_Play（））。另一个需要注意的问题是当感应到运动时你想要让警报响多长时间，这取决于你对单片机进行编程的设置。由于传感器处于重新触发模式，因此只要持续感测到运动，蜂鸣器就会保持打开状态。如果运动消失，并且传感器输出变为逻辑低电平，则蜂鸣器不会立即停止，但仍会打开约10秒钟，但频率略有不同（3570 Hz）。如果再次检测到运动，它将以其峰值谐振频率（3725 Hz）驱动压电蜂鸣器。

　　三、红外报警器方案源代码

　　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）;