基于PIC單片機開發的紅外報警器方案

在本文中，英銳恩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。

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()

以上就是英銳恩單片機開發工程師分享的基于PIC單片機開發的紅外報警器方案。英銳恩專注單片機應用方案設計與開發，提供8位單片機、16位單片機、32位單片機、運算放大器和模擬開關。