在本文中，單片機(jī)開發(fā)工程師們分享了一個(gè)使用PIC單片機(jī)開發(fā)的被動(dòng)紅外（PIR）傳感器模塊的報(bào)警器。在這個(gè)方案中，我們使用PIC12F635單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)，持續(xù)監(jiān)控傳感器模塊的輸出，并在其激活時(shí)打開蜂鳴器。

　　一、被動(dòng)紅外（PIR）報(bào)警器方案的原理

　　某些半導(dǎo)體材料具有暴露于熱紅外輻射時(shí)會(huì)產(chǎn)生表面電荷的特性。這種現(xiàn)象稱為熱電。被動(dòng)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(huì)導(dǎo)致熱釋電傳感器感應(yīng)到的周圍環(huán)境的IR輪廓發(fā)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(hào)放大到適當(dāng)?shù)碾妷弘娖揭灾甘具\(yùn)動(dòng)的檢測(cè)。

　　PIR傳感器需要大約10到60秒的初始穩(wěn)定時(shí)間才能正常運(yùn)行。在這段時(shí)間內(nèi)，傳感器要熟悉周圍的環(huán)境，并應(yīng)避免其視野內(nèi)的任何運(yùn)動(dòng)。PIR傳感器的典型范圍為6米，其設(shè)計(jì)旨在適應(yīng)緩慢變化的條件，例如隨著時(shí)間的流逝，周圍溫度分布的逐漸變化。但是，傳感器會(huì)響應(yīng)任何輪廓的突然變化（例如，人體運(yùn)動(dòng)）。這就是為什么不應(yīng)將PIR傳感器模塊放置在加熱器，交流電源插座或任何會(huì)在周圍環(huán)境中產(chǎn)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(huì)有所不同，因此我建議查看制造商的數(shù)據(jù)表以確認(rèn)引腳。有時(shí)候，他們確實(shí)在板上靠近引腳的地方有標(biāo)簽。我所擁有的一個(gè)可以做到，它可以通過5-12V電源供電，因?yàn)樗哂凶约旱姆€(wěn)壓器。當(dāng)檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出變高。

　　此外，它還有3針跳線選擇，可用于單觸發(fā)或連續(xù)觸發(fā)輸出模式。這兩個(gè)位置帶有標(biāo)簽H和L。當(dāng)跳線位于H位置時(shí)，當(dāng)反復(fù)重新觸發(fā)傳感器時(shí)，輸出將保持高電平。在位置L，每次觸發(fā)傳感器，輸出就變高和變低。因此，在此模式下，連續(xù)運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生重復(fù)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(bào)警器方案電路圖

　　該紅外報(bào)警器方案的電路圖非常簡(jiǎn)單，這里使用4節(jié)AA電池為電路供電，可提供6V電源。串聯(lián)使用一個(gè)二極管將電壓降至5.4V，因?yàn)镻IC單片機(jī)的工作電壓應(yīng)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(hù)。我已經(jīng)使用NI-MH可充電電池（可提供4.8V）對(duì)電路進(jìn)行了測(cè)試，并且可以正常工作，但是我建議使用堿性電池（每個(gè)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(wěn)壓器IC。

　　PIR傳感器模塊的輸出通過PIC12F635的GP5（引腳2）進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，此輸出約為3.3V（我的傳感器模塊的板上有3.3V穩(wěn)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(qū)動(dòng)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(xiàn)在，單片機(jī)監(jiān)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(dāng)檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(fā)器的跳線選擇在H位置，因此只要運(yùn)動(dòng)存在，傳感器的輸出將保持有效。注意，PIC12F635單片機(jī)使用4.0 MHz的內(nèi)部時(shí)鐘源。在本方案中，MCLR功能被禁用，WDT為OFF。

　　LED通過串聯(lián)的限流電阻連接到端口GP4。電源打開時(shí)，LED閃爍3次。這表示系統(tǒng)已啟動(dòng)。端口引腳GP2驅(qū)動(dòng)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(diǎn)之后，我發(fā)現(xiàn)最大的輸出聲音約為3725 Hz。盡管規(guī)范說工作電壓為7-12V，但僅用5V供電時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的聲音。

　　該方案用C語言編寫，并使用MikroC Pro for PIC進(jìn)行編譯。首次打開電源時(shí)，LED閃爍3次，表明系統(tǒng)已打開電源。然后，單片機(jī)等待60秒鐘，然后開始監(jiān)視PIR傳感器輸出。需要注意的是，首次開啟電源時(shí)，PIR傳感器需要此等待一小會(huì)時(shí)間才能穩(wěn)定下來。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到傳感器被觸發(fā)時(shí)，它以3725 Hz方波驅(qū)動(dòng)壓電蜂鳴器。MikroC具有用于生成聲音的內(nèi)置庫（Sound_Play（））。另一個(gè)需要注意的問題是當(dāng)感應(yīng)到運(yùn)動(dòng)時(shí)你想要讓警報(bào)響多長時(shí)間，這取決于你對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程的設(shè)置。由于傳感器處于重新觸發(fā)模式，因此只要持續(xù)感測(cè)到運(yùn)動(dòng)，蜂鳴器就會(huì)保持打開狀態(tài)。如果運(yùn)動(dòng)消失，并且傳感器輸出變?yōu)檫壿嫷碗娖?，則蜂鳴器不會(huì)立即停止，但仍會(huì)打開約10秒鐘，但頻率略有不同（3570 Hz）。如果再次檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)，它將以其峰值諧振頻率（3725 Hz）驅(qū)動(dòng)壓電蜂鳴器。

　　三、紅外報(bào)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（）