物联网＋人体红外感应系统设计【字数：8533】
摘 要市面上多种产品里，人体红外感应为大量电子系统提供非接触方式反馈，为需要测试物体存在的系统提供了最佳方案。可以用于检测最多三维空间内的运动，如手部动作，探测用户身体或手部存在，可以用于安防中，检测范围内是否有人体入侵，本文提出一种基于LoRa的无线安防系统，叙述基于物联网的HC-SR501人体红外感应模块实验具体流程，并介绍红外与可见光的差异，人体热释红外传感器的原理，以及报警应用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1人体红外感应系统的研究意义 1
1.2人体红外感应系统国内外研究现状及发展趋势 1
第二章 人体红外感应系统分析 3
2.1红外感应基本原理 3
2.2红外感应系统组成 3
第三章 硬件设计 5
3.1介绍基本模块 5
3.2单片机硬件系统模块介绍 7
3.3介绍人体热释红外模块 10
3.4OLED屏幕显示模块 13
3.5LoRa技术 14
第四章 软件设计 18
4.1主函数程序设计 18
第五章 调试及问题解决 21
5.1调试界面 21
5.2程序调试的主要方法 23
5.3问题及问题解决 23
结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
附录Ⅰ 总电路图 28
附录Ⅱ 实物图 31
附录Ⅲ 部分源程序 32
第一章 绪论
1.1人体红外感应系统的研究意义
群众的生活水平日益水涨船高，科技技术的水平也得到高速发展，安全问题也日趋引起关注。人们对自己的生活环境的安全性有了更高的要求。一些人由于工作时间繁忙，大多数时间不在住所，一些仓库夜晚处于无人看守状态，这样给了犯罪分子有了可乘之机，给家里带来巨大的损失。像防盗门，防盗窗这些传统机械式家具防御设备，虽然起到一些防御作用，但意义上这些安防手段达不到人们想要的效果。随着时代的发展，科技水平的进步，犯罪分子的作案手段在有了智能技术加持后变得更加隐蔽，所以把红外感应结合到防盗系统中就显得十分的必要 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
。因此要设计一款智能安防系统中的人体红外感应系统。
智能安防系统和传统安防系统相比优势非常的明显，相比较而言成本更加低，更加的智能，更加的符合现代化。传统安防误报警率很高，然而智能安防系统几乎不存在这个问题。红外线报警系统能够自动监测发生在布放范围内的非法入侵发出的报警信号，并且把所收集到的报警信息发送到用户终端。充分利用红外探测的LoRa安防系统可以更好地满足未来对于安全防护系统提出的更高的要求。在智能安防系统中，可利用面最广的是人体红外感应系统，他在学术意义上有很大的影响。
1.2人体红外感应系统国内外研究现状及发展趋势
20世纪80年代热释电红外传感器在我国如火如荼的发展了起来，这是一种新型的高灵敏度探测元器件。这种高灵敏度元器件和传统元器件相比，不需要通过接触才能获取信息。它可以通过非接触的方式来探测出人体所辐射的红外热量。这种传感器能够把感测到的人体热量转换成电压信号输出。通过一些处理，这些电压信号可以驱动各种控制电路。例如，一些电源的开关控制，环境的自动检测，资源的自动探测，安防报警。
虽然说人们对热释电红外传感器的研究已达30年，但是没有办法在保证探测器灵敏度的同时来保证它的准确性。在一些外界因素的影响下，它对信号的识别准确率会有一些下降，因此误报警率就比较高。所以该技术应用在智能安防小区到了瓶颈。之所以会产生很高的误报警，是因为对PIR传感器输出的红外信号进行正确的分析，对信号中的一些重要信息不能有效发掘。仅仅通过采用设定信号幅度阈值，触发脉冲记时等简单的方式，导致探测器报警错误率较高，对产品的推广有很大的影响。
随着计算机技术，电子信息技术的飞速发展，智能化算法，微处理技术的发展，2006年在韩国釜山国立大学研发了基于热释电红外传感器（PIR）阵列的室内位置监测系统。众所周知的德国西门子公司推出了PIA入侵探测器，该探测器采用了先进的数字化信号处理技术和智能化数据分析方法，大大的降低了误报警率，能够有效监测到监测范围内的人体活动情况，而且它的抗干扰能力极强，各项性能也十分可靠。美国公司SUREN最新推出了一款更高性能的探测器，它主要是在电路和信号处理方面做了改进，最主要的是在透镜方面有了突破，使得其性能大大的提高。这些产品无疑会对国内的一些安防产品产生巨大的冲击。
第二章 人体红外感应系统分析
2.1红外感应基本原理
人们通过眼睛看到的光叫做可见光，它的波长为380nm到750nm,通过波的长短来对他进行排序，从短到长排序依次为：紫光蓝光青光绿光黄光橙光红光。然而自然界当中存在一种光，他的波长比红光还要长，我们把它叫做红外光，也通常叫红外线。通过人的肉眼是无法看到红外线的。在自然界当中，只要有温度的物体就会辐射出红外线，只不过不同物体所辐射出的红外线的波长不一样。通过实验结果可以得知，人体所辐射的红外线波长大概在10000nm左右，因此把握住人体红外波长的这个特点，我们研究出一种能够探测人体辐射红外线，与此同时能够把不需要的光波去除，这种发明就是人体红外感应器。
人体红外感应器就是利用热释电效应原理制作的一种感应器，这种感应器随着温度的变化能够产生不同的电荷。通常人们用用公式表示为：△Ps=P△T，该式中，△Ps为自发式极化强度变化量，△T为温度的变化，P为热释电系数。
热释电效应最早在电气石晶体Na，Ca，Mg，Fe，Si中被人们发现，该晶体属三方晶系，和压电晶体一样，晶体存在热释电效应首先要自身具备自发式极化来作为前提，也就是说要在某个方向上存在着固有的电矩，但是压电晶体不一定要存在热释电效应。人体活动通过传感器所呈现出来输出的信号是一个完整波形，这个时候我们用信号放大器把该信号放大，再用示波器来观察，此时我们所观察到的就是一个正脉冲和一个负脉冲。通过这种方式来达到探测人体是否存在的目的。所以我们可以把红外热释感应器应用到人体感应控制方面，并且把红外防盗和红外控制一体化，这样就扩大了人体红外热释感应器的应用范围。
目 录
第一章 绪论 1
1.1人体红外感应系统的研究意义 1
1.2人体红外感应系统国内外研究现状及发展趋势 1
第二章 人体红外感应系统分析 3
2.1红外感应基本原理 3
2.2红外感应系统组成 3
第三章 硬件设计 5
3.1介绍基本模块 5
3.2单片机硬件系统模块介绍 7
3.3介绍人体热释红外模块 10
3.4OLED屏幕显示模块 13
3.5LoRa技术 14
第四章 软件设计 18
4.1主函数程序设计 18
第五章 调试及问题解决 21
5.1调试界面 21
5.2程序调试的主要方法 23
5.3问题及问题解决 23
结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
附录Ⅰ 总电路图 28
附录Ⅱ 实物图 31
附录Ⅲ 部分源程序 32
第一章 绪论
1.1人体红外感应系统的研究意义
群众的生活水平日益水涨船高，科技技术的水平也得到高速发展，安全问题也日趋引起关注。人们对自己的生活环境的安全性有了更高的要求。一些人由于工作时间繁忙，大多数时间不在住所，一些仓库夜晚处于无人看守状态，这样给了犯罪分子有了可乘之机，给家里带来巨大的损失。像防盗门，防盗窗这些传统机械式家具防御设备，虽然起到一些防御作用，但意义上这些安防手段达不到人们想要的效果。随着时代的发展，科技水平的进步，犯罪分子的作案手段在有了智能技术加持后变得更加隐蔽，所以把红外感应结合到防盗系统中就显得十分的必要 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
。因此要设计一款智能安防系统中的人体红外感应系统。
智能安防系统和传统安防系统相比优势非常的明显，相比较而言成本更加低，更加的智能，更加的符合现代化。传统安防误报警率很高，然而智能安防系统几乎不存在这个问题。红外线报警系统能够自动监测发生在布放范围内的非法入侵发出的报警信号，并且把所收集到的报警信息发送到用户终端。充分利用红外探测的LoRa安防系统可以更好地满足未来对于安全防护系统提出的更高的要求。在智能安防系统中，可利用面最广的是人体红外感应系统，他在学术意义上有很大的影响。
1.2人体红外感应系统国内外研究现状及发展趋势
20世纪80年代热释电红外传感器在我国如火如荼的发展了起来，这是一种新型的高灵敏度探测元器件。这种高灵敏度元器件和传统元器件相比，不需要通过接触才能获取信息。它可以通过非接触的方式来探测出人体所辐射的红外热量。这种传感器能够把感测到的人体热量转换成电压信号输出。通过一些处理，这些电压信号可以驱动各种控制电路。例如，一些电源的开关控制，环境的自动检测，资源的自动探测，安防报警。
虽然说人们对热释电红外传感器的研究已达30年，但是没有办法在保证探测器灵敏度的同时来保证它的准确性。在一些外界因素的影响下，它对信号的识别准确率会有一些下降，因此误报警率就比较高。所以该技术应用在智能安防小区到了瓶颈。之所以会产生很高的误报警，是因为对PIR传感器输出的红外信号进行正确的分析，对信号中的一些重要信息不能有效发掘。仅仅通过采用设定信号幅度阈值，触发脉冲记时等简单的方式，导致探测器报警错误率较高，对产品的推广有很大的影响。
随着计算机技术，电子信息技术的飞速发展，智能化算法，微处理技术的发展，2006年在韩国釜山国立大学研发了基于热释电红外传感器（PIR）阵列的室内位置监测系统。众所周知的德国西门子公司推出了PIA入侵探测器，该探测器采用了先进的数字化信号处理技术和智能化数据分析方法，大大的降低了误报警率，能够有效监测到监测范围内的人体活动情况，而且它的抗干扰能力极强，各项性能也十分可靠。美国公司SUREN最新推出了一款更高性能的探测器，它主要是在电路和信号处理方面做了改进，最主要的是在透镜方面有了突破，使得其性能大大的提高。这些产品无疑会对国内的一些安防产品产生巨大的冲击。
第二章 人体红外感应系统分析
2.1红外感应基本原理
人们通过眼睛看到的光叫做可见光，它的波长为380nm到750nm,通过波的长短来对他进行排序，从短到长排序依次为：紫光蓝光青光绿光黄光橙光红光。然而自然界当中存在一种光，他的波长比红光还要长，我们把它叫做红外光，也通常叫红外线。通过人的肉眼是无法看到红外线的。在自然界当中，只要有温度的物体就会辐射出红外线，只不过不同物体所辐射出的红外线的波长不一样。通过实验结果可以得知，人体所辐射的红外线波长大概在10000nm左右，因此把握住人体红外波长的这个特点，我们研究出一种能够探测人体辐射红外线，与此同时能够把不需要的光波去除，这种发明就是人体红外感应器。
人体红外感应器就是利用热释电效应原理制作的一种感应器，这种感应器随着温度的变化能够产生不同的电荷。通常人们用用公式表示为：△Ps=P△T，该式中，△Ps为自发式极化强度变化量，△T为温度的变化，P为热释电系数。
热释电效应最早在电气石晶体Na，Ca，Mg，Fe，Si中被人们发现，该晶体属三方晶系，和压电晶体一样，晶体存在热释电效应首先要自身具备自发式极化来作为前提，也就是说要在某个方向上存在着固有的电矩，但是压电晶体不一定要存在热释电效应。人体活动通过传感器所呈现出来输出的信号是一个完整波形，这个时候我们用信号放大器把该信号放大，再用示波器来观察，此时我们所观察到的就是一个正脉冲和一个负脉冲。通过这种方式来达到探测人体是否存在的目的。所以我们可以把红外热释感应器应用到人体感应控制方面，并且把红外防盗和红外控制一体化，这样就扩大了人体红外热释感应器的应用范围。
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