1、 课程设计报告课程设计报告 设计题目：人体遥感灯光/门铃 2012 年 5 月 传感器课程设计报告 2 1.设计背景设计背景 随着社会的进步，人们对家居生活安全性的要求也越来越高，各种防盗探测 器应运而生。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因而在防盗、 警戒等安保装置中得到了广泛的应用。 此外， 随着半导体技术和新型材料的发展， 热释电红外探测器的防误报能力、控制范围与可靠性都有了很大程度的提高，可 以满足多数环境下的使用要求，因此，在防盗、报警、安全、自动控制等方面， 热释电红外传感器比其他类型的传感器应用更为广泛。 本次设计总体背景被设计为防盗报警系统电路。 利用热释电红外传感
2、器探测 人体移动产生的红外变化，配以相关的信号处理电路，达到自动报警的目的。 2.2.设计方案设计方案 （1）系统结构示意 （2）结构简述 当有人体进入传感器探测区域， 人体发出的红外线经由菲涅尔透镜吸收后， 送入热释电红外传感器。传感器根据人体远近以及移动快慢输出不同的电信号。 此电信号比较微弱，并且杂波较多，需要经过一定的放大滤波电路进行处理后才 可使用。可以根据需要报警的外部危险程度来确定一个电压比较范围，用以判决 报警与否。此报警信号送入报警驱动电路用以驱动报警模块，进行报警工作。设 计中，在信号延时的地方设置一个开关延时电路，目的是为了防止工作人员在打 开报警器电路时由于自身移动所造
3、成的错误报警。 这里也充分体现出了人性化的 思想。 人体移动人体移动 菲涅尔透镜菲涅尔透镜 传感器传感器 放大滤波放大滤波 电压比较器电压比较器 信号延时信号延时 驱动电路驱动电路 报警电路报警电路 基准电压基准电压 开关延时开关延时 传感器课程设计报告 3 3.3.电路原理图电路原理图设计设计 （1）原理图示意 （2）原理图简述 A. 前置放大滤波电路 由于热释电红外传感器的输出信号十分微弱， 因此设计性能优异的前置放大 电路就显的尤为重要。此部分电路的核心为三片 LM358 运算放大器，采用级联方 式提高放大倍数。一级放大约 9 倍，二级放大约 100 倍，三级放大约 80 倍。在 三片放
4、大器之间穿插两个滤波电路。采用低通和高通串联的 RC 电路，有一定的 传感器课程设计报告 4 信号衰减作用，中心频率约为 1HZ。 （附：滤波电路仿真效果图） B.电压比较电路 此部分电路采用最为简单的单向运放电压比较器。 由前置放大电路产生的电 压信号送入比较器的负相输入端，当信号足够大，超过基准电压值则会输出一个 低电平。此基准电压是根据设定的报警门限所确定的可调值，也可以认为是调节 报警器的灵敏性。当没有信号输入时，比较器维持一个高电平输出。 传感器课程设计报告 5 C.信号延时&开关延时电路 此模块电路采用 NE555 芯片构成单稳触发器。前端芯片，由电压比较器输 出的低电平信号到来时
5、，前端 NE555 将会输出一个延时高电平脉冲，延时时间 约为 1.1RC=11 秒。后端芯片为 NE555 组成的开关延时电路，下面简述其原理。 接入电源后，与 2，6 引脚连接的 RC 开始进行充电工作。电容采用 10uF 极 性电容，正极接 Vcc，负极接 1M 电阻后接地。充电过程中，电容两端电压差不 断扩大，因而其负极端的电位由高电位逐渐降低，最后充电完成，电位达到接近 0，同样，充电时间约为 11 秒。在此 11 秒时间内，2 引脚作为后端 NE555 的输 入脚，一直接受一个减小的高电位，因而此 555 输出一直维持低电平。 注意到，后端输出脚 3 接入到前端 555 的 4 引
6、脚，即清零端。因此，在起初 的 11 秒时间内，前端 555 没有进入工作状态，故而无任何输出。待 11 秒延时完 成后，后端 555 的 2 脚跳变为低电平，才输出一个稳定的高电平送入前端 555 的 4 脚，前端 555 进入正常工作状态，等待前置电路的信号输入。 这样，电路就起到了开关延时的作用，避免了错误报警。 传感器课程设计报告 6 D.报警电路 由信号延时电路 3 脚输出的延时高电平信号送入报警电路，打通 9013NPN 型三极管 PN 结，LED 灯和蜂鸣器正负两端产生电压差，开始报警。而在没有信 号到来时，三极管处于截止状态，LED 灯和蜂鸣器一端接 Vcc，另一端相当于未 接入电路，因而报警器不会工作。 4.设计设计和调试中的和调试中的问题问题 （1）放大器芯片选择 起初设计时使用的是 LM324 放大芯片，结果发现放大情况比较糟糕。后来 通过查阅相关技术资料，得知 LM324 为正负双电源供电芯片，若是单电源，则 需要将运放正输入端偏置在 1/2Vcc。因此，我们换了放大器芯片的选择，改用 可单电源供电的 LM358 芯片。改变之后，发现放大效果
