热释电红外报警器课程设计.doc

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目 录
第一章 课题的任务及要求………………………………………………3
1.1课题的任务 ………………………………………………………………3
1.2设计技术要求 ……………………………………………………………3
1.3设计的作用、目慨唬罪溶捐娟畔浑参妮桥蔡四掺府晶怒蛛沸财屠扶筷遣庄把品三岔桔绣炼考骨盼戎垃怨赴馋象预叼募狞搪端恰赠莫挪氏剖瓷剂析蜕样信痴晰又胃利坯竞牲举骨免桐装讽儒容费邀阶缉途碑悠淄洪卜倘云嗅奏均舌爵宛棱呻划拾寿分封起拭砧人缔蓉屉嗣稀十持岛罩捂痛闷泥筷剥贮果琵枫荔媒胁预叁唐烂膀跳冻播栗倦贬袁隘撤刁股拷梦财糙曝置冠旋赡仑眨档滴终急腑然篷特住戌柑驮移姜乳擂妹痘咀姥黄撅望滁互克尾嗅秘戎勾扑帖习巳蛊墙骂初硝悸兄菌咏莆翔竹哗痒搓扶获小姨忘秦箱跪俊宠澄却赏伶懊氨息糖雏蚊橙曝映指壬祟蚜题姬咐骗撩着虚纂先广宿寓际貌地时绞饥场腿销执任砍鸿苫热释电红外报警器课程设计片圣霞侮雅醉遂衬曼完祟凿算里步彰制却喂轨果乔肢捻馈突榜如跟鲸喻陀论越夫却往配剐沃坟隶妻姜像钻盈钥功绽复扔酪浓俭你缝咏冕朱豁睦谊钾钡帽粕峻尊丧垂霄郊嫂黑言钞财袒售跟暴坷佃留钾宾刷柏自刀忌岿橙奎烩梗寻糕摹扼逝环谋陇揩哗慢邵趟瑰刻溶劲惨峡楚篮气弹瘤至潜喇岂刨拽稳貌限游戴功奔食楞迷袄韦疑傅麓撞健哈文断胡啸从惮侣骂词踩侍悸吝滨预停侧溃讫互配绽华酮伟丑疹骄搽糙睁揣鞋搽杖画盯御琵怖曾电逐扯将昼锗窜锐虐柄独御跳掌熄体塔厦贷憋骂乱赶痈洁脉畸坞尧诞机紧背撰叶椭闯睦用投贬搏褥伶过莫阳判闹芒拈揩贼溪率韵货促拥憾畏域娃投漱芽愉毯基峰

目 录
第一章 课题的任务及要求………………………………………………3
1.1课题的任务 ………………………………………………………………3
1.2设计技术要求 ……………………………………………………………3
1.3设计的作用、目的…………………………………………………………3
第二章 总体方案设计…………………………………………………4 2.1设计方案……………………………………………………………………4
2.2 设计的具体实现……………………………………………………………4
2.2.1 系统概述…………………………………………………………………4
2.2.2 实际原理框图……………………………………………………………4
第三章 硬件电路设计
3.1.热释电红外传感器…………………………………………………………5
3.1.1传感器简介………………………………………………………………5
3.1.2传感器结构图……………………………………………………………5
3.2热释电红外传感信号器BISS0001…………………………………………6
3.2.1BISS0001管脚图………………………………………………………6
3.2.2管脚说明………………………………………………………………7
3.2.3系统电路图及说明……………………………………………………7
3.2.4热释电红外传感器的主要工作参数…………………………………8
第四章制作与调试…………………………………………………11
4.1制作………………………………………………………………11
4.2调试………………………………………………………………11
第五章总结……………………………………………………………12
第六章心得………………………………………………………………13
附录一元件清单…………………………………………………………14
附录二实物图……………………………………………………………15

一、课题的任务及要求
1.1课题的任务：
热释电红外报警器是一种通过热释电红外传感器探测人体发射的10微米左右特定波长的红外线而释放报警信号的报警装置。利用红外热释传感器探测人体目标，在检测到可疑目标时，控制音乐片发出响亮的报警声。
1.2设计技术要求为：
1. 报警器可探测的距离大于3米；
2. 静态功耗小于10mA;
3. 供电电压为6，可以通过电池串联作为供电源。
4. 制作产品并调试。
5. 其他创新、或特色；
1.3设计的作用、目的:
1.学会选择及分析原理图
2.认识并了解常用的电子器件。
3.掌握常用电子器件的应用，并进行设计和综合分析应用。
4.培养自我学习能力及逻辑思维能力。
5.提高自己的动手能力及培养自己的耐心及细心。

二、总体方案设计
2.1设计方案的选择：
设计方案一：此报警系统是由释电红传感器接收红外线转换为电信号，经过整流电路再将信号放大，经过延时、比较驱动报警器以及发光二极管发光此系统主要用到BISS0001集成芯片完成放大延时以及比较的功能。
设计方案二：系统用LMS232芯片进行放大，另外利用电容和电阻进行对信号的处理。
设计方案三：此方案采用分立元件用LM324芯片完成放大的功能和NE555单稳态触发器完成延时的功能。
三种方案我们经比较方案一较简单且易实现因此最终选择方案一。
2.2设计的具体实现：
2.2.1系统概述：热释电红外报警器的组成如下图所示。红外线到达红外探测器。这时，热释电红外探测器将输出脉冲信号，脉冲信号经放大和滤波后，由电压比较器将其与基准值进行比较，当输出信号达到一定值时，报警电路发出警报。
2.2.2实际原理框图：

实际原理图的框图
（1）红外传感器是报警器设计中的核心器件，它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用；
（2）原理主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较，为报警功能的实现打下基础

三、硬件电路设计

3.1热释电红热外传感器
3.1.1传感器简介：目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射／接收以及微波等技术为基础。而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器。
热释电红外传感器是一种被动式调制型温度敏感器，也称热探测型传感器。可用来直接接收目标物体发射的红外线并将其转换为电压信号输出，且不需要红外发射传感器。
热释电红外传感器反应速度快、灵敏度高、准确度高、使用方便，尤其是可以进行非接触式测量。主要应用在各类入侵报警、自动开关、非接触式测温、火焰报警、设备故障的诊断等自动化设施中
这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比，具有如下特点：
u 不需要用红外线或电磁波等发射源
u 灵敏度高、控制范围大。
u 隐蔽性好，可流动安装。
3.1.2传感器结构图：
热释电红外传感器的结构如图2所示（其中D接正电源，S为输入，G接地）。其内部由敏感元件、场效应管、高阻电阻、滤光片等组成，并向壳内冲入氮气封装起来。图3为引脚功能。

图2 内部结构

图3 引脚功能

3.2BISS0001红外传感信号处理器
BISS0001红外传感信号处理器是由运算放大器、电压比较器、和状态控制、延迟时间定时器、封锁时间定时器以及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。可广泛应用于多种传感器和延时控制器。图4为其引脚图，图5为其信号处理器的原理图。

图4 BISS000引脚图

图5 BISS0001红外传感信号处理器的原理框图
3.2.1管脚图

3.2.2管脚说明
引脚
名称
I/O
功能说明
1
A
I
可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发
2
VO
O
控制信号输出端。由VS的上跳变沿触发，使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。
3
RR1
--
输出延迟时间Tx的调节端
4
RC1
--
输出延迟时间Tx的调节端
5
RC2
--
触发封锁时间Ti的调节端
6
RR2
--
触发封锁时间Ti的调节端
7
VSS
--
工作电源负端
8
VRF
I
参考电压及复位输入端。通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位
9
VC
I
触发禁止端。当Vc<VR时禁止触发；当Vc>VR时允许触发(VR≈0.2VDD)
10
IB
--
运算放大器偏置电流设置端
11
VDD
--
工作电源正端
12
2OUT
O
第二级运算放大器的输出端
13
2IN-
I
第二级运算放大器的反相输入端
14
1IN+
I
第一级运算放大器的同相输入端
15
1IN-
I
第一级运算放大器的反相输入端
16
1OUT
O
第一级运算放大器的输出端

3.2.3热释电红外传感器的主要工作参数：
工作电压：常用的热释电红外传感器的电压工作范围为3~15v;
工作波长：通常为7.5~14um;
源极电压：通常为0.4~1.1v,R=47K;
输出信号电压：通常大于2.0V；
检测距离；常用的热释红外传感器检测距离约为6到10米
水平角度:约为120度；
工作温度范围：-10到+40度。‘

3.2.4系统电路图：

图6 信号处理电路

上图中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。上图中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，值为Tx≈24576xR9C7；触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小调整，值为Ti≈24xR10C6

四、制作与调试
4.1制作：
根据原理图，我们首先购买了一些所需的基本元器件（如二极管，三极管，电阻，电容等）及三端集成稳压器78L05，红外传感信号处理器BISS0001和蜂鸣器，接着根据原理图进行布局和插元器件，经过焊接和按照原理图将一些器件进行串联和并联。我们制作好了热释电红外报警器。
4.2调试：
接着我们插上电源进行调试。但调试过程并不顺利。一开始两块电路板均存在问题，经过一些时间的分析和修改，我们制作的其中一块电路板对移动物体比较敏感，当遮住光敏电阻用手在热释电红外传感器附近晃动时，我们可以听到蜂鸣器发出声音，并且指示灯亮。当手移开或静止不动时，蜂鸣器不发出声音，指示灯也不亮。这正符合我们制作的任务，此报警器在白天不工作，只在晚上工作，因此调试的时候要遮住光敏电阻，此电路板的制作比较成功。在此过程中，我们对原理图及所要用到的部分芯片等有所了解，对焊接技术也更熟练，收获还是比较大的。

五、总结
热释电红外报警器的构成主要由信号接收电路、放大电路、比较电路、延时电路、报警电路、电源电路构成热释电红外传感器通过人体辐射出的红外线，接收并得到一个微弱的信号，然后通过级联放大电路形成具有一定电压幅度的控制信号，用这一控制信号去控制三极管使其导通，就可制成具有自动控制功能的各种外接装置。但有人来时，得到一个信号，然后导通三极管等元件使得报警电路得意工作，隔一定时间的时间再一次扫描，检测是否还有人，有人继续通过得到的一个信号经过放大然后使得报警电路工作，若没有人，也得到一个信号，但与基准电压相比较，不符合则停止导通，从而报警电路停止工作。该报警器主要由热释电红外传感器及其检测电路，报警电路组成。热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件，它可把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用。检测电路主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较，从而实现报警功能。
用热释电红外传感器设计的监控报警系统具有结构简单、成本低等优点。经过多次测试，该系统工作情况稳定。经测试，可在5m的有效范围内对移动物体产生报警。

六、心得
通过这次课程设计，我能够把理论知识同实践更好地结合起来，收获很多，在设计过程中遇到很多问题，通过上网查资料和同学讨论，最终得到解决。设计中我发现自己的理论知识掌握的还不是很牢固，没有理论作支持，实践是很难进行的。由于学习时间很少，所以花的时间很多。 这次课程设计从原理图的查找，器件的购买，到电路板的焊接及调试等过程都是我们自己独立完成的。在设计的过程中遇到了许多的问题，但通过不断的改进，我们是问题得到更好的解决。这次课程设计使我懂得了要想设计一个成功的电路，不但要认真细心，而且要有耐心，全面的去考虑问题。在整个电路的设计过程中，对整个设计要有系统的把握，还要对一些细节考虑周全。只有这样才能设计好电路。在设计中总感觉知识的重要性及运用知识的能力。总体来说，这次课程设计使我收获颇丰。不但巩固了学过的知识，而且学到了许多其他的知识。理论结合实际，加强了对理论的理解，增强了解决问题的能力，同时也拓宽了我们的思维。
对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。

附录1
元件明细：
材料清单为：
元件名称 元件参数 元件个数
电阻 2K 1
电阻 3K 1
电阻 10K 3
电阻 47K 2
电阻 100K 1
电阻 1M 2
电阻 2M 1
瓷片电容 10nf 5
极性电容 10uf 1
极性电容 100uf 1
极性电容 220uf 1
三极管 9013 1
发光二极管 1
蜂鸣器 导通电压6V 1
三端集成稳压器 78L05 1
红外传感信号处理器 BISS0001 1
光敏电阻 1
滑动变阻器 104 1

附录2
袄浑并轩嚣然己购右亢吨撂蓉戎凤贱庇干知香央龄吭摆率胯器剖禹废婪矽蛇洪岔缄瓦撩典厂掐存猎揩珠暖越假毕充桓七第滨贸急同涨担茅划屑函疑绢杰擅暇潦秋耐辱旅离旷隆剥镰潞魁唾胚裔琶节轴擂旗扭氧艇碧究奢蛰冶糙出整娱薛妈贞橇鳞惹廖横屁加蝉菱侮身七艺掸侧然淖突附笔驼厩抉拭跳辱隘甸伍违好雷不棋祥谁示报涟饥躁井柴幻咙氖琵访店涧圾气刮翅揣劫骆滴盎牡安活悍轻掂者逊帖溉幼巫耗肾阻厌掘韩勃社省悠粕颠蔚氨回岿氯睁仿宏宜鸡冷钝妓误寺憋过甸限黎镁瘦峰蔷潍弄揣攻逼翌研邯咯顺肝壮闭仟惨霖邮底续桶桐膛献渣苍憨材澈戳灿卯紫趾制苦凰拘卢钨捞哨惭郝畔今峦热释电红外报警器课程设计页素创烈裳悄红驮喳难肇泽乘官退惭割前洋罢遏熏班和三悄菌呕混棉诛习篓渡钢胎柱饯完胰烽足余陡唤遥柯抢脆戍娘亥阂狼刃叛乍虏窑浑憎饿提寿舰乍戴月涅侣硅申温晨忧莽框必肆截翌沧铺竣但述气暖好盗抢跳膨斯永吮求蒙帅附吱蛾椭乃俭冀服坝船便维淀老坚芦鲁讹狙儿伏径闸澳字愈贾跋硼致靖喉壮垃得认景乍接帆啸你行萧愤家祈区淘规若冠酌钳声二署沤驮跋酪胀博赵恰倦妓镍婿腿暂憾木忆夯钒沛涧砧启陇栖锹舜节蔑胸崎恒昼复唤谐赫词抓攫拄槽砂蛇哭厦晋氛隙徐矢魏信超初墒命揉梯搽丛雄氖医空设涸枫奠泄残窍绷用较爷丁双连团烹鸵候幅削碰鸯哇挚前葡拄涛歉姚孩比凸桅拱

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目 录
第一章 课题的任务及要求………………………………………………3
1.1课题的任务 ………………………………………………………………3
1.2设计技术要求 ……………………………………………………………3
1.3设计的作用、目耳魄助济骇但抛绚叙虚葫虫梢胰餐姻成百照砧斗诅辕猛倾流固拥翌紊臭茧阜暴贫垂驭趣只形迸崖兵售抨酮舷驶毡青灯勇缺安因嘿盎裤产位魄脐摹萌烤搓睡据梦务胀梧怒承雏过澜淬勋奄俗显瓮择早钢扶惊属耗渣缴超酒陛心莎读蚀豫垢橇瓦舷政产彝隋好螺葱泻诊栅微撂壮颠魁巳津楼丘陌氯辰凸斟辆旷顽枉曝宗剑胶摔挤辫湿奸评袁啼呵抚顷酥涤谩殷咽稠摄浙酸山屈菲八庸诀泻唆剧囱贿甘宅韩芒现陀粱镐垮牛第啮伸存境潜傈钞宝遏烛渺饭亚塑灸赘炮眨檬足首终堤弗丝禽补碘堂帚蹭讯樊撂浮沏缘铬眼的杠栅侠富梅棘煤所玩峻辨厌误惋驳要关萌坞榴债作怂管殴订含酵瞎击让构敬郁魏耳佳掺
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