【正文】 ........................................................................................ 28 仿真工具簡介 ...................................................................................................................... 28 仿真流程圖 .......................................................................................................................... 28 繪制原理圖 .......................................................................................................................... 29 仿真結(jié)果分析 ...................................................................................................................... 30 5 結(jié)論 ......................................................................................................................................... 33 參考文獻 ....................................................................................................................................... 34 致 謝 ....................................................................................................................................... 35 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 本文在掌握熱 釋電紅外傳感器的基本原理和基本模擬電路、數(shù)字電路知識原理（包括與非門， D 觸發(fā)器，三極管，電容，電阻，揚聲器等）的基礎(chǔ)上，介紹了一種新型的實用的紅外探測模塊 HN911 以及雙 D 觸發(fā)器 CD4013 的常見應(yīng)用情況。在此基礎(chǔ)上，運用它們設(shè)計一個置于店鋪門口的用于迎接顧客的紅外感應(yīng)式門鈴。它可根據(jù)顧客的進出情況作出不同的反應(yīng)。設(shè)計完成后使用 Protel 對其作了仿真，結(jié)果較為理想，外界干擾不大的情況下基本不會誤報，但揚聲器發(fā)聲的持續(xù)時間較理論值稍短 秒，誤差 9%，但不影響電路工作。 論文主要研究了紅外感應(yīng)技術(shù)在日常生 活中的典型應(yīng)用，即感應(yīng)式門鈴。通過對它的研究，掌握紅外 傳感器 的基本原理，電路設(shè)計制作流程以及常用元器件的應(yīng)用情況。 研究結(jié)果表明：本文敘述的電路設(shè)計方案能達到預(yù)想的效果，當(dāng)人進入時，揚聲器立即發(fā)出問候語，而離開則不提示，并且可以進行功能拓展。 本文特色在于：電路結(jié)構(gòu)簡單，原理易懂，容易制作，并有一定的功能拓展性?？傮w而言，本文對于理解感應(yīng)式門鈴的原理與設(shè)計，進一步深化理論知識，提高動手實踐能力都具有一定的參考價值。 關(guān)鍵詞： 感應(yīng)技術(shù) ； 熱釋電紅外傳感器 ； D 觸發(fā)器 ； 紅外感應(yīng)式門鈴 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） II Abstract The paper is based on grasping the pyroelectric infrared sensor’s basic principles and basic analog circuits, digital circuit theory of knowledge (including nongate, D flipflop, transistors, capacitors, resistors, speakers, etc.). Then it introduces a new infrared detection module HN911 and the mon usage of the D flipflop—CD4013. On this basis, using them to design a infrared sensing doorbell which places shop’s door to meet customers. According to case that customers’ pass in and out, it can make different reaction. Final, we use Protel to simulation experimental test. The simulation result shows that the design has good effect. There is no mistake if only a little outside interference. But the continuous sound time of speaker is shorter than the theoretical value of seconds, error of 9%. It does not affect the circuit. The paper mainly studies the typical application of infrared sensing technology in the daily life—sensing doorbell. Through this research, we should master the basic principle of infrared sensing technology, circuit design process and ponents application. The results show that this paper describes the circuit design to achieve the desired requirements. Ones the people entering the shop, the speaker immediately issued greeting. And the doorbell isn’t prompted when the people leave. The characteristics of this paper is: a simple circuit structure, easy to understand the principles and produce, have functional development. Overall, this paper describes the circuit design can meet the design requirements. For beginners to understand sensing doorbell, further deepening the theoretical knowledge and improve practical ability with a certain value. Key Words: Sensing technology 。 Pyroelectric infrared sensors 。 D flipflop 。 Infrared sensing doorbell 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒論 課題研究的背景及意義 門鈴歷史悠久，現(xiàn)代社會最常見的是電子門鈴。早期 門鈴的作用就是單純地提醒主人有賓客來訪，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，門鈴的類型開始多樣化，功能作用也開始轉(zhuǎn)變。門鈴的類型由有線門鈴發(fā)展為無線門鈴，由單純的音樂門鈴發(fā)展到對講門鈴，遙控門鈴，可視門鈴等。門鈴的作用也由單向的提示主人發(fā)展為雙向的既可提醒主人又可歡迎客人（即賓客也可以聽到悅耳的音樂或歡迎語音），既可迎賓又可防盜報警。感應(yīng)式門鈴就是 在這種探索研究中產(chǎn)生的。 感應(yīng)式門鈴又稱迎賓器，是近年才有的常用于商鋪，寫字樓，工廠起迎賓防盜作用的電子產(chǎn)品。感應(yīng)式門鈴的前身是電子防盜報警器 ， 事先人們用它來防盜的，但后來因為電子防盜報警器發(fā)出的聲音是刺耳的報警聲，對進店的顧客產(chǎn)生消極的影響，后來演變成比較悅耳的聲音，特別是叮咚聲，您好，歡迎光臨等音效備受用戶的青睞，顧客一進門就報出歡迎語音，起到了禮貌問候 的作用 ，從而做到提醒店員有人進店和迎賓的雙重作用。 感應(yīng)式門鈴的研究主要是集中在如何使其感應(yīng)更靈敏，感應(yīng)更準(zhǔn)確，功能更完善，價格更低廉等方面，目的就是讓感應(yīng)式門鈴在各種應(yīng)用場合中完美地起到迎賓、醒主和防盜報警作用。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前感應(yīng)式門 鈴主要分光感應(yīng)式和紅外感應(yīng)式。光感門鈴是利用人體反射光線，光敏電阻得到足夠大變化的光線，電路產(chǎn)生變化電流觸發(fā)電路，靈敏度跟物體反射率有關(guān)。但光感門鈴 受 環(huán)境光照度 的影響 ，黑暗情況下不能正常使用。常見紅外感應(yīng)式門鈴使用熱釋電紅外傳感器，本身不發(fā)射任何信號，當(dāng)接收到人體輻射的特定紅外線中心波長信號時，才會觸發(fā)電路。 光感應(yīng)式的價格便宜，但是誤報率高，因為它的傳感核心是光敏電阻，光敏電阻對可見光大部分波長都反應(yīng)變化，故光線變化可能會觸發(fā)門鈴反應(yīng)。紅外感應(yīng)式的相比價格較高，但優(yōu)點 是 誤報極少，加上前面的菲涅爾透鏡窗口， 從而將誤報率降至最低。紅外式采用先進微電腦制造技術(shù)，無論白天黑夜都可正常使用，即可做門鈴使用，也可做獨立報警器使用。紅外感應(yīng)式門鈴性能卓越，節(jié)能易用，靈敏度強，更適合市場的需要，更貼近消費者的生活內(nèi)容，辦公寫字樓、家居、商店、工廠等各種場合均可使用，帶來方便之余，更帶來意想不到的快樂和安全感。 總的來說，感應(yīng)式門鈴目前的技術(shù)比較成熟，功能也較為完善，成本不高，并且由于通 常市面上的感應(yīng)式門鈴都兼迎賓及報警兩用，因此應(yīng)用場合也較為廣泛 [1]。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 課題研究的主要內(nèi)容 本次課題研究內(nèi)容就是要根據(jù)現(xiàn)有 的已市場 化的 感 應(yīng) 門鈴的 制造原理 ，在掌握感應(yīng)技術(shù)，特別是紅外感應(yīng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用紅外探測模塊加上必要的芯片及元器件，設(shè)計一個簡易實用廉價的感應(yīng)式門鈴。要求重點在于掌握 設(shè)計 原理，并將書本所學(xué)與實際結(jié)合起來，提高實踐能力，熟悉 電路設(shè)計 的基本流程與方法，熟悉常用電子元器件、芯片的參數(shù)并能熟練使用它們，熟練運用 Protel 軟件對電路進行仿真。通過研究設(shè)計感應(yīng)式門鈴，熟悉感應(yīng)探測技術(shù)的具體應(yīng)用，為以后的科研和制作積累經(jīng)驗。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 2 感應(yīng)式門鈴的基本原理 當(dāng)今社會感應(yīng)技術(shù)發(fā)展迅速，目前常用的感應(yīng)技術(shù)有紅外感應(yīng)，壓力感應(yīng)，電感應(yīng) ，磁感應(yīng)，光感應(yīng)，熱感應(yīng)，微波感應(yīng)，氣體感應(yīng)等等。各種不同的感應(yīng)技術(shù)都有各自的應(yīng)用領(lǐng)域，而且呈現(xiàn)越來越廣泛的趨勢?？偟膩碚f，感應(yīng)技術(shù)的基本原理就是自動對特定的外界信號（包括物理、化學(xué)、生物等方面的各種信號）產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)。 本文感應(yīng)式門鈴用到的感應(yīng)技術(shù)主要是紅外感應(yīng)，而紅外感應(yīng)技術(shù)就需要用到紅外傳感器。感應(yīng)式門鈴就是通過紅外傳感器探測人體紅外信號，繼而經(jīng)過一系列電路的判斷與控制，達到使揚聲器發(fā)聲的功能。 熱釋電紅外傳感器 紅外傳感器的類型 比較及選用 紅外傳感器可分為兩類：主動式紅外傳感器和 被動式紅 外傳感器。下面對這兩種傳感器的基本情況分別加以介紹，再結(jié)合本課題的設(shè)計要求，選擇一種最合適的紅外傳感器類型進行課題研究 。 （ 1）主動式紅外傳感器 主動紅外 傳感 器由紅外發(fā)射機、紅外接收機組成。分別置于收、發(fā)端的光學(xué)系統(tǒng)一般采用的是光學(xué)透鏡，起到將紅外光束聚焦成較細(xì)的平行光束的作用 ， 以使紅外光的能量能夠集中傳送。紅外光在人眼看不見的光譜范圍，有人經(jīng)過這條無形的封鎖線，必然全部或部分遮擋紅外光束 ， 接收端輸出的電信號的強度會因此產(chǎn)生變化，從而啟動 后續(xù)電路進行工作 。主動式紅外 傳感 器遇到小動物、樹葉、沙塵、雨、 雪、霧遮擋則不應(yīng) 輸出有效信號 ，人或相當(dāng)體積的物品遮擋將 輸出有效信號 。由于光束較窄，收發(fā)端安裝要牢固可靠，不應(yīng)受地面震動影響，而發(fā)生位移引起誤報，光學(xué)系統(tǒng)要保持清潔，注意維護保養(yǎng)。因此主動式 傳感 器所探測的是點到點，而不是一個面的范圍。其特點是探測可靠性非常高。但若對一個空間進行布防，則需有多個主動式 傳感器 ，價格昂貴。主動式 傳感 器常用于博物館中單體貴重文物展品的布防以及工廠倉庫的門窗封鎖、購物中心的通道封鎖、停車場的出口封鎖、家居的陽臺封鎖等等。 主動式紅外 傳感 器有單光束、雙光束、四光束之分。以發(fā)射機與接收機 設(shè)置的位置不同分為對向型安裝方式和反射式按裝方式，反射型安裝方式的接收機不是直接接收發(fā)射機發(fā)出的紅外光束，而是接收由反射鏡或適當(dāng)?shù)姆瓷湮铮ㄈ缡覊Α㈤T板表面光滑的油漆層）反射回的紅外光束。當(dāng)反射面的位置與方向發(fā)生變化或紅外發(fā)射光束和反射光束之一被阻擋而使接收機無法接收到紅外反射光束