【正文】 探測人體輻射為目標的，所以熱釋電元件對波長為 10μ m 左右的紅外輻射必須非常敏感。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號處理而報警。 熱釋電紅外傳感器的原理特性 熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應原理的熱電型紅外傳感器。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用 因而需要用電阻將其轉換為電壓形式 該電阻阻抗高達 104MΩ，故引入的 N溝道結型場效應管應接成共漏形式 即源極跟隨器 來完成阻抗變換。雙探測元熱釋電紅外傳感器的結構。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。 設計意義及要求 通過對紅外線報警器系統(tǒng)的設計與分析，用集成運放 LM32紅外傳感器、二極管等器件設計電路，可監(jiān)視幾米到幾十米范圍內(nèi)運動的人體，當有人在該范圍走動時發(fā)出報警信號。 圖 21 報警器電路的組成圖 1． 電源：通過交流電經(jīng)變壓器的變壓、橋式二極管的整流、電容的濾波、穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓得到 5V 的直流電壓。 比較器 傳感器 電源 基準電壓 指示電路 放大濾波 第 9 頁 共 31 頁 第 3 章 單元電路設計 電源電路設計 直流電源（ DC power）有正、負兩個電極，當兩個電極與電路連通后，能夠使電路兩端之間維持恒定的電位差，從而在外電路中形成由正極到負極的電流 來為電路工作提供能量 。晶體二極管的正反向特性曲線如圖 32 所示，即二極管具有單向導電性。如果將 RL 兩端接入示波器會觀察到如圖 34 的整流波形②。 在負載 RL 兩端并接上電容值較大的電解電容，如圖 33 所示，可將脈沖直流電過濾成較平穩(wěn)的直流電，稱為濾波。由于充電回路等效電阻很小，所以充電很快，電容 C 迅速被充到交流電壓的最大值 Umax。 LM317 的輸入最同電壓為 30 多伏，輸出電壓 電流 不過在用的時候要注意功耗問題注意散熱問題。 圖 35 穩(wěn)壓電路圖 第 12 頁 共 31 頁 典型線性調(diào)整率 %， 典型負載調(diào)整率 %。 圖 36 LM317 引腳 如圖 36 所示 1 腳為調(diào)節(jié)腳、 2 腳為輸出腳、 3 腳為輸入腳，其中 2 腳與散熱片的表面是連接的。 圖 37 反相交流放大器 第 13 頁 共 31 頁 放大器采用單電源供電 ,由 R R2 組成21U+偏置 ,C1 是消振電容。此電路輸入電阻為 Ri。其中的 R R2 組成 21 U+分壓電路 ,通過 R3 對運放進行偏置。 當去掉運放的反饋電阻時 ,或者說反饋電阻趨于無窮大時 (即開環(huán)狀態(tài) ),理論上認為運放的開環(huán)放大倍數(shù)也為無窮大 (實際上是很大 ,如 LM324 運放開環(huán)放大倍數(shù)為 100dB，既10萬倍 )。其電壓傳輸特性如圖 310示 。 圖 39 雙限電壓比較器 雙限電壓比較器的電壓傳輸特性如圖 310 示 。 通過以上對電路的分析與設計，最終完成了 5V 電源的設計，也了解了 LM317 芯片的功能與作用和橋式整流二極管的工作原理與整流過程。下面是報警電路的工作流程與及電路的參數(shù)計算過程 : 在 電路中采用 KP506B 型熱釋電人體紅外線傳感器，當人體進入該傳感器的監(jiān)視范圍時，傳感器就會產(chǎn)生一個交流電壓（幅度約為 1mV），該電壓的頻率與人體的移動速度有關 。電阻 R R7 將 A2 同相端偏置于電源電壓的一半 ,A2 的增益取決于 R R5，其大小為 Auf2 = 424720xx58 ????? RR 因此，傳感器信號經(jīng)兩級運放總共放大了 Auf1 Auf2 =112 （ 42） =4704 倍，當傳感器產(chǎn)生一個幅度為 1mV 交流信號時， A2 的理論輸出值為 。 當人體進入監(jiān)視范圍時，雙限比較器的輸入發(fā)生變化，當人體進入時 U33V,因此 A3輸出高電平， LED1 亮；當人體退出時， U32V，因此 A4 輸出高電平， LED2 亮。 另外，若利用 Uo 信號去控制報警器，還可以實現(xiàn)音響報警；若利用 Uo信號去控制繼電器或電磁閥，還可以實現(xiàn)自動門、制動水龍頭的自動控制。 圖 51 multisim 啟動界面 工程師們可以使用 Multisim 交互式地搭建電路原理圖，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設計和驗證，并對電路進行仿真。 2． 通過交互式 SPICE 仿真 , 迅速了解電路行為 。 第 19 頁 共 31 頁 Protel 99SE PCB 軟件介紹 Protel99SE 是應用于 Windows9X/20xx/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設計軟件，采用設計庫管理模式，可以進行聯(lián)網(wǎng)設計，具有很強的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個32位的設計軟件，可以完成電路原理圖設計，印制電路板設計和可編程邏輯器件設計等工作，可以設計 32 個信號層， 16 個電源 地層和 16 個機加工層。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關電路圖和零件庫的各種報表。 2． 電路仿真與 PLD 部分 電路模擬仿真系統(tǒng)（ Advanced SIM 99）、可編程邏輯設計系統(tǒng)（ Advanced PLD 99）、高級信號完整性分析系統(tǒng)（ Advanced Integrity 99） Protel 99SE 的功能特點： （ 1） 開放式集成化的設計管理體系 。 電源電路的仿真效果圖 如圖 53。 第 21 頁 共 31 頁 圖 55 報警效果圖 紅外線熱釋電傳感器采集到信號過一斷時間 (即開關 先閉合再斷開 )后， 表示有人闖入后離開即 發(fā)出報警信號 ，其仿真效果如圖 56 所示。在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán) ， 如圖 58。 KP506B 內(nèi)部功能圖如圖 510 所示 。與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。兩個信號輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 2． 真差動輸入級 。 6． 具有內(nèi)部補償?shù)墓δ堋? LM324 是四運放集成電路 ,它采用 14 腳雙列直插塑料封裝。Vi+（ +）為同相輸入端 , 表示運放輸出端 Vo的信號與該輸入端的相位相同。自 20 世紀 60 年代以來，集成電路得到了迅速發(fā)展，被廣泛的應用在各種電子線路中。 第 25 頁 共 31 頁 LM324 集成電路電路結構 集成運算放大器（簡稱集成運放）是用集成電路工藝制成的，具有很高電壓增益的直 接耦合多級放大器，它的基本結構是由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路四個部分組成。集成電路常用的檢測方法有在線測量法、非在線測量法和代換法： 1. 非在線測量：非在線測量潮在集成電路未焊入電路時，通過測量其各引腳之間的直流電阻值與已知正常同型號集成電路各引腳之間的直流電阻值進行對比，以確定其是否正常。用手持金屬鑷子依次點觸運算放大器的兩個輸入端（加入干擾信號），若萬用表表針有較大幅度的擺動，則說明該運算放大器完好；若萬用表表針不動，則說明運算放大器已損壞。 輸入級 中間級 輸出級 偏置電路 第 26 頁 共 31 頁 元器件的測試與篩選 1. 用萬用表分別檢測電阻、二極管、電容和集成電路。插裝時應注意一下事項。 元器件的焊接要點 用電烙鐵焊接元件是基本的裝配工藝，它對保證電子產(chǎn)品的質(zhì)量起著關鍵的作用。 2. 焊接前，把需要焊接的地方先用小刀刮凈，使它顯出金屬光澤，涂上焊劑，再涂上一層焊錫。 6. 烙鐵離開焊接處后，被焊接的零件不能立即移動，否則因焊錫尚未凝固而使零件容易脫焊。 烙鐵使用的注意事項 1. 新買的烙鐵在使用之前必須先給它蘸上一層錫（給烙鐵通電，然后在烙鐵加熱到一定的時候就用錫條靠近烙鐵頭），使用久了的烙鐵將烙鐵頭部銼亮，然后通電加熱升溫， 第 27 頁 共 31 頁 并將烙鐵頭蘸上一點松香，待松香冒煙時在上錫，使在烙鐵頭表面先鍍上一層錫。要防 止電烙鐵燙壞其他元器件，尤其是電源線，若其絕緣層被烙鐵燒壞而不注意便容易引發(fā)安全事故。 在 電路無可調(diào)試元器件，只要元器件無損，連接無誤，一般都能正常工作。以判斷電路各級工作狀態(tài)。 大學是象牙塔，也是一個小社會，面對生活的沖擊。回首過去，我以誠待人無愧于心，那一步步深深的腳印全是我生活點滴的寫照；展望未來，我昂首闊步滿懷信心，那三年的大學生活便是我前進路上的堅強后盾。同時存在著許多的不足，在我以后的工作和學習中，我會逐漸完善自我，相信自己會做的更好；在學習中，我最大的收獲就是從被動學習轉向主動學習，大學則更注重對學習能力、分析能力、獨立思考能力以及合作能力的訓練，同時培養(yǎng)學生的求知欲、探索精神和創(chuàng)新意識。我將繼續(xù)奮斗更好地服務于社會，服務于人民。 10% 5 9 C7 CD― 9― 50V― 470uF― 177。 10% 2 18 R12 RT― ― b― 22kΩ―177。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 論文密級： □ 公開 □ 保密 （ ___年 __月至 __年 __月） (保密的學位論文在解密后應遵守此協(xié)議 ) 作者簽名： _______ 導師簽名： _______ _______年 _____月 _____日 _______年 _____月 _____日 第 36 頁 共 31 頁 獨 創(chuàng) 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計 (論文 )，是本人在指導老師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權爭議。 作者簽名 : 二〇 一 〇年 九 月 二十 日 畢業(yè)設計（論文）使用授權聲明 本人完全了解 濱州學院 關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定。本次畢業(yè)設計大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結尾了。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設計。再次對周巍老師表示衷心的感謝。 四年的大學生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。 學友情深，情同兄妹。是他們在我畢業(yè)的最后關頭給了我們巨大的幫助與鼓勵，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。 。他無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學習都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導。 在我的十幾年求學歷 程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學習條件，我才能順利完成完成學業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。 回首四年，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。 另外，我還要感謝大學四年和我一起走過的同學朋友對我的關心與支持，與他們一起學習、生活，讓我在大學期間生活的很充實，給我留下了很多難忘的回憶 。郭謙功老師淵博的知識、嚴謹?shù)淖黠L和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。經(jīng)過這次畢業(yè)設計，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L等方方面面都有很大的進步。 （保密論文在解密后遵守此規(guī)定） 作者簽名 : 二〇 一 〇年 九 月 二十 日 第 37 頁 共 31 頁 致 謝 時間飛逝，大學的學習生活很快就要過去，在這四年的學習生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關心幫助我的人分不開的。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 1% 4 20 R17 WL― 1― ― 470Ω