【正文】 探測人體輻射為目標(biāo)的，所以熱釋電元件對(duì)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(hào)處理而報(bào)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(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。由于熱電元輸出的是電荷信號(hào)，并不能直接使用 因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式 該電阻阻抗高達(dá) 104MΩ，故引入的 N溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)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(jié)構(gòu)。對(duì)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(gè)探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)。 設(shè)計(jì)意義及要求 通過對(duì)紅外線報(bào)警器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析，用集成運(yùn)放 LM32紅外傳感器、二極管等器件設(shè)計(jì)電路，可監(jiān)視幾米到幾十米范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)的人體，當(dāng)有人在該范圍走動(dòng)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 圖 21 報(bào)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(zhǔn)電壓 指示電路 放大濾波 第 9 頁 共 31 頁 第 3 章 單元電路設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì) 直流電源（ DC power）有正、負(fù)兩個(gè)電極，當(dāng)兩個(gè)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(fù)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?qū)щ娦?。如果?RL 兩端接入示波器會(huì)觀察到如圖 34 的整流波形②。 在負(fù)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(shí)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(fù)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(duì)運(yùn)放進(jìn)行偏置。 當(dāng)去掉運(yùn)放的反饋電阻時(shí) ,或者說反饋電阻趨于無窮大時(shí) (即開環(huán)狀態(tài) ),理論上認(rèn)為運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)也為無窮大 (實(shí)際上是很大 ,如 LM324 運(yùn)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(duì)電路的分析與設(shè)計(jì)，最終完成了 5V 電源的設(shè)計(jì)，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(bào)警電路的工作流程與及電路的參數(shù)計(jì)算過程 : 在 電路中采用 KP506B 型熱釋電人體紅外線傳感器，當(dāng)人體進(jìn)入該傳感器的監(jiān)視范圍時(shí)，傳感器就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交流電壓（幅度約為 1mV），該電壓的頻率與人體的移動(dòng)速度有關(guān) 。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(hào)經(jīng)兩級(jí)運(yùn)放總共放大了 Auf1 Auf2 =112 （ 42） =4704 倍，當(dāng)傳感器產(chǎn)生一個(gè)幅度為 1mV 交流信號(hào)時(shí)， A2 的理論輸出值為 。 當(dāng)人體進(jìn)入監(jiān)視范圍時(shí)，雙限比較器的輸入發(fā)生變化，當(dāng)人體進(jìn)入時(shí) U33V,因此 A3輸出高電平， LED1 亮；當(dāng)人體退出時(shí)， U32V，因此 A4 輸出高電平， LED2 亮。 另外，若利用 Uo 信號(hào)去控制報(bào)警器，還可以實(shí)現(xiàn)音響報(bào)警；若利用 Uo信號(hào)去控制繼電器或電磁閥，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門、制動(dòng)水龍頭的自動(dòng)控制。 圖 51 multisim 啟動(dòng)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(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，并對(duì)電路進(jìn)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(yīng)用于 Windows9X/20xx/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)電源 地層和 16 個(gè)機(jī)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(guān)電路圖和零件庫的各種報(bào)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(shè)計(jì)系統(tǒng)（ Advanced PLD 99）、高級(jí)信號(hào)完整性分析系統(tǒng)（ Advanced Integrity 99） Protel 99SE 的功能特點(diǎn)： （ 1） 開放式集成化的設(shè)計(jì)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(bào)警效果圖 紅外線熱釋電傳感器采集到信號(hào)過一斷時(shí)間 (即開關(guān) 先閉合再斷開 )后， 表示有人闖入后離開即 發(fā)出報(bào)警信號(hào) ，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(bào)、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(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。兩個(gè)信號(hào)輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 2． 真差動(dòng)輸入級(jí) 。 6． 具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ堋? LM324 是四運(yùn)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(yùn)放輸出端 Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。自 20 世紀(jì) 60 年代以來，集成電路得到了迅速發(fā)展，被廣泛的應(yīng)用在各種電子線路中。 第 25 頁 共 31 頁 LM324 集成電路電路結(jié)構(gòu) 集成運(yùn)算放大器（簡稱集成運(yùn)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(jí)放大器，它的基本結(jié)構(gòu)是由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路四個(gè)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(shí)，通過測量其各引腳之間的直流電阻值與已知正常同型號(hào)集成電路各引腳之間的直流電阻值進(jìn)行對(duì)比，以確定其是否正常。用手持金屬鑷子依次點(diǎn)觸運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端（加入干擾信號(hào)），若萬用表表針有較大幅度的擺動(dòng)，則說明該運(yùn)算放大器完好；若萬用表表針不動(dòng)，則說明運(yùn)算放大器已損壞。 輸入級(jí) 中間級(jí) 輸出級(jí) 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(shí)應(yīng)注意一下事項(xiàng)。 元器件的焊接要點(diǎn) 用電烙鐵焊接元件是基本的裝配工藝，它對(duì)保證電子產(chǎn)品的質(zhì)量起著關(guān)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(dòng)，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(xiàng) 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(shí)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(diǎn)松香，待松香冒煙時(shí)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(jí)工作狀態(tài)。 大學(xué)是象牙塔，也是一個(gè)小社會(huì)，面對(duì)生活的沖擊?；厥走^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(diǎn)滴的寫照；展望未來，我昂首闊步滿懷信心，那三年的大學(xué)生活便是我前進(jìn)路上的堅(jiān)強(qiáng)后盾。同時(shí)存在著許多的不足，在我以后的工作和學(xué)習(xí)中，我會(huì)逐漸完善自我，相信自己會(huì)做的更好；在學(xué)習(xí)中，我最大的收獲就是從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動(dòng)學(xué)習(xí)，大學(xué)則更注重對(duì)學(xué)習(xí)能力、分析能力、獨(dú)立思考能力以及合作能力的訓(xùn)練，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的求知欲、探索精神和創(chuàng)新意識(shí)。我將繼續(xù)奮斗更好地服務(wù)于社會(huì)，服務(wù)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(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 論文密級(jí)： □ 公開 □ 保密 （ ___年 __月至 __年 __月） (保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議 ) 作者簽名： _______ 導(dǎo)師簽名： _______ _______年 _____月 _____日 _______年 _____月 _____日 第 36 頁 共 31 頁 獨(dú) 創(chuàng) 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭議。 作者簽名 : 二〇 一 〇年 九 月 二十 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明 本人完全了解 濱州學(xué)院 關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計(jì)。再次對(duì)周巍老師表示衷心的感謝。 四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要?jiǎng)澤暇涮?hào)，心中是無盡的難舍與眷戀。 學(xué)友情深，情同兄妹。是他們?cè)谖耶厴I(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵(lì)，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(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對(duì)于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。 在我的十幾年求學(xué)歷 程里，離不開父母的鼓勵(lì)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(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對(duì)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(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對(duì)我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶 。郭謙功老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)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(shè)計(jì)，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(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)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(shí)間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 1% 4 20 R17 WL― 1― ― 470Ω