【正文】 電路設(shè)計(jì)背景 近年來，隨著改革開放的深入發(fā)展，電子電器的飛速發(fā)展 .人民的生活水平有了很大提高。當(dāng)人進(jìn)入報(bào)警器的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)，即可發(fā)出報(bào)警信號(hào)，適用于家庭、辦公室、倉庫、實(shí)驗(yàn)室等比較重要場(chǎng)合防盜報(bào)警。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。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。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 該報(bào)警器能探測(cè)人體發(fā)出的紅外線，由紅外線傳感器、信號(hào)放大電路、電壓比較器、延時(shí)電路和報(bào)警指示電路等組成。熱釋電紅外傳感器具有很多的優(yōu)點(diǎn) ,在防盜、警戒等裝置中應(yīng)用較廣。這點(diǎn)就是看到了大部分人防盜意識(shí)還不夠強(qiáng)，造成偷盜現(xiàn)象屢見不鮮。價(jià)格高昂，一般人們難以接受。其中包括被動(dòng)式熱釋電型紅外報(bào)警器，也即是本文將研究的產(chǎn)品。主動(dòng)紅外報(bào)警器是一種紅外線光束遮擋型報(bào)警器，發(fā)射機(jī)中的紅外發(fā)光二極管在電源的激發(fā)下，發(fā)出一束經(jīng)過調(diào)制的紅外光束（此光束的波長(zhǎng)約在 ～ 微米之間），經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的作用變成平行光發(fā)射出去。目前此類報(bào)警器有二光束、三光束還有多光束的紅外柵欄等。人體都有恒定的體溫，一般在 37 度左右，會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10μ m 左右的紅外線，被動(dòng)紅外報(bào)警器就是靠探測(cè)人體發(fā)射的 10μ m 左右的紅外線而進(jìn)行工作的。為了僅僅對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。用它制作的防盜報(bào)警器與目前市場(chǎng)上銷售的許多防盜報(bào)警器材相比，具 有如下特點(diǎn)： 1. 不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。使用時(shí) D端接電源正極， G 端接電源負(fù)極， S 端為信號(hào)輸出。制造熱釋電紅外探測(cè)元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為 0． 2～ 20μ m。并且運(yùn)用 multisim 軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真和 Protel 99se 軟件畫原理圖以及制作電路板，制作實(shí)物并調(diào)試、展示功能。 2． 傳感器：傳感器主要是用來采集人體的紅外線信號(hào)并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件。 在 設(shè)計(jì)采用的是 5V 的芯片，所以電路設(shè)計(jì)為 5V的電源 。 利用二極管的單向?qū)щ娦裕蓪⒔涣麟娮兂擅}沖直流電，其過程稱為整流。 整流電路是把交流電變成直流電的電路，電路是二極管的單向?qū)щ娦杂伤膫€(gè)二極管構(gòu)成橋式整流電路，如圖 33 所示 。波形②將會(huì)變得較為平滑或成一條直線③。此時(shí)二極管的電壓始終小于或等于 0，故二極管均截止，電容不可能放電，故輸出電壓恒為 Umax。LM317 有三個(gè)引腳 ， 一個(gè)輸入一個(gè)輸出一個(gè)電壓調(diào)節(jié)。 80dB 紋波 抑制比，輸出短路保護(hù)，過流、過熱保護(hù)，調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。 電源指示電路是由一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，利用發(fā)光二極管的發(fā)光作用，指示電路的工作情況，當(dāng)發(fā)光時(shí)說明電路正常工作，不發(fā)光時(shí)說明電路不工作，如果電路電流過大會(huì)把發(fā)光二極管燒毀這是就可以檢查電源電路是否用開路或者短路的情況。如圖 37 所示：放大器電壓放大倍數(shù) Av 僅由外接電阻 Ri、 Rf 決定 :RiRfAv ??。一般情況下先取 Ri 與信號(hào)源內(nèi)阻相等 ,然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定 Rf。電路的電壓放大倍數(shù) Av 也僅由外接電阻決定 : 41 RRfAv ?? ,電路輸入電阻為 R R4 的阻值范圍為幾千歐姆到幾十千歐姆 ， 如圖 38 示 。此時(shí)運(yùn)放便形成一個(gè)電壓比較器，其輸出如不是高電平（ V+），就是低電平（ V 第 14 頁 共 31 頁 或接地）。 如圖 39使用兩個(gè)運(yùn)放組成一個(gè)電壓上下限比較器，電阻 R R1ˊ組成分壓電路，為 運(yùn)放 A1 設(shè)定比較電平 U1；電阻 R R2ˊ組成分壓電路，為運(yùn)放 A2 設(shè)定比較電平 U2。 圖 310 雙限電壓比較器的電壓傳輸特性 第 15 頁 共 31 頁 若選擇 U1U2，則當(dāng)輸入電壓 Ui越出 [U2， U1]區(qū)間范圍時(shí)， LED 點(diǎn)亮，這便是一個(gè)電壓雙限指示器。通過對(duì) LM324集成運(yùn)算放大器性能和特點(diǎn)的分析，從各個(gè)方面了解了 LM324 集成運(yùn)算放大器以及 LM324 構(gòu)成的同相放器、反相放大器和電壓雙限比較器的原理并且以此運(yùn)用在整機(jī)電路的設(shè)計(jì)中以發(fā)揮出良好的效果。在正常行走速度下，其頻率約為 6Hz。 A3 和 A4 構(gòu)成雙限電壓比較器， A3 的參考電位為 : U3 = 224747 4722 ?? ? 5 =3V A4的參考電位為 : U4 = 224747 4722 ?? ? 5 =2V 第 17 頁 共 31 頁 在傳感器無信號(hào)輸出時(shí)， A1 靜態(tài)輸出電壓為 ～ 1V 之間； A2 在靜態(tài)時(shí)，由于同相端電位為 ，其直流輸出電平為 。當(dāng)人體在監(jiān)視范圍內(nèi)走動(dòng)時(shí)， LED1 和 LED2 交替閃爍。 第 18 頁 共 31 頁 第 5 章 電路制作及調(diào)試 電路仿真 Multisim 仿真軟件介紹 Multisim 是美國(guó)國(guó)家儀器（ NI）有限公司推出的以 Windows 為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬 /數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。 Multisim 提煉了 SPICE 仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的 SPICE 技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。 3． 借助高級(jí)電路分析 , 理解基本設(shè)計(jì)特征 。啟動(dòng)圖標(biāo)如圖 52所示 。 （ 2） 印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)（ Advanced PCB 99）：印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡(jiǎn)稱 PCB 編輯器）、零件封裝編輯器（簡(jiǎn)稱 PCBLib 編輯器）和電路板組件管理器。 （ 2） 超強(qiáng)功能的、修改與編輯功能 。 圖 53 電源電路仿真 紅外線熱釋電傳感器 未 采集到信號(hào)時(shí) (即開關(guān)斷開 )， 表示情況正常 。 圖 56 報(bào)警效果圖 電路的制作與調(diào)試 元件介紹 1. KP506B 紅外傳感器 KP506B 紅外傳感器實(shí)物如圖 57所示 。 第 22 頁 共 31 頁 如果只看實(shí)物可能分不出紅外傳感器的引腳，常用的紅外傳感器金屬裝封的，有個(gè)窗口，接地的引腳是和外殼相通的，這較好分別，另外兩個(gè)引腳與地引腳電阻都很大，很難分別。 圖 57 紅外傳感器感應(yīng)方向 圖 58 KP506B 紅外傳感器實(shí)物 圖 59 KP506B 引腳說明圖 510 KP506B 內(nèi)部功能圖 KP506B 的基片材料是硅材料，采用的是 T05 封裝，尺寸參數(shù)為 ： 1. 靈敏元面積為： Gap Dual，雙元 2. 基片厚度為： 3. 窗口尺寸為： 4. 工作波長(zhǎng)為： 5～ 14um 5. 平均過透率為： 75％ 6. 輸出信號(hào)為： 7. 靈敏度為： 3300V/W 8. 探測(cè)率為： 108cmHz1/2/W 9. 噪聲（ Vpp）為： 200mV (25℃ ) 第 23 頁 共 31 頁 10. 平度度為： 20％ 11. 工作電壓為： ～ 15V 12. 工作電流為： ～ 24uA(25℃ ) 13. 原極電壓為： ～ (25℃ ) 14. 工作溫度為： 20℃ ～ +70℃ 15. 保存溫度為： 30℃ ～ +80℃ 16. 視場(chǎng)為：邊緣角 55176。 1OUT11IN21IN+3VCC42IN+52IN62OUT73OUT83IN93IN+10GND114IN+124IN134OUT14 圖 511 LM324 引腳圖 該四放大器可以工作在低到 伏或者高到 32 伏的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一。 LM324的引腳排列見圖 511。 3． 可單電源工作： 3V～ 32V。 7． 共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源 。 圖 512 集成運(yùn)算放大器 圖 513 LM324 封裝引腳圖 它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器 ,除電源共用外 ,四組運(yùn)放相互獨(dú)立。 LM324的引腳封裝見圖 513。集成電路按性能和用途的不同。如圖 514 其構(gòu)成方框圖 。 2. 在線測(cè)量：在線測(cè)量法是利用電壓測(cè)量法、電阻測(cè)量法及電流測(cè)量法等，通過在電路上測(cè)量集成電路的各引腳電壓值、電阻值和電流值是否正常，來判斷該集成電路是否 損壞。 外觀質(zhì)量檢測(cè)：電子元器件應(yīng)完整無損。 2. 元器件的引線成型及插裝 。 5. 電阻和滌綸電容無極性之分，但插裝時(shí)一定要注意電阻值和電容值，不能插裝錯(cuò)。下面介紹一些元器件的焊接要點(diǎn)。 3. 焊接時(shí)電烙鐵應(yīng)有足夠的熱量，才能保證焊接質(zhì)量，防止虛焊和日久脫焊。 7. 半導(dǎo)體元件的焊接最好采用較細(xì)的低溫焊絲，焊接時(shí)間要短 。 2. 電烙鐵使用一段時(shí)間后，可能在烙鐵頭部留有錫垢，在烙鐵加熱的條件下，我們 可以用濕布輕檫。 4. 不要把電烙鐵猛力敲打，以免震斷電烙鐵內(nèi)部電熱絲或引線而產(chǎn)生故障。 在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試時(shí)，可以不必加菲涅透鏡，直接用 KP506B 檢測(cè)人體的運(yùn)動(dòng)。在傳感器無信號(hào)輸出時(shí)， A1 的靜態(tài)輸出電壓為～ 1V 之間， A2 的靜態(tài)輸出電壓為 ， A A4 靜態(tài)輸出均為低電平。我曾經(jīng)歡笑過，也曾經(jīng)悲傷過。我外向樂觀的性格改變了我許多，樂于助人，勤儉節(jié)約，來幫助比我更需要幫助的人，曾多次參加學(xué)校和系組織的活動(dòng) ，開拓了自己的視野，來超越自我，在老師和同學(xué)中得到了好評(píng)和充分的肯定。思想變成熟了許 多，性格更堅(jiān)毅了，因?yàn)槲液芮宄砩鐣?huì)就需要此類人才。 最后，感謝四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院對(duì)我的辛勤培育，感謝老師對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。 10% 1 10 C1～ C3 3 11 C4 1000pF 1 12 C5 10nF 1 13 VD1～ VD2 IN4001 2 14 VD3～ VD7 IN4007 5 15 R1～ R7 RT― ― b― 47kΩ ―177。 10% 1 19 R13～ R16 RT― ― b― 200Ω ― 177。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注明并表示感謝。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗(yàn)。 首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和 操作方法，并對(duì)我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。 其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求，感謝他們對(duì)我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識(shí)和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。從這里走出，對(duì)我的人生來說，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益