【正文】 它由電源變壓器 TR，橋式整流電路，濾波電容 C1 C15，防止自激電容 C1 C14 和一只固定式三端穩(wěn)壓器 (7805)極為簡(jiǎn)捷方便地搭成的。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。內(nèi)含過流、過熱和過載保護(hù)電路。在本電路中采用了集成穩(wěn)壓芯片 LM7805 解決了電源穩(wěn)壓?jiǎn)栴}。需要通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓 。其主要經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。 第七節(jié) 電源電路 圖 226 電源電路圖 根據(jù)要求所確定的穩(wěn)壓電源的電路形式如圖 226 所示。 高線性型光電耦合器除了用于電源監(jiān)測(cè)等，還被用于醫(yī)用設(shè)備，能有效地保護(hù)病人的人生安全。 體積小，器件多采用雙列直插封裝，具有單通道、雙通道以及多達(dá)八通道等多種結(jié)構(gòu)，使用十分方便。 可以在不 同電位和不同阻抗之間傳輸電信號(hào)，且對(duì)信號(hào)具有放大和整形等功能，使得實(shí)際電路設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。二極管起續(xù)流作用。 圖 225 方案二電路圖 方案二則使用一個(gè)光電耦合器代替方案一的三極管，其他部分同方案一。二極管 D5 起續(xù)流作用。 圖 224 方案一電路圖 方案一使用了一個(gè)三極管 Q1 來控制繼電器電路，繼電器 RL1 線圈一端接 +12V直流電源另一端與三極管集電極相連。 該照明系統(tǒng)設(shè)置了兩個(gè) LED 燈作指示燈，綠色 LED 亮?xí)r，表示系統(tǒng)處于自動(dòng)監(jiān)控狀態(tài)：黃色 LED 燈亮?xí)r，表示系統(tǒng)處于鍵盤強(qiáng)制控制狀態(tài)，等待退出鍵 S3 使其退出強(qiáng)制狀態(tài)。 34 第五節(jié) LED 指示電路 圖 223 LED 電路圖 任何儀器設(shè)備，如果有實(shí)時(shí)的信號(hào)指示，不僅能夠幫助人們分析該系統(tǒng) 是否在正常工作。 這三個(gè)按鍵是分別接在單片機(jī)的 、 、 三個(gè)端口上，由于 P0 口內(nèi)沒有上拉電阻，故外接三個(gè)上拉電阻。 圖 221(b)為其傳輸特 性。 1)當(dāng)輸入電壓 UinUr 時(shí)，輸出為高電平 UOH。 圖 221(a)給出了一個(gè)基本單限比較器。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位的值。 兩個(gè)輸入端電 壓差別大于 10mV 就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把 LM339 用在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合是比較理想的。 1）當(dāng)“ +”端電壓高于“ ”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用“ +”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用“ ”表示。 LM339 是集成了四個(gè)比較器的芯片，盡管本次設(shè)計(jì)中只是用了其中的一個(gè)比較器， 32 由于該芯片的價(jià)錢不高，而且留出多余的單元可以供今后系統(tǒng)功能擴(kuò)展與增強(qiáng)使用，這也是硬件設(shè)計(jì)的基本原則。一般應(yīng)用中，有時(shí)也可以用線性運(yùn)算放大器，在不加負(fù)反饋的情況下，構(gòu)成電壓比較器來使用。而比較器則不需要反饋，直接比較兩個(gè)輸入端的量，如果同相輸入大于反相，則輸出高電平，否則輸出低電平。改進(jìn)后的電壓比較器有：滯回比較器和窗口比較器。利用簡(jiǎn)單電壓比較器可將正弦波變?yōu)橥l率的方波或矩形波。 （ 3）光電流 IL： 光敏二極管在光照條件下所產(chǎn)生的電流 IL 越大，性能就越好。 （ 2）暗電流 ID： 無光照條件下，在最高反向電壓作用下所測(cè)得的反向電流。 光敏二極管的主要參數(shù)： （ 1）最大工作電壓 Vrmax： 光照條件下，反向電流不超過 微安所能承受的最高反向工作電壓。 光敏二極管在反向工作電壓下工作： 無光照： 反向電阻很大，通過管子的電流較小，約為 微安 ?？烧{(diào)電阻用來設(shè)定與所要設(shè)定照度值對(duì)應(yīng)的比較電位。 二、方案二 方案二電路圖如圖 219 所示。光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也 加交流電壓。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子 — 空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。 在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很 高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子 — 空穴對(duì)了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。 光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。 （ 8）額定功率。 （ 7）溫度系數(shù)。 （ 6）伏安特性曲線。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。光照特性指光敏電阻輸出的電信號(hào)隨光照度而變化的特性。若將不同波長(zhǎng)下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應(yīng)的曲線。 （ 4）光譜響應(yīng)。 （ 3）靈敏度。光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒有光照射的時(shí)候，流過的電流稱為暗電流。光敏電阻器在一定的外加電壓下，當(dāng)有光 照射時(shí)，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“ 100LX”表示。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動(dòng)開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動(dòng)亮滅，自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置，機(jī)械上的自動(dòng)保護(hù)裝置和“位置檢測(cè)器”，極薄零件的厚度檢測(cè)器，照相機(jī)自動(dòng)曝光裝置，光電計(jì)數(shù)器，煙霧報(bào)警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。光敏電阻器對(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì)可 見光（ ～ ）μ m 的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。 使用一個(gè)光敏電阻作為光線傳感器 檢測(cè)環(huán)境的光照度 ,光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。當(dāng)有光照射時(shí)，光敏電阻阻值下降，三級(jí)管 VT 進(jìn)入飽和狀態(tài)，輸出為低電平；當(dāng)無光照時(shí)，三極管 VT 截止，輸出為高電平。 圖 217 方案一電路圖 該方案的感光器件為光敏電阻 RL， R1 為精密電阻。 該方案的感光器件為光敏電阻 RL， R1 為精密電阻。它能自動(dòng)快速開啟各類白炙燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫房及家庭的過道等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)以及多種傳感器和延時(shí)控 制器。 10mA（ VDD=5V） 工作溫度 10℃ ～ +70℃ 存放溫度 65℃ ～ +150℃ （三） BISS0001 的應(yīng)用 BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路。若保持為“ 0”狀態(tài)，則在周期 Tx 結(jié)束后 VO 恢復(fù)為無效狀態(tài) , 并且在封鎖時(shí)間 Ti 時(shí)間內(nèi)，任何 VS的變化都不能觸發(fā) VO為有效狀態(tài)。延時(shí)周期的大小可通過 R1 和C1 調(diào)節(jié)。在將傳感信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理后 ,通過雙向鑒幅器可檢測(cè)出有效觸發(fā)信號(hào) VS?？稍O(shè)置為可重復(fù)觸發(fā)方式和不可重復(fù)觸發(fā)方式。 27 它采用 CMOS 工藝、數(shù)?；旌?，具有獨(dú)立的高輸人阻抗運(yùn)算放大器，內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾。 由于 PIR 信號(hào)變化緩慢、 幅值小 ,針對(duì)該特點(diǎn) ,專用信號(hào)處理器一般分為 3 步處理濾波放大、窗口比較、噪聲抑制及數(shù)字信號(hào)處理。 熱釋電傳感器 S 極輸出信號(hào)送入 BISS0001 的 14 腳，經(jīng)內(nèi)部第一級(jí)運(yùn)算放大器放大后，由 C3 耦合從 12 腳輸入至內(nèi)部第二級(jí)運(yùn)算放大器放大，再經(jīng)電壓比較器構(gòu)成的鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，最后從 12 腳輸出電壓信號(hào)送人單片機(jī)進(jìn)行照明控制。在 VC=“ 1”、A=“ 1”時(shí)， VS 可重復(fù)觸發(fā) VO 為有效狀態(tài)，并可促使 VO 在 Tx 周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。在 Ti 時(shí)間內(nèi)，任何 V2的變化都不能使 Vo 跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平），可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。當(dāng) A 端接“ 0”電平時(shí)，在 Tx 時(shí)間內(nèi)任何 V2 的變化都被忽略，直到 Tx時(shí)間結(jié)束，即所謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。 COP3 是一個(gè)條件比較器。由于 VH≈ 、 VL≈ ，所以，當(dāng) VDD=5V 時(shí)，可有效抑制177。 1．不可重觸發(fā)工作方式各點(diǎn)工作波形： 圖 215 不可重觸發(fā)工作方式各點(diǎn)工作波形 首先，根椐實(shí)際需要，利用運(yùn)算放大器 OP1 組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路，將信號(hào)放大。可廣泛應(yīng)用于多種傳感器和延時(shí)控制器。外界元件由使用者根據(jù)需要選擇。內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器，結(jié)構(gòu)新穎，穩(wěn)定可靠，調(diào)解范圍寬。具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號(hào)與處理。 通常接 VDD，當(dāng)接“ 0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。在輸出延遲時(shí)間 Tx之外和無 VS 的上跳變時(shí)， Vo 保持低電平狀態(tài)。 (a) 23 (b) 圖 213 BISS0001芯片實(shí)物圖與外觀圖 (a)實(shí)物圖 (b)外觀圖 表 25 管腳功能說明 序號(hào) 名稱 I/O 功能 1 A I 可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)控制端，當(dāng) A=1 時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)；當(dāng)A=0 時(shí)，不可重復(fù)觸發(fā) 2 VO O 控制信號(hào)輸出端。 如圖 213 為芯片的實(shí)物 圖和外觀引腳圖。 四、熱釋電傳感器信號(hào)處理芯片 （一） BISS0001 概述 本設(shè)計(jì)采用 BISS0001 來完成對(duì)熱釋電傳感器輸出信號(hào)的處理。一旦人侵入探測(cè)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。 人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為 910μ m 測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在 ～ 20μ m 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”， 以提高它的探測(cè)接收靈敏度。因?yàn)槿四槻?、膝部、手臂紅外輻射較強(qiáng)，正好對(duì)著 22 上邊的透鏡；下邊較少，一是因?yàn)槿梭w下部紅外輻射較弱，二是為防止地面小動(dòng)物紅外輻射干擾。考慮透鏡的參數(shù)主要有：光通量、不同透鏡同心度、厚度不均勻性、透鏡光軸與外形同心度、透過率、焦距誤差等。通過分布在鏡片上的同心圓的窄帶（視窗）用來實(shí)現(xiàn)紅外線的聚集，相當(dāng)于凸 透鏡的作用。 增強(qiáng)抗干擾的方法。前面已經(jīng)闡述區(qū)段數(shù)量越多被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就越小，因此，選用區(qū)段多且密的鏡片就能增強(qiáng)探測(cè)動(dòng)作靈敏度，人體只要在感應(yīng)的有效范圍內(nèi)稍微移動(dòng)就有效。 焦距 ——指鏡片與探頭窗口的距離，精確度以毫米的小數(shù)點(diǎn)為單位。以毫米為單位。鏡片還可以結(jié)合產(chǎn)品外觀注色，使產(chǎn)品整體更美觀。 白色主要用于適配外殼顏色。 如圖 212，是圓形鏡片探測(cè)效果圖。 圖 211 常用鏡片 感應(yīng)圖 當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍，人體釋放的紅外光透過鏡片被聚集在遠(yuǎn)距離 A 區(qū)或中距離 B區(qū)或近距離 C 區(qū)的某個(gè)段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個(gè)適當(dāng)?shù)慕咕?，紅外光正好被探頭接收，探頭將光信號(hào)變成電信號(hào)送入電子電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。 如圖 210 是常用 圓形 鏡片外觀示意圖 。由于鏡片受到紅外探頭視場(chǎng)角度的制約，垂直和水平感應(yīng)角度有限，鏡片面積也有限。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯(cuò)，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。垂直感應(yīng)區(qū)越多垂直感應(yīng)角度越大；鏡片越長(zhǎng)感應(yīng)段越多水平感應(yīng)角度就越大。紅外光線越是靠進(jìn)同心環(huán)光線越集中而且越強(qiáng)。鏡片（ 厚）表面刻錄了一圈圈由小到大，向外由淺至深的同心圓，從剖面看似鋸齒。如圖 29 為菲涅爾透鏡實(shí)物圖。此設(shè)計(jì)原 來被應(yīng)用于燈塔，這個(gè)設(shè)計(jì)可以建造更大孔徑的透鏡，其特點(diǎn)是焦距短，且比一般的透鏡的材料用量更少、重量與體積更小。簡(jiǎn)178。 由于熱釋電傳感器輸出的信號(hào)變化緩慢、幅值小 (小于 1mV)，不能直接作為照明系統(tǒng)的控制信號(hào)，因此傳感器的輸出信號(hào)必須經(jīng)過一個(gè)專門的信號(hào)處理電路，使得傳感器輸出信號(hào)的不規(guī)則波形轉(zhuǎn)變成適合于單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào) 。 實(shí)際使用時(shí)，在熱釋電傳感器前需安裝菲涅爾透 鏡，這樣可大大提高接收靈敏度，增加檢測(cè)距離及范圍。 熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。 熱釋電紅外傳感器不要直對(duì)窗口，否則窗外的熱氣流擾動(dòng)和人員走動(dòng)會(huì)引起誤報(bào)，有條件的最好把窗簾拉上。 熱釋電紅外 傳感器遠(yuǎn)離空調(diào) ,冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。 （三）熱釋電紅外傳感器的安裝要求 熱釋電紅外傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報(bào)率與安裝的位置和方式有極大的關(guān) 19 系 .。 抗燈光干擾。 抗電磁干擾。 抗干擾性能： 防小動(dòng)物干擾。 （二）被動(dòng)式熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。 1mm 的探測(cè)元件。圖 28 是該傳感器的典型應(yīng)用電路圖。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路，如作電源開關(guān)控制、防盜防火報(bào)警、自動(dòng)偵測(cè)等。 二、 釋電紅外傳感器 熱釋電紅外傳感器 (Pyroelectric Infrared Sensor，簡(jiǎn)稱 PIR)是 20 世紀(jì) 80 年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測(cè)元件。每個(gè)透鏡單元都只有一個(gè)不大的視