【正文】 電傳感器、放大器、信號處理器等部分組成。此光束被接收機(jī)接收，由接收機(jī)中的紅外光電傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成信號，經(jīng)過電路處理后傳給報警控制器。正常情況下，接收機(jī)收到的是一個穩(wěn)定的光信號，當(dāng)有人入侵該警戒線時，紅外光束被遮擋，接收機(jī)收到的紅外信號發(fā)生變化，提取這一變化，經(jīng)放大和適當(dāng)處理，控制器發(fā)出的報警信號。一般應(yīng)用在周界防范居多，最大的優(yōu)點(diǎn)就是防范距離遠(yuǎn)，能達(dá)到被動紅外的十倍以上探測距離。人體的紅外能量與環(huán)境有差別，當(dāng)人通過探測區(qū)域時，報警器收集到的這個不同的紅外能量的位置變化，進(jìn)而通過分析發(fā)出報警。人體發(fā)射的10μm左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。被動紅外報警器是以探測人體輻射為目標(biāo)的，所以熱釋電元件對波長為10μm左右的紅外輻射必須非常敏感。其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元件。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。2. 靈敏度高、控制范圍大。 熱釋電紅外傳感器的原理特性研究設(shè)計的框圖如圖所示。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。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負(fù)極性的。使用時D端接電源正極，G端接電源負(fù)極，S端為信號輸出。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補(bǔ)償。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為0．2～20μm。這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外。并且運(yùn)用multisim軟件對電路進(jìn)行仿真和Protel 99se軟件畫原理圖以及制作電路板，制作實物并調(diào)試、展示功能。其電路的組成框圖如圖22所示。當(dāng) 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。3．放大濾波：是由集成運(yùn)算放大器LM324和電容構(gòu)成對傳感器的信號進(jìn)行放大和濾波供下一級電路使用。第三章 單元電路設(shè)計 電源電路設(shè)計直流電源（DC power）有正、負(fù)兩個電極，當(dāng)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(fù)極的電流來為電路工作提供能量。 整流濾波電路1．整流電路晶體二極管是由兩種具有不同導(dǎo)電性能的n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體結(jié)合形成的pn結(jié)構(gòu)成的，如圖31（a）所示，pn結(jié)具有單向?qū)щ姷奶匦裕Ｓ梅柋硎救鐖D31（b）。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?。如圖33是橋式整流濾波電路，其整流過程如下：當(dāng)交流電為正半周時，M點(diǎn)電壓高于N點(diǎn)電壓， DD4截止，而DD5導(dǎo)通，電流將從交流電源依次通過DRL、D5回到電源；當(dāng)交流電為負(fù)半周時，N點(diǎn)電壓高于M點(diǎn)電壓，DD5截止，而DD4導(dǎo)通，電流將從交流電源依次通過DRL、D4回到電源。如果將RL兩端接入示波器會觀察到如圖34的整流波形②。圖33：橋式整流圖34：交流、整流及濾波波形2．濾波電路電容（或電容量, Capacitance）指的是在給定電位差下的電荷儲藏量；記為C，國際單位是法拉（F）。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。濾波的基本原理：電容C兩端的初始電壓為0。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。綜上所述，交流電通過整流、濾波可以變成直流電，這就是一般穩(wěn)壓電源的基本原理。LM317的輸入最同電壓為30多伏。輸入引腳輸入正電壓,輸出引腳接負(fù)載, 電壓調(diào)節(jié)引腳一個引腳接電阻(200左右)在輸出引腳,另一個接可調(diào)電阻(幾K)接于地。圖35：穩(wěn)壓電路圖%，%。穩(wěn)壓電路的原理圖如圖35所示。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。電源指示電路如圖35所示。圖37：反相交流放大器放大器采用單電源供電,由RR2組成U+偏置,C1是消振電容。負(fù)號表示輸出信號與輸入信號相位相反。此電路輸入電阻為Ri。Co和Ci為耦合電容。其中的RR2組成U+分壓電路,通過R3對運(yùn)放進(jìn)行偏置。圖38:：同相交流放大器第四章 整機(jī)電路及工作原理通過對電路的分析設(shè)計完成了整機(jī)電路的總體設(shè)計原理圖如附錄1所示其中包括電源部分和報警電路部分，電源部分主要是通過對交流電的變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓輸出一個+5V的直流電壓為后面的報警電路的正常工作提供電壓；報警電路主要是由熱釋電紅外傳感器、LM324集成運(yùn)算放大器、發(fā)光二極管、電阻電容構(gòu)成。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(dāng)人體進(jìn)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(guān)。電路中，RCC5構(gòu)成退耦電路，R1為傳感器的負(fù)債，C2為濾波電容，以濾掉高頻干擾信號。電阻RR7將A2同相端偏置于電源電壓的一半,A2的增益取決于RR5，其大小為Auf2 =因此，傳感器信號經(jīng)兩級運(yùn)放總共放大了Auf1Auf2 =112（42）=4704倍，當(dāng)傳感器產(chǎn)生一個幅度為1mV交流信號時。由于UBUA,故A3輸出低電平，A4輸出低電平。當(dāng)人體進(jìn)入監(jiān)視范圍時，雙限比較器的輸入發(fā)生變化，當(dāng)人體進(jìn)入時U33V,因此A3輸出高電平，LED1亮；當(dāng)人體退出時，U32V，因此A4輸出高電平，LED2亮。電路中的CC9為退耦電容。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。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。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(jìn)行設(shè)計和驗證，并對電路進(jìn)行仿真。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。2．通過交互式SPICE仿真, 迅速了解電路行為。4．通過一個工具鏈, 無縫地集成電路設(shè)計和虛擬測試。 Protel 99SE PCB軟件介紹Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計軟件，采用設(shè)計庫管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計，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32位的設(shè)計軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計，印制電路板設(shè)計和可編程邏輯器件設(shè)計等工作，可以設(shè)計32個信號層，16個電源地層和16個機(jī)加工層。圖52：啟動圖標(biāo)Protel 99SE的系統(tǒng)組成部分按照系統(tǒng)功能來劃分，Protel99se主要包含以下倆大部分和6個功能模塊。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表。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。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(diǎn)：（1）開放式集成化的設(shè)計管理體系。（3）強(qiáng)大的設(shè)計自動化功能。電源電路的仿真效果圖如圖53。其仿真效果圖如圖54所示。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(guān)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。紅外線傳感器對人體的敏感程度還和人的運(yùn)動方向關(guān)系很大。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。如果是自己安裝這個元件安裝時引腳要盡量短，遠(yuǎn)離其它發(fā)熱元件，除了窗口，其它的元件最好用厚紙隔開，否則你裝好后誤差也大，就是受干憂大，常誤觸發(fā)。內(nèi)部功能圖如圖510所示。 51176。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)。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。兩個信號輸入端中，Vi（）為反相輸入端，表示運(yùn)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(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同?？晒ぷ髟趩坞娫聪?，～32V或+16V。2．真差動輸入級。4．低偏置電流：最大100nA。6．具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ堋?8．行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列。該傳感器是四運(yùn)放集成電路,它采用14腳雙列直插塑料封裝。每一組運(yùn)算放大器可用圖512所示的符號來表示,它有5個引出腳,其中“+”、“”為兩個信號輸入端,“V+”、“V”為正、負(fù)電源端,“Vo”為輸出端。Vi+（+）為同相輸入端,表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。由于該傳感器的四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬,靜態(tài)功耗小,可單電源使用,價格低廉等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。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?？梢苑譃閿?shù)字集成電路和模擬集成電路兩大類。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放大器，它的基本結(jié)構(gòu)是由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路四個部分組成。輸入級中間級輸出級偏置電路圖514：集成運(yùn)放組成框圖 集成電路的檢測集成電路是一種微型電子器件或部件。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(jìn)行對比，以確定其是否正常。3. 代換法：代換法是用已知完好的同型號、同規(guī)格集成電路來代換被測集成電路，可以判斷出該集成電路是否損壞。用手持金屬鑷子依次點(diǎn)觸運(yùn)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(yùn)算放大器完好；若萬用表表針不動，則說明運(yùn)算放大器已損壞。各種型號、規(guī)格、標(biāo)志應(yīng)清晰、牢固。 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。3. 按技術(shù)要求和焊盤間距對元器件的引腳成形。插裝時應(yīng)注意一下事項。6. 電解電容和發(fā)光二極管有正負(fù)極之分，插裝是要看清楚極性。 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，它對保證電子產(chǎn)品的質(zhì)量起著關(guān)鍵的作用。 1. 焊接最好是松香、松香油或無酸性焊劑。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。4. 在焊接晶體管等怕高溫器件時，最好用小平嘴鉗或鑷子夾住晶體管的引出腳，焊接時還要掌握時間。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。8. 對接的元件接線最好先絞和后再上錫。 電路測試通電前，先仔細(xì)檢查已焊接好的電路板，確保焊接無誤。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。將傳感器背對人體，用手臂在傳感器前移動（注意傳感器的預(yù)熱時間），觀察發(fā)光二極管的亮暗情況，即可以知道電路的工作情況。以判斷電路各級工作狀態(tài)。若那一級有問題，排除該級的故障。 知道題目時自己沒什么思路和頭緒，就只是一味的查資料，在網(wǎng)上確實是找了一大把的相關(guān)資料，可問題也相繼而來，按照網(wǎng)上的電路做出的板子根本不能成功，感覺涉及范圍也越來越大了，后經(jīng)指導(dǎo)老師的提醒，才突然明白由于太過倉促，將原本定好的思路打亂了，做的事情完全沒按照所想好的提綱來。在畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束之即，再次對幫助過我的同學(xué)、和教誨過我的各位老師 表示忠心的感謝，特別是我的指導(dǎo)教師郭素萍老師，在我的畢業(yè)設(shè)計過程中給了我和我們小組的其他同學(xué)很大的幫助，老師不但知識廣博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實踐經(jīng)驗豐富，而且和藹可親，讓我受益非淺，再次表示感謝。三年的求學(xué)生涯在師長、朋友的大力支持