【正文】 與人行走方向呈平行為宜。人體發(fā)射的 10μ M 叫左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。 全自動(dòng)感應(yīng)：人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出低電平，人離開感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉低電平，輸出待機(jī)時(shí)的高電平。此功能可以實(shí)現(xiàn)“感應(yīng)輸出時(shí)間”和“封鎖時(shí)間”兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測產(chǎn)品；同時(shí)此功能可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。 1) 這種探頭是以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 紅外輻射非常敏感。 3) 人體存在的探測，其傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個(gè)電 極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋 電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號(hào)輸出。并被人體存在傳 感器的熱釋電元接收，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)處理而輸出有人體存在的信號(hào)。 有人進(jìn)入時(shí)，移動(dòng)人體 發(fā)出的紅外線被紅外傳感器接收，則人體存在被感應(yīng)，并輸出 高電平。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 人體傳感器 HP208 是深圳市浩博特電子有限公司研發(fā)和生產(chǎn)的基于紅外線技術(shù)的智能產(chǎn)品，它的主要特性如下： (1) 感應(yīng)為全自動(dòng)方式，人進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)輸出高電平 (高 ），人離開感 應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平 (低 )，其高低電平利于采集； (2) 采用可重復(fù)觸發(fā)方式。和 +700176。 人體傳感器的 1 號(hào)引腳為電源信號(hào)端， 3 號(hào)引腳為地信號(hào)端， 2號(hào)引腳為采集信號(hào)輸出端。其電路原理圖如圖 33所示 ： 123P1紅外熱釋電GNDVCCR12K1 2D2黃燈 圖 33 人體傳感器電路圖 第 3 章 渦街流量計(jì)的信號(hào)處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 21 （ 1）敏感單元 當(dāng)傳感器沒有檢測到人體輻射出的紅外線信號(hào)時(shí)，由于 P P2 自身產(chǎn)生極化，在電容的兩端產(chǎn)生極性相反、電量相等的正、負(fù)電荷，而這兩個(gè)電容的極性是相反串聯(lián)的，所以，正、負(fù)電荷相互抵消，回路中無電流，傳感器無輸出。傳感器仍然沒有信號(hào)輸出。 從原理上講，任何發(fā)熱體都會(huì)產(chǎn)生紅外線，熱釋電人體紅外線傳感器對(duì)紅外線的敏感程度主要表現(xiàn)在傳感器敏感單元的溫度所發(fā)生的變化，而溫度的變化導(dǎo)致電信號(hào)的產(chǎn)生。所以，傳感器對(duì)人體的移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)敏感，對(duì)靜止或移動(dòng)很緩慢的人體不敏感；它可以抗可見光和大部分紅外線的干擾。為了對(duì)某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，通常在傳感器上加裝了一塊干涉濾光窗。例如，SCA021 對(duì) ~14um 波長的紅外線的穿透量為 70%，在 處時(shí)下降為65%，而在 %； P2288 的響應(yīng)波長為 6~14um，中心波長為 10um。人體的正常體溫為 36~℃，即 309~，其輻射的最強(qiáng)的紅外線的波長為λ m=2989/（ 309~） =~，中心 波長為 。所以，濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過，而最大限度地阻止陽 光、燈光等可見光中的紅外線的通過，以免引起干擾。這些制作材料具有在特定 波長 的光照射下，其阻值迅速減小的特性。 管芯是一塊安裝在絕緣襯底上帶有兩個(gè)歐姆接觸電極的光電導(dǎo)體。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極一般采用硫狀圖案，結(jié)構(gòu)見下圖 34 所示： 圖 34 光 敏電阻結(jié)構(gòu) 圖 光敏 電阻 器是利用 半導(dǎo)體 的 光電導(dǎo)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 ，又稱為 光電導(dǎo)探測器 ；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。 第 3 章 渦街流量計(jì)的信號(hào)處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 23 光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。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。 本設(shè)計(jì)利用光敏阻值的變化與電阻進(jìn)行分壓，得到的電壓值給 LM393進(jìn)行電壓比較，通過 10k 可調(diào)電阻可以實(shí)現(xiàn)光線限值的調(diào)節(jié)。 LM393 電壓比較器的介紹 LM393 主要特點(diǎn)如下： （ 1） 工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源： 2～ 36V，雙電源 :177。18V； （ 2） 消耗電流小， Icc=； （ 3） 輸入失調(diào)電壓小， VIO=177。LM393 引腳圖及內(nèi)部框圖 如圖 35 所示： 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 35 LM393 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 LM393 是高增益 ,寬頻帶器件 ,象大多數(shù)比較器一樣 ,如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合 ,則 很容易產(chǎn)生振蕩 .這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí) ,輸出電壓過渡的間隙 .電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問題 ,標(biāo)準(zhǔn) PC 板的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入 — 輸出寄生 電容耦合 是有助的 .減小輸入電阻至小于 10K 將減小反饋信號(hào) ,而且增加甚至很小的正反饋量 (滯回~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換 ,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩 .除非利用滯后 ,否則直接插入 IC 并在引腳上加上電阻將引起輸入 — 輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩 ,如果輸入信號(hào)是脈沖波形 ,并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快 ,則滯回將不需要。 通常電源不需要加旁路電容，差分輸入電壓可以大于 Vcc 并不損壞器件 .保護(hù)部分必須能阻止輸入電壓向負(fù)端超過。輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上 ,不受 Vcc 端電壓值的限制。輸出飽和電壓被輸出晶體管大約 60ohm 的γ SAT 限制。 本設(shè)計(jì)利用光敏阻值的變化與電阻進(jìn)行分壓，得到的電壓值給 LM393進(jìn)行電壓比較，通過 10k 可調(diào)電阻可以實(shí)現(xiàn)光線限值的調(diào)節(jié)。如圖 36所示： 第 3 章 渦街流量計(jì)的信號(hào)處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 25 GR ？ 1光敏電阻OUTA1INA2INA+3GND4INB+5INB6OUTB7VCC8U2LM39310KR4R510kR210k1 2D1DVCCGNDVCC 圖 36 光敏模塊電路圖 繼電器驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì) 電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。 繼電器驅(qū)動(dòng)接口電路如圖 37 所示，這里繼電器由相應(yīng)的 PNP 型號(hào)的三極管來驅(qū)動(dòng)，繼電器吸合，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載，點(diǎn)亮相應(yīng)電燈。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 37 繼電器驅(qū)動(dòng)電路圖 第 3 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì) 在對(duì)我們所要設(shè)計(jì)的課題有了整體的了解之后，需要先建立程序框架的流程圖，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)劃分模塊，逐個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)其功能，最終把各個(gè)子模塊合理的連接起來，構(gòu)成總的程序。軟件設(shè)計(jì)通常對(duì)系統(tǒng)的可靠和高效率運(yùn)行有著相當(dāng)大的影響，也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作 量中較大的任務(wù)。軟件設(shè)計(jì)的目的就是讓單片機(jī)加載程序并運(yùn)行，對(duì)距離、時(shí)間、光照強(qiáng)度進(jìn)行測量，根據(jù)測量結(jié)果控制繼電器的輸出。 圖 41 系統(tǒng)軟件總流程圖 仿真環(huán)境介紹 keil 介紹 隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展 ， Keil 軟件是目前最流行開發(fā)MCS51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil。功能上， Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一起。性能上，即便是使用高級(jí)語言開發(fā)應(yīng)用程序，其生成的目標(biāo)代碼效率也非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊。 Proteus 軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它 EDA工具一樣的原理布圖、 PCB 自動(dòng)或人工布線及電路仿真的 功能外，其最大的特點(diǎn)是 Proteus VSM(Virtual System Modelling)實(shí)現(xiàn)了混合模式的 SPICE電路仿真，它將虛擬儀器、高級(jí)圖表仿真、微處理器軟仿真器、第三方的編譯器和調(diào)試器等有機(jī)結(jié)合起來，在世界范圍內(nèi)第一次實(shí)現(xiàn)了在硬件物理模型搭建成功之前，即可在計(jì)算機(jī)上完成原理圖設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、處理器代碼調(diào)試及實(shí)時(shí)仿真、系統(tǒng)測試，以及功能驗(yàn)證。它用于電路原理圖的設(shè)計(jì)以及交互式仿真。它主 要用于印制電路板的設(shè)計(jì)，產(chǎn)生最終的 PCB 文件。設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是安裝和學(xué)習(xí)使用這個(gè)軟件，在簡單的學(xué)習(xí)和了解 Keil C 后，在編譯完 Keil C 后，再運(yùn)用 STC_ISP_V480 軟件燒錄到第 3 章 渦街流量計(jì)的信號(hào)處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 29 開發(fā)板上，實(shí)現(xiàn)實(shí)物與程序的連接。第一步：設(shè)置 MCU Type 為 STC89C52RC；第二步：打開編寫好并編譯的程序文件，它是以 .hex 為 后綴的文件；第三步：選擇對(duì)應(yīng)的 COM 端口，（可在我的電腦的設(shè)備管理處查看 COM 選項(xiàng)）；第四步：點(diǎn)擊 Download/下載，等提示 請給 MCU 上電時(shí)，打開開發(fā)板上的開關(guān)，它就自行燒錄了。開始供電后、稍帶十幾秒時(shí)間，因?yàn)槿梭w感應(yīng)模塊要預(yù)熱一段時(shí)間。人體感應(yīng)模塊檢測不到人體時(shí)，繼電器會(huì)斷開。該家居燈光系統(tǒng)的控制是以 STC89C52 單片機(jī)芯片為核心，通過相關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)，完成對(duì)系統(tǒng)設(shè)備 (電燈 )的控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)家居燈光的自動(dòng)開燈、關(guān)燈控制。系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)初步證實(shí)了系統(tǒng)具有很好的穩(wěn) 定性，提高了電能的利用率。軟件設(shè)計(jì)上采用多任務(wù)形式對(duì)信號(hào)的采集、處理，達(dá)到最終控制燈光的目的。若家居面積很大，超過人體傳感器輻射范圍，這樣采集的信號(hào)可能會(huì)不夠準(zhǔn)確，進(jìn)而影響控制設(shè)備的運(yùn)行。 人體 傳感器一般采集的是有活動(dòng)的人體，若人體靜止時(shí)，如坐著看書沒有活動(dòng)，這時(shí)人體傳感器是不會(huì)有信號(hào)輸出的，故而最好將人體傳感器裝置設(shè)計(jì)成在系統(tǒng)運(yùn)行過程中能夠擺動(dòng)。最好能將人體傳感器與環(huán)境光采集電路集成到一起，簡化電路，從而簡化軟件程序。3440 [2] 高小平，中國智能家居的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [D]，低壓電器， 2020 [3] 戴瑜興，民用建筑電氣設(shè)計(jì)手冊 [M]，中國建筑工業(yè)出版社， 2020. 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