【正文】 +系列號命名），鏡片主要參數(shù)： 外觀描述 ——外觀形狀（長、方、圓）、尺寸（直徑）。 探測范圍 ——指鏡片能探測的有效距離（米）和角度。 （三）提高鏡片作用效果的方法 增強(qiáng)探測動(dòng)作靈敏 度的方法。段密度高的鏡片在 50mm 長度有 26 段之多。從前面闡述的原理中得知，區(qū)段數(shù)量少被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就要大，選用區(qū)段數(shù)量少的鏡片就能減少誤動(dòng)作，一是人體運(yùn)動(dòng)幅度要大二是區(qū)段數(shù)量少的鏡片形成局部探測，減少外圍干擾源 菲涅爾透鏡的主要作用就是將探測空間的紅外線有效地集中到傳感器上。這部分選擇主要是看透鏡窄帶的設(shè)計(jì)及透鏡材質(zhì)。菲涅爾透鏡窄帶（視窗）的設(shè)計(jì)一般都是不均勻的，自上而下分為幾排，上面較多、下邊較少，一般中間密集、兩側(cè)疏。材質(zhì)一般用有機(jī)玻璃。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而增強(qiáng)其能量幅度。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長范圍為 7～ 10μ m，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。 菲涅爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴(yán)密。 BISS0001 是一款具有較高性能的熱釋電傳感器信號處理集成電路，它主要由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成。 表 25 為芯片引腳功能說明表。由 VS的上跳變沿觸發(fā)，使 Vo 輸出從 低電平跳變到高電平時(shí)視為有效觸發(fā)。 3 RR1 輸出延遲時(shí)間 Tx 的調(diào)節(jié)端 4 RC1 輸出延遲時(shí)間 Tx的調(diào)節(jié)端 5 RC2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端 6 RR2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端 7 VSS 工作電源負(fù)端 8 VRF I 參考電壓及復(fù)位輸入端。當(dāng) VcVR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng) VcVR時(shí)允許觸 發(fā) (VR≈ ) 10 IB 運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端 11 VDD 工作電源正端 12 2OUT O 第二級運(yùn)算放大器的輸出端 13 2IN I 第二級運(yùn)算放大器的反相輸入端 14 1IN+ I 第一級運(yùn)算放大器的同相輸入端 15 1IN I 第一級運(yùn)算放大器的反相輸入端 16 1OUT O 第一級運(yùn)算放大器的輸出端 24 （二）功能敘述 BISS0001 是 CMOS 數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰ｋp向鑒幅器，可有效抑制干擾。 表 26 電氣參數(shù)（ 表中無特殊說明時(shí) VDD=5V） 符號 參數(shù) 測試條件 參數(shù)值 單位 最小 最大 VDD 工作電壓范圍 ―― 3 6 V IDD 工作電流 輸出 空載 VDD =3V ―― 50 μA ―― 100 VOS 輸入失調(diào)電壓 ―― 50 mV IOS 輸入失調(diào)電流 ―― 50 nA AVO 開環(huán)電壓增益 RL= 60 ―― dB CMRR 共模抑制比 RL= 60 ―― dB VYH 運(yùn)放輸出高電平 RL =500K 接 ―― V VYL 運(yùn)放輸出低電平 ―― V VRH VC 端輸出高電平 VRF=5V ―― V VRL VC 端輸出低電平 ―― V VOH VO 端輸出高電平 IOH= 4 ―― V VOL VO 端輸出低電平 IOL= ―― V VAH A 端輸出高電平 ―― V VAL A 端輸出低電平 ―― V 工作原理： 如圖 214 為 BISS0001 紅外感應(yīng)信號處理器的內(nèi)部框圖。由圖可見 BISS0001 是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器即參考電壓等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。 25 圖 214 內(nèi)部框圖 如下說明各種情況的工作方式。然后，耦合給運(yùn)算放大器 OP2，再進(jìn)行第二次放大，同時(shí)將直流電位抬高為VM（≈ ）后，將輸出信號 V2 送到由比較器 COP1 和 COP2 組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號 Vs。 1V 的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)輸入電壓 VC＜ VR（≈ ）時(shí)， COP3 輸出為低電平封住了與門 U2，禁止觸發(fā)信號 Vs 向下級傳遞；而當(dāng) VC＞ VR， COP3 輸出為 26 高電平，進(jìn)入延時(shí)周期。當(dāng) Tx 時(shí)間結(jié)束時(shí)， Vo 下跳回低電平， 同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器而進(jìn)入封鎖周期 Ti 。 2．可重觸發(fā)工作方式各點(diǎn)工作波形： 圖 216 可重觸發(fā)工作方式各點(diǎn)工作波形 在 VC=“ 0”、 A=“ 0”期間，信號 VS不能觸發(fā) VO 為有效狀態(tài)。在 Tx 時(shí)間內(nèi)，只要 VS發(fā)生上跳變，則 VO 將從 VS上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長一個(gè) Tx 周期；若 VS保持為“ 1”狀態(tài) ，則 VO一直保持有效狀態(tài)；若 VS保持為“ 0”狀態(tài)，則在 TX 周期結(jié)束后 Vo 恢復(fù)為無效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時(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)。 實(shí)驗(yàn)所得，當(dāng)傳感器檢測室內(nèi)有人時(shí)， VO≈ 4V；無人時(shí) VO≈ 。 BISS0001 就是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路。它有兩種工作方式供選擇，通過將引腳 A 置 1 或 0。 本系統(tǒng)選擇可重復(fù)觸發(fā)方式。由于選擇的是可重復(fù)觸 發(fā)方式， VS 可重復(fù)觸發(fā) VO 為有效狀態(tài)，并可促使 VO在延時(shí)周期 Tx內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。在 Tx 時(shí)間內(nèi)，只要 VS發(fā)生上跳變， VO就會(huì)從 VS上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長一個(gè) Tx 周期，若 VS保持為“ 0”狀態(tài)，則 VO 一直保持有效狀態(tài) 。 表 27 BISS0001 極限參數(shù) 名稱 極限參數(shù)（ Vss=0V） 電源電壓 ～ 6V 輸入電壓范圍 ～ VDD+（ VDD=6V） 各引出端最大電流 177。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。 第三節(jié) 可見光檢測模塊 一、方案一 方案一電路圖如圖 217 所示。光敏電阻 RL一端接 +5V 電 28 源，另一端與 R1 的電阻分壓。光敏電阻 RL一端接 +5V 電源，另一端與 R1 的電阻分壓。集電極輸出經(jīng)非門整形后直接與單片機(jī) I/O 口連接。 圖 218 光敏電阻 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）。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻） 29 可達(dá) 1～ 10M 歐 ,在強(qiáng)光條件（ 100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。 可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。 光敏電阻的主要參數(shù)是： （ 1）光電流、亮電阻。 （ 2）暗電流、暗電阻。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“ 0LX”表示。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時(shí)的電阻值（暗電阻）與受光照射時(shí)的電阻值（亮電阻）的相對變化值。光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。 （ 5）光照特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。光敏電阻的光電效應(yīng)受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時(shí)，其消耗的功率就降低。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。通常 30 采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體光敏電阻原理圖及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。 圖 219 方案二電路圖 使用一個(gè)光敏二極管 D2，電壓比較器 U3 為電壓比較器集成芯片 LM339 的一個(gè)單元， 電壓比較器可以看作是放大倍數(shù)接近“無窮大”的運(yùn)算放大器。 （一）光敏二極管 31 光敏二極管使用時(shí)要反向接入電路中，即正極接電源負(fù)極，負(fù)極接電源正極。 有光照： 反向電阻顯著減小，反向電流顯著增加，光電流的大小與光的強(qiáng)度，波長有關(guān)。 Vrmax 越大，管子性能越穩(wěn)定。 ID 越小，管子性能越穩(wěn)定，對光的敏感度就越高。 電壓比較器 電壓比較器的功能：比較兩個(gè)電壓的大 小 (用輸出電壓的高或低電平，表示兩個(gè)輸入電壓的大小關(guān)系 )： 當(dāng)“＋”輸入端電壓高于“－”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為高電平； 當(dāng)“＋”輸入端電壓低于“－”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為低電平； 電壓比較器的作用：它可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口，還可以用作波形產(chǎn)生和變換電路等。簡單的電壓比較器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但是抗干擾能力差，因此我們就要對它進(jìn)行改進(jìn)。 運(yùn)放，是通過反饋回路和輸入回路的確定“運(yùn)算參數(shù)”，比如放大 倍數(shù)，反饋量可以是輸出的電流或電壓的部分或全部。電壓比較器輸入是線性量，而輸出是開關(guān)（高低電平）量。 本設(shè)計(jì)使用了一個(gè)比較器集成電路模塊 LM339，它類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。 圖 220 LM339 引腳圖 圖 220 為 LM339 引腳圖 ， 每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。 用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇 LM339 輸入共模范圍的任何一點(diǎn)），另一端加一個(gè)待比較的信號電壓。 2）當(dāng)“ ”端電壓高于“ +”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。 LM339 的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時(shí)輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選 3～ 15K）。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。 LM339 最簡單的應(yīng)用是單限比較器。 輸入信號 Uin，即待 比較電壓，它加到同相輸入端，在反相輸入端接一個(gè)參考電壓（門限電平） Ur。 33 2)當(dāng)輸入電壓 UinUr 時(shí)，輸出為低電平 UOL。 圖 221 單限電壓比較器 （ a） 電壓比較器接線圖 （ b） 電壓比較器輸出波形 第四節(jié) 按鍵電路 圖 222 按鍵電路 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了三個(gè)獨(dú)立式按鍵，它們的功能分別為 S1 強(qiáng)制控制照明系統(tǒng)的燈全亮、 S2 強(qiáng)制燈全滅、 S3 可以使系統(tǒng)退出這種強(qiáng)制程序，使系統(tǒng)回到自動(dòng)監(jiān)控的狀態(tài)中。按照圖 222 中接法，這幾個(gè)端口是低電平有效。而且具有一種心理暗示，能夠讓人覺得踏實(shí)愉悅。 第六節(jié) 執(zhí)行模塊 一、方案一 圖 224 為方案一電路圖。當(dāng)單片機(jī)引腳輸出高電平時(shí)，繼電器 RL1 開 35 關(guān)動(dòng)作，電燈電路接通。 二、方案二 圖 224 為方案二電路圖。 三、方案比較與確定 方案一使用了一個(gè)三極管來控制繼電器電路，方案二則使用一個(gè)光電耦合器，使用光電耦合可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 光電耦合器因?yàn)槠洫?dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此在實(shí)際使用過程中，具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)： 能夠有效抑制接地回路的噪聲，消除地干擾，使信號現(xiàn)場與主控制端在電氣上完全隔離，避免了主控制系統(tǒng)受到意外損壞。 開關(guān)速度快，高速光電耦合器的響應(yīng)速度到達(dá) ns 數(shù)量級，極大的拓展了光電耦合器在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用。 可替代變壓器隔離，不會(huì)因觸點(diǎn)跳動(dòng)而產(chǎn)生尖峰噪聲，且抗震動(dòng)和抗沖擊能 36 力強(qiáng)。 經(jīng)過比較，方案二優(yōu)于方 案一，所以本系統(tǒng)采用第二種方案。 由于整個(gè)系統(tǒng)采用的電源電壓需 +5V 和 +12V 電壓，把頻率為 50Hz、有效值為 220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的 5V 直流電壓。 由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用為降壓。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會(huì)影響到負(fù)載電路的正常工作。 穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。 LM7805 三端正穩(wěn)壓電路 ,能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá) 1A。如圖所示電路為輸出電壓 +5V、輸出電流 的穩(wěn)壓電源。 37 220V 交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路和濾波電容 C13 的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器 LM7805 的 Vin 和 GND 兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓 (該電壓常常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生