【正文】 U 4AL M 3 93R 121 00 KR 134 70 KR 141 00 KV D 3I N 40 01R 153 00 K+ 6VR 101 00 KR 161 2. 5 KR 175 0KR 181K+ 10 VR e f1 I N2+ I N3V4S e ns e5O ut p ut6V+7NC8U6I N A 10 5R 195 0. 12+36U5O P 2 7R 205 0. 14 ~ 2 0m A熱釋電紅外線傳感器A圖 31： 微弱信號放大電路 (1) 檢測部分： 傳感器采用帶菲涅耳透鏡的熱釋電紅外線傳感器。 U2熱釋電紅外線 傳感器 U3低功耗雙運算放大電路 LM358 U4電壓比較器 LM393 U5低漂移高增益運算放大器 OP27 U6V/I 轉換器芯片 INA105 紅外線探測傳感器 IC1 探測到前方人體輻射出的紅外線信號時，由 U2 的 ②腳輸出微弱的電信號，經(jīng)三極管 VT1 等組成第一級放大電路放大，再通過 C2 輸入到運算放大器 U3 中進行高增益、低噪聲放大，此時由 U3 的 7 腳輸出的信號無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 15 已足夠強。 U3 作電壓比較器，它的第 ⑤ 腳由 R VD2 提供基準電壓，當 U3 的1 腳輸出的信號電壓到達 U3 的 5 腳時，兩個輸入端的電壓進行比較，此時 U4的 1 腳由原 來的高電平變?yōu)榈碗娖?。此時 LM393 的 1 腳輸出的是一個方波信號，然后將之輸入到一個 V/I轉換器 INA105,它的輸出將是一個 4~20mA的電流信號，以便于遠距離傳輸。 U2 采用進口器件 Q74，波長為 9－ 10um。 U3 采用運放 LM358，具有高增益、低功耗。 U4 為雙電壓比較器 LM393，低功耗、低失調電壓。其中 C C5一定要用漏電極小的鉭電容，否則調試會受到影響。 RP1 是調整靈敏度的關鍵元件，應選用線性高精度密封型。 制作時，在 U2 傳感器的端面前安裝菲涅爾透鏡，因為人體的活動頻率范圍為 － 10Hz， 需要用菲涅爾透鏡對人體活動頻率倍增。 (2) 單片機系統(tǒng)部分 檢測信號入單片機接口圖如圖 311 所示。 紅外線探測放大電路與單片機的具體連接見附錄總圖。 8255 的每一個輸入輸出口都將接一個檢測來的信號信號，也就是每一路輸入都有一個檢測電路，它傳過來的是一個 4~20mA 的電流信號，接一個 250 歐姆的電阻使其轉換成 1V~5V 的電壓信號，此電路中只可能為 1V和 5V兩種情況，再通過一個電壓比較器 LM393,當 LM393（ U7）的 2 腳為 5V 時，輸出為高電平，光電耦合器導通， 8255 的輸入口將為低電平（其余時刻為高電 平），表示檢測到有人。 U6光電耦合器 R31K+ 5V32148 U 7AL M 3 93R72 50+ 5VR61 0KR539+ 5V長距離導線R45 8 25 5P A .0A 圖 311 檢測信號與單片機接口圖 光電耦合器驅動接口 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 16 晶體管輸出型光電耦合器的受光器是光電晶體管。光電晶體管除了沒有使用基極外跟普通晶體管一樣，取代基極電流的是以光作為晶體管的輸入。當電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光時，光電晶體管受光的影響在 cb 間和 ce 間有電流流過，這兩個電流基本上受光的照度控制，常用 ce 極間的電流作為輸出電流，輸出電流受 Vce 的電壓影響很小，在 Vce 增加時，稍有增加。光電晶體管的集電極電 流Ic 與發(fā)光二極管的電流 IF 之比稱為光電耦合器和電流傳輸比 CTR。不同結構的光電耦合器的電流傳輸比相差很大。 晶體管輸出型光電耦合器可做為開關運用 ,這時發(fā)光二極管和光電晶體管平常都處于關斷狀態(tài) 。 在發(fā)光二極管通過電流脈沖時 ， 發(fā)光二極管在電流持續(xù)的時間內導通 。 光電耦合器也可做線性耦合器運用 ,在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流 ,再把信號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上 ,引起其亮度的變化 ,這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號。輸出電流也就將隨輸入的信號電壓線性變化。 圖 32 是使用 4N25 的光 電耦合器的接口電路圖 。 4N25 起到耦合脈沖信號和隔離單片機系統(tǒng)與輸出部分的作用，使兩部分的電流信號獨立。輸出部分的地線接機殼或接大地，而 8031 系統(tǒng)的電源地線浮空，不與交流電源的地線相接。這樣可以避免輸出部分電源變化對單片機電源的影響，減少系統(tǒng)所受的干擾 ,提高系統(tǒng)的可靠性。 由于光電耦合器是電流輸出型，不受輸出端工作電壓的影響，因此可用于不同電平的轉換。 8 9 C 5 1P 1 . 01 2A7 4 0 7R12 0 0L E D1 2A7 4 F 0 4R23K5 V 5V1 6 5輸出 圖 32： 光電耦合器 4N25 的接口電路 光電耦合器常用于較遠距離的信號隔離傳送。一 方面可以起到隔離兩個系統(tǒng)無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 17 地線作用，使兩個系統(tǒng)的電源相互獨立，消除地位不同所產(chǎn)生的影響。另一方面，光電耦合器的發(fā)光二極管是電流 驅動器件，可以形成電流環(huán)路的傳送形式 。 由于電流環(huán)電路是低阻抗電路，它對噪聲的敏感度低，因此提高了通迅系統(tǒng)的抗干擾能力。 集成電路運算放大器 集成電路運算放大器是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的多極直接耦合器放大電路，它的類型很多，電路也不一樣，但結構具有共同之處，圖331 表示集成運放的內部電路組成框圖。圖 332 集成電路運算放大器代表符號。圖中輸入級一般是由 BJT、 JFET 或 MOSFET 組成的差分式放大電路，利用它的對稱特性可以提高整個電路的共模抑制比和其他方面的性能，它的兩個輸入端構成整個電路的反相輸入端和同相輸入端。電壓放大級的主要作用是提高電壓增益，它可由一級或多級放大電路組成，輸出級一般由電壓跟隨放大器或互補電壓跟隨器組成，以降低輸出電阻，提高帶負載能力。偏置電路是為各級提供合適的工作電流。此外還有一些輔助環(huán)節(jié)，如電平移動電路、過載保護電路以及高頻補償環(huán)節(jié)等。 精密多功能運算放大器 INA105 INA105 精密多功能運算放大器是集成運放與外圍元件有 機結合、并利用集成工藝與激光調阻技術相結合所形成的不同于常規(guī)集成運放的放大器件。利用這種新器件的不同組合連結，可以組成各種很有特色的精密應用電路。 該器件核心部分是一個精密運算放大器，其失調電壓典型值僅為 50181。V，共模抑制比大大于 86dB，失調電壓漂移 5181。V/℃ 。與常規(guī)集成運放不同的是，它在芯片上同時制作了四個電阻，分別連接運放的兩個輸入端，如圖 所示。這四個電阻通過激光調阻技術將它精確到 25KΩ。這樣利用四個電阻的不同連接，就能組成很有特色的應用電路，而且一般無需再外接精密電阻。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 18 圖 331： 集成電路運放大器內部組成原理框圖 +NPO 圖 332： 集成電路運算放大器代表符號 由于激光調阻值精度極高，用它組成增益為 1 的電壓跟隨器（緩沖器）時，其增益誤差小于 %,非線性誤差小于 %。該器件最大工作電壓為 177。18V,工作溫度范圍為 0～ 70℃ (后綴為 P 及 U)及－ 25～＋ 85℃ (后綴為 M)。 具有差動輸入的電壓－電流變換器電路 圖 是具有差動輸入的電壓－電流變換器電路 .輸入的差動電壓分別為V1 、 V2。 輸出的電流 I0=（ V1 － V2）（ 1/25K+1/R）。式中 R 為外接電阻 ， 改變不同的 R 值可獲得不同的 I0 值。 精密 4～ 20MA 電流變送器電路 圖 是一種由 0～ 10V 變化的電壓（由傳感器經(jīng)放大器輸出的電壓）經(jīng)本電路轉變?yōu)?4～ 20mA 的變換器電路。電路設計成在 0V時為 4mA 電流，而在 10V為 20mA 電流的電壓 電流變換電路。其中 REF 為 10V 的基準電源。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 19 2 5 K2 5 K 2 5 K2 5 KI NA1 0 52376415 S E NV+V0VR E FI N+ IN 圖 341： INA105 精密多功能運算放大器電路 2 5 K2 5 K 2 5 K2 5 KI N A 1 0 5615RRV2V1負載I= （ V 1 － V2 ）（ 1 / 2 5 K + 1 / R ） 圖 342： 具有差動輸入的電壓－電流變換器電路 2 5K2 5K 2 5K2 5KI N A 1 0 56155 0. 1 Ω5 0. 1 ΩV1RLR E F 1 01 2. 5 K 1K5 0K+ 15 V246O P A 272 圖 343： 精密 4～ 20MA 電流變送器電路 低功耗、雙運算放大器 LM358 概述 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 20 LM358 內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。引腳圖如 圖 35所示。 +124378+65輸出 1輸入 1 （ ）輸入 1 （ + ）V E EV C C輸出 2輸入 2 （ ）輸入 2 （ + ） 圖 35： LM358 引腳圖 LM358 的特性 (1)內部頻率補償 (2)直流電壓增益高 (約 100dB) (3)單位增益頻帶寬 (約 1MHz) (4)源電壓范圍寬：單電源 (3— 30V)；雙電源 (177。 一 177。15V) (5)低功耗電流，適合于電池供電 (6)低輸入偏流 (7)低輸入失調電壓和失調電流 (8)共模輸入電壓范圍寬，包括接地 (9)差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 (10)輸出電壓擺幅大 (0 至 ) 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 基于單片機的紅外防盜報警系統(tǒng)設計 21 第 4章 電源設計 單片機系統(tǒng)電源 AT89C51的工作電源電壓為 5（ 1177。） V且典型值為 5V。 該裝置采用 9－ 12V直流電源供電，由 T降壓，全橋 U整流， C6濾波，檢測電路采用 IC6 7806供電。本裝置交直流兩用，自動無間斷轉換，無后顧之憂。原理圖如圖 41所示。 T2 A / 5 0 V+ C64 7 0 u / 2 5 VC70 . 1 uE1 2 VVD1IN 4 0 0 1+ C84 7 u / 1 6 VS 12X P 1~ 22 0V132I C 57 80 5 + 12 V+ 5V+C92 2u F電源電路1 2V 圖 41： 單片機系統(tǒng)電源原理圖 當交流停電時，打開主機背后的直流電源開關即可（要在主機的電池盒內按電池極性裝好電池）。 原理同單片機電源，如圖 42 所示。 132I C 67 8 0 6 + 1 2 V+ 6 V+C 1 02 2 u F 圖 42:檢測電源原理簡圖 無錫科技職業(yè)學院畢