電子測量課程設計鄧泉鈴

1、 電子測量技術(shù) 課程設計(論文)設計（論文）題目 人體紅外熱釋檢測 學院名稱 信息科學與技術(shù)學院 專業(yè)名稱 電子信息科學與技術(shù) 學生姓名 鄧泉鈴 學生學號 0 任課教師 賴武剛 設計（論文）成績 教務處 制2015年12月28日電子測量技術(shù)課程設計組員：韓均雷，鄧泉鈴，雷鳳智，周鵬一、設計要求1、基本要求 （1）設計一個基于人體熱釋電傳感器的人體紅外檢測裝置 （2）電源用5V單電源，運放用單電源供電 （3）放大指標在4000倍以上 （4）用ADC0832采集波形，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，在LCD1602上顯示幅度2、發(fā)揮部分把顯示設備換為12864，顯示出時時波形二、設計方案方案一：采用兩級放大加濾波

2、的方式，最終輸出的波形輸入到ADC0832，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后送入單片機，經(jīng)處理轉(zhuǎn)換后在液晶上顯示。方案二：只用放大電路，因為傳感器本身輸出的信號信噪比很大，所以不用專門濾波，通過ADC的轉(zhuǎn)換送入單片機，最終顯示。選用方案一，方案一的電路比較復雜，但是預期效果比較好，波形穩(wěn)定，信噪比大。方案二的電路簡單，因為沒有加濾波電路，所以預期效果比方案一差很多，所以選用方案一。三、主要器件介紹LM324：LM324系列器件帶有真差動輸入的四運算放大器，具有真正的差分輸入。與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC17

3、41的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應用場合中采用外部偏置元件的必要性。ADC0832：ADC0832 為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在05V之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為32S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。STC89C52: STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)

4、可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復位電路，3個16 位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。

5、空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。LCD12864液晶：帶中文字庫的128X64 是一種具有4 位/8 位并行、2 線或3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體 中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192 個16*16 點漢字，和128 個16*8 點ASCII 字符 集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面。可以顯示84 行1616

6、 點 陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。四、電路部分設計本裝置由前級放大電路、濾波電路、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機處理顯示電路，本文重點討論前級濾波放大電路，其他電路在其余課程中討論。1、前級運算放大器放大濾波電路： 前級放大濾波電路由LM324運算放大器作為主要部分，含有兩級放大，每級放大放大倍數(shù)計算為100倍，含有低通濾波器，因為傳感器輸出的頻率約為1Hz，交流信號的幅度約為100uV，所以低通截止頻率設置為100Hz，最

7、前級含有高通濾波器，主要是用來隔絕直流信號，傳感器會輸出0.2V至1V不等的直流成分，所以在放大之前必須把直流隔絕。由于要求單電源供電，所以必須給運算放大器加直流偏置，為了有更大的信號增益，所以第一級加2.5V的直流偏置，第二級也是一樣。系統(tǒng)仿真用multisim軟件仿真。2、AD轉(zhuǎn)換電路3、單片機顯示電路4、LCD12864液晶顯示波形電路五、結(jié)果分析1、放大濾波電路指標測試第一級放大濾波電路：由R1和R2可知，增益為100，由C5、R2和R1可知，低通截止頻率為100Hz。在實際測試中，用2mVpp，1.5Hz20Hz的正弦波作為測試信號，由于電路的材料特性，每級放大電路1Hz增益約為60

8、，且對于10Hz頻率的衰減約為-10dB（相對于1Hz頻率，以下相同），對于20Hz頻率的信號衰減約為-40dB，由于傳感器輸出的交流信號在100uV左右，對于交流放大，兩級放大濾波電路的增益約為3600，理論輸出信號應為360mV，實際上，傳感器的頻率更低，輸出的幅度更大，再加上傳感器輸出信號不是固定值，造成傳感器輸出幅度過大時，電路輸出信號有時會造成失真，這是由于運放用的5V電源供電，再加上2.5V的直流偏置，實際輸出交流信號的幅值最大只有2V左右（LM324在5V單電源供電的時候最大輸出為4V左右），造成實際應用的時候，放大增益比測試時更大，測試距離更遠。經(jīng)實際測試，在5M距離下，人正常

9、走動時依然能造成失真，在7M的時候幅值較大，但未失真，且波形信噪比大。唯一美中不足的是，由于放大增益太大，在未遮住傳感器且沒有人走動的時候，波形依舊有較大波動，雖然波動不大，但是依舊有時會造成錯誤信息，導致后續(xù)電路判斷錯誤。2、ADC采樣及顯示ADC采用ADC0832,8位數(shù)字信號轉(zhuǎn)換，由于數(shù)字信號波動小，不易受到外界噪聲及干擾的影響，所以，這里不再分析噪聲影響，連接電路都已在上圖中給出，最主要的就是讓給ADC0832供電的電源一定要穩(wěn)定且準確，這樣才能使ADC采集出來的值更加接近真實值，量化誤差一定存在，由于采集到的電壓值不同，單個量化誤差也不同。學生學習心得 本次課程設計涉及到的范圍很廣，很多課程的知識都應用到了，這不僅能夠?qū)⑽覀兯鶎W知識應用到實際電路中，還很有效率的提高了我們的動手能力，團隊合作能力。我們不僅要了解相關(guān)器件知識，還要充分考慮到外界條件的影響，特別是模擬部分各種參數(shù)都必須做到精確。能夠順利完成這次課程，我們都好高興。學生（簽名）： 年 月 日誠信承諾本人鄭重聲明