熱釋電紅外報(bào)警器

1、電 子 技 術(shù)課 程 設(shè) 計(jì)成績評(píng)定表設(shè)計(jì)課題 ： 熱釋電紅外報(bào)警器 學(xué)院名稱 ： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) ： 電氣F1206 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 高云婷、徐振方 設(shè)計(jì)地點(diǎn) ： 31-521 設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 2014-7-72014-7-14 指導(dǎo)教師意見：成績: 簽名： 年 月 日電 子 技 術(shù)課 程 設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì)名稱： 熱釋電紅外報(bào)警器 專 業(yè) 班 級(jí) ： 電氣F1206班 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 高云婷、徐振方 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 31-521 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 2014-7-72014-7-14 電子技術(shù) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)題

2、目熱釋電紅外報(bào)警器課題性質(zhì)工程設(shè)計(jì)課題來源自擬指導(dǎo)教師 主要內(nèi)容（參數(shù)）基于熱釋電紅外報(bào)警器系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：1. 具備晝夜功能（白天有人進(jìn)入報(bào)警區(qū)，該儀器也不報(bào)警，晚上有人進(jìn)入報(bào)警區(qū)立即啟動(dòng)蜂鳴器，進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)）；2. 感應(yīng)距離小于3m；3. 報(bào)警時(shí)間從20s10min可調(diào)；4. 電壓采用220V240V AC 50/60HZ。任務(wù)要求（進(jìn)度）第1-2天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計(jì)方案。第3-4天：按照確定的方案設(shè)計(jì)單元電路。要求畫出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。第5-6天：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格

3、式規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確，篇幅合理。主要參考資料1 康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第5版）M北京：高等教育出版社，20042 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第5版）M北京：高等教育出版社，20063 陳光明.電子技術(shù)書課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)M北京航空航天出版社. 2007審查意見系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目錄熱釋電紅外報(bào)警器51、設(shè)計(jì)題目及要求51.1、題目51.2、設(shè)計(jì)要求51.2.1、熱釋電紅外報(bào)警器具有以下功能：51.3、給定條件：52、設(shè)計(jì)方案62.1設(shè)計(jì)方案分析論述62.2方框圖63、電路設(shè)計(jì)73.1菲涅爾透鏡73.1.1作用73.1.2原理73.2熱釋電感應(yīng)模塊83.2.1傳感器

4、簡介83.2.2傳感器結(jié)構(gòu)圖：83.3 BISS0001紅外傳感信號(hào)處理器92.3.1簡介92.3.2管腳圖93.3.4熱釋電紅外傳感器的主要工作參數(shù)：103.3.5系統(tǒng)電路圖：113.3.6工作原理123.3.7 BISS0001特點(diǎn)143.4報(bào)警器電路設(shè)計(jì)154、整機(jī)電路圖165、制作與調(diào)試175.1制作：175.2調(diào)試176、心得體會(huì)177、參考文獻(xiàn)18熱釋電紅外報(bào)警器1、設(shè)計(jì)題目及要求1.1、題目熱釋電紅外報(bào)警器1.2、設(shè)計(jì)要求 1.2.1、熱釋電紅外報(bào)警器具有以下功能：1. 具備晝夜功能（白天有人進(jìn)入報(bào)警區(qū)，該儀器也不報(bào)警，2. 上有人進(jìn)入報(bào)警區(qū)立即啟動(dòng)蜂鳴器，進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)）；3.

5、感應(yīng)距離小于3m；4. 報(bào)警時(shí)間從20s10min可調(diào)；5. 電壓采用220V240V AC 50/60HZ。1.3、給定條件：1. 采用紅外線感應(yīng)探頭，結(jié)合熱釋電感應(yīng)模塊BISS0001。2. 可以采用菲尼爾透鏡來增加感應(yīng)的距離。2、設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)方案分析論述紅外線通過菲涅爾透鏡到達(dá)紅外探測器，把紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。這時(shí)，熱釋電紅外探測器將輸出脈沖信號(hào)經(jīng)整流電路將信號(hào)放大和濾波后，由電壓比較器與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，當(dāng)輸出信號(hào)達(dá)到一定值時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出警報(bào)。此系統(tǒng)主要用到BISS0001集成芯片完成放大延時(shí)以及比較的功能。2.2方框圖圖表 1方框圖3、電路設(shè)計(jì)3.1菲涅爾透鏡3.1.1作用菲

6、涅爾透鏡多是由聚烯烴材料注壓而成的薄片，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓。菲涅爾透鏡的在很多時(shí)候相當(dāng)于紅外線及可見光的凸透鏡，效果較好，但成本比普通的凸透鏡低很多。菲涅爾透鏡可按照光學(xué)設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。菲涅爾透鏡作用有兩個(gè)：一是聚焦作用；二是將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)。3.1.2原理基于菲涅爾波帶片，菲涅爾波帶片具有類似透鏡的作用，它可以使入射光匯聚起來，產(chǎn)生極大的光強(qiáng)。它也有類似于透鏡的第六組成像公式fr1110=+r，式中r為光源到波帶的距離，0r為透鏡中心到像點(diǎn)的距離lmRf2=（R透鏡半徑

7、、m為波帶數(shù)、l為入射光波長）。但波帶片與透鏡有個(gè)重要的區(qū)別，即一個(gè)波帶片有很多焦點(diǎn)，上式給出的是它的主焦點(diǎn)，除此之外，還有一系列的次焦點(diǎn)，它們的距離分別是.7、5、3fff。在其對(duì)稱位置（即.7、5、3、ffff-）還存在著一系列虛焦點(diǎn)3.2熱釋電感應(yīng)模塊 3.2.1傳感器簡介熱釋電紅外傳感器的一種被動(dòng)式調(diào)制型溫度敏感器，也稱熱探測型傳感器?？捎脕碇苯咏邮苣繕?biāo)物體發(fā)射的紅外線并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出，并不需要紅外發(fā)射傳感器。熱釋電紅外傳感器反應(yīng)速度快、靈敏度高、使用方便，尤其是可以進(jìn)行非接觸式測量。主要應(yīng)用在各類入侵警報(bào)、自動(dòng)開關(guān)、非接觸式測溫、火焰報(bào)警、設(shè)備故障的診斷的自動(dòng)化設(shè)施。具有以下特

8、點(diǎn)：1. 不需要用紅外線或者電磁波等發(fā)射源2. 靈敏度高、控制范圍大3. 隱蔽性好，可流動(dòng)安裝3.2.2傳感器結(jié)構(gòu)圖：熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2.2.2所示，其內(nèi)部由敏感原件、場效應(yīng)管、高阻電阻、濾光片等組成，并向殼內(nèi)沖入氮?dú)夥庋b起來。圖表 2內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.3 BISS0001紅外傳感信號(hào)處理器2.3.1簡介BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，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)。2.3.2管腳圖3.3.3管腳說明3.3.4熱釋電紅外傳感器的主要工作參數(shù)：3.3.5系統(tǒng)電路圖：圖表 3信號(hào)處理電路圖表 4BISS0001 紅外傳感線號(hào)處理器的原

9、理框圖3.3.6工作原理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)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。以下圖所示的不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形。首先，根據(jù)實(shí)際需要，利用運(yùn)算放大器OP1組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路，將信號(hào)放大。然后耦合給運(yùn)算放大器OP2，再進(jìn)行第二級(jí)放大，同時(shí)將直流電位抬高為VM(0.5VDD)后，將輸出信號(hào)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(hào)Vs。由于VH0.7VDD、VL0.3VDD，所以，當(dāng)VDD=5V時(shí)，可有效抑制1V的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。COP3是

10、一個(gè)條件比較器。當(dāng)輸入電壓VcVR時(shí)，COP3輸出為高電平，進(jìn)入延時(shí)周期。當(dāng)A端接“0”電平時(shí)，在Tx時(shí)間內(nèi)任何V2的變化都被忽略，直至Tx時(shí)間結(jié)束，即所謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。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。在Ti時(shí)間內(nèi)，任何V2的變化都不能使Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平）,可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。以上圖所示的可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期間，信號(hào)Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。在Vc=“1”、A=“1”時(shí)，Vs可重復(fù)觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)，并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保

11、持有效狀態(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)。3.3.7 BISS0001特點(diǎn)1. CMOS工藝2. 數(shù)模混合3. 具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器4. 內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾5. 內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器6. 采用16腳DIP封裝3.4報(bào)警器電路設(shè)計(jì)圖表 5報(bào)警器電路4、整機(jī)電路圖圖表 6 BISS0001的熱釋電紅外開關(guān)應(yīng)用電路圖上圖中，運(yùn)算放大器

12、OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由C3耦合給運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)Vo經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。上圖中，R3為光敏電阻，用來檢測環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮，R3的電阻值會(huì)降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào)Vs。SW1是工作方式選擇開關(guān)，當(dāng)SW1與1端連通時(shí)，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng)SW1與2端連通時(shí)，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。圖中R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選10K，實(shí)際使用時(shí)可以用3K，可以提高

13、電路增益改善電路性能。輸出延遲時(shí)間Tx由外部的R9和C7的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整，R9/R10可以用470歐姆，C6/C7可以選0.1U。5、制作與調(diào)試5.1制作：二極管，三極管，電阻，電容及三端集成穩(wěn)壓器78L05,紅外傳感信號(hào)處理器BISS0001和蜂鳴器，根據(jù)原理圖進(jìn)行布局和插元器件，經(jīng)過焊接和按照原理圖將一些器件進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)。5.2調(diào)試因?yàn)榇思t外報(bào)警器備晝夜功能，即：白天有人進(jìn)入報(bào)警區(qū)，該儀器也不報(bào)警，晚上有人進(jìn)入報(bào)警區(qū)立即啟動(dòng)蜂鳴器，進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)。當(dāng)遮住光敏電阻用手在熱釋電紅外傳感器附近晃動(dòng)時(shí)，我們可以聽到蜂鳴器發(fā)出聲音，并且指示燈亮。當(dāng)手移開或靜止不動(dòng)時(shí)，蜂鳴器不發(fā)出聲音，指示燈也不亮。6、心得體會(huì)通過此次熱釋電紅外報(bào)警器課題設(shè)計(jì)，鍛煉了自己的實(shí)踐和動(dòng)手能力， 并且通過學(xué)習(xí)此芯片,可以大概了解單片機(jī)的發(fā)展及其工作方法，了解匯編語言，掌握一定的BISS0001單片機(jī)知以及用