基于熱釋電紅外線傳感器的自動報警器

1、本科生課程設(shè)計（論文）遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 信號變換綜合設(shè)計 課程設(shè)計（論文）題目：基于熱釋電紅外線傳感器的自動報警器設(shè)計 院（系）： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 起止時間：18課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：測控技術(shù)與儀器學(xué) 號學(xué)生姓名專業(yè)班級設(shè)計題目基于熱釋電紅外線傳感器的自動報警器設(shè)計課程設(shè)計（論文）任務(wù)設(shè)計任務(wù)：通過對現(xiàn)有的光電防盜報警裝置優(yōu)缺點的研究，利用熱釋電紅外線傳感器和光敏傳感器設(shè)計制作一套防盜報警系統(tǒng)，使之適用于家庭、商場、倉庫的夜晚自動值守防盜保護。選取合適型號的傳感器，設(shè)計相應(yīng)的電路，確定器件參數(shù)，電路主要由熱釋

2、電紅外傳感器探測電路、光控電路、報警驅(qū)動電路所組成；進行電路仿真，或進行電路板焊接。技術(shù)要求:在環(huán)境溫度為-20+60°C之間，電壓為315V時，熱釋電傳感器能有效探測進入探測區(qū)域的紅外發(fā)射體。報警采用大功率報警設(shè)備（不能采用蜂鳴器）說明書要求:1.格式規(guī)范，符合學(xué)校要求；2.說明書中應(yīng)有方法比較與方案論證，原理（公式）及具體的實現(xiàn)方案、電路器件型號、參數(shù)，設(shè)計說明等；3.硬件電路應(yīng)由protel繪制，并且焊接、調(diào)試；4. 不能采用單片機設(shè)計。 5.按規(guī)定格式，撰寫、打印設(shè)計說明書一份，詳細闡述系統(tǒng)的設(shè)計過程，字數(shù)應(yīng)在4000字以上。工作計劃1、布置任務(wù)，查閱資料，理解掌握系統(tǒng)的設(shè)計

3、要求。（2天）2、選擇相應(yīng)傳感器、設(shè)計硬件電路圖。（2天）3、計算器件參數(shù)、選擇元器件型號繪制硬件電路圖。（3天）4、仿真調(diào)試或硬件電路焊接、調(diào)試。（2天）5、撰寫、打印設(shè)計說明書、答辯。（1天）指導(dǎo)教師評語及成績平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 指導(dǎo)教師簽字： 總成績： 年 月 日注：成績：平時40% 論文質(zhì)量40% 答辯20% 以百分制計算摘要隨著近幾年我國電子技術(shù)的不斷發(fā)展，許多原先的高端電子產(chǎn)品也逐漸步入人們的生活?，F(xiàn)在價格低廉的熱釋電紅外傳感器得到了很大的普及。原本用于控制感應(yīng)門的熱釋電紅外傳感器也進入了人們的生活安全保障中,在保護各方面安全工作中起著至關(guān)重要的作用。本次設(shè)計的熱釋電傳感器

4、報警器能夠應(yīng)用于家庭、商場、倉庫的夜晚自動值守防盜保護。光敏電阻感受到的光亮越少電阻越大，依據(jù)此特性用它來作為熱釋電紅外線傳感器的開關(guān)電路。而熱釋電傳感器在無人或動物進入探測區(qū)域時，現(xiàn)場的紅外輻射穩(wěn)定不變，一旦有人體紅外線輻射進來，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦就使熱釋電器件產(chǎn)生突變電信號，而發(fā)出控制信號，控制大功率報警裝置發(fā)出聲光報警信號。本次設(shè)計利用上述的傳感器，可以實現(xiàn)在夜晚自動進行監(jiān)控報警，給夜班值守人員減輕了負擔(dān)，為社會節(jié)約了資源，創(chuàng)造了價值。經(jīng)過分析、仿真后，本次的電路設(shè)計具備了相應(yīng)的報警靈敏度與報警能力，總體水平基本達到了課程設(shè)計的要求。能夠運用在家庭、商場、倉庫等需要夜晚自動值守防盜保護的場合

5、，為人們的日常生活帶來了方便，更為私人財產(chǎn)和公共財產(chǎn)的保護起到了一定的作用。關(guān)鍵字：熱釋電紅外線傳感器；光敏電阻；報警器；555定時器目錄第1章 緒論1第2章 方案論證32.1 熱釋電傳感器報警器設(shè)計要求32.2 系統(tǒng)設(shè)計方案選擇32.2.1方案一32.2.2方案二3第3章 電路設(shè)計63.1 傳感器電路設(shè)計63.2 光敏電路設(shè)計83.3 555定時器電路設(shè)計93.4 報警電路設(shè)計93.5 電源電路設(shè)計10第4章 仿真與調(diào)試12第5章 課程設(shè)計總結(jié)15參考文獻16附錄17附錄18第1章 緒論熱釋電紅外傳感器是一種非常有應(yīng)用潛力的傳感器。它能檢測人或某些動物發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。早在19

6、38年，有人就提出利用熱釋電效應(yīng)探測紅外輻射，但并未受到重視。直到六十年代，隨著激光、紅外技術(shù)的迅速發(fā)展，才又推動了對熱釋電效應(yīng)的研究和對熱釋電晶體的應(yīng)用開發(fā)。近年來，伴隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，以及對該傳感器的特性的深入研究，相關(guān)的專用集成電路處理技術(shù)也迅速增長。目前國內(nèi)、外使用的各類防盜、安保報警器大多采用的是以超聲波、主動式紅外發(fā)射/接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ)。它們均采用的是監(jiān)測接收到的經(jīng)反射回來的信號有無異常來判斷有無入侵者。識別效率低，容易誤報警，而熱釋電紅外傳感器(簡稱PIR)是80年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換

7、成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)動各種控制電路，如作電源開關(guān)控制、防盜防火報警、自動覽測等。熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電

8、路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出1020米范圍內(nèi)人的行動。菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而增強其能量幅度。人體輻射的紅外線中心波長為910um，而探測元件的波長靈敏度在0.220um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為710um，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

9、種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，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)信號處理而報警。菲泥爾濾光片根據(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，控制越嚴密。被動式熱釋電紅外探頭具有本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價格低廉。防小動物干擾：探測器安裝在推薦地使用高度，對探測范圍內(nèi)地面上地小動物，一般不產(chǎn)生報警?？闺姶鸥蓴_：探測器的抗電磁波干擾性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手機電磁干擾不會引起誤報?？篃艄飧蓴_：探測器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受

10、3米外H4鹵素?zé)敉高^玻璃照射，不產(chǎn)生報警。利用熱釋電傳感器監(jiān)測環(huán)境變化，進行信息傳輸進而完成報警功能的系統(tǒng)主要用于家居安全，探測夜間有無人員闖入，該系統(tǒng)方便、穩(wěn)定，十分適合家庭財產(chǎn)的保護。這里所設(shè)計的被動式報警器采用的是熱釋電紅外線傳感器，是一種被動式的紅外傳感器，它本身并不向環(huán)境中發(fā)射檢測用的紅外線，只是被動的接受，因此這種熱釋電傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射出的紅外線，并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號。同時，它還能辨別出運動的生物與其他非生物，應(yīng)用范圍十分廣泛。熱釋電傳感器既可應(yīng)用于防盜報警裝置，也可以用于自動控制、接近開關(guān)及遙測等領(lǐng)域。 第2章 方案論證2.1 熱釋電傳感器報警器設(shè)計要求本設(shè)計要

11、求利用熱釋電紅外線傳感器和光敏傳感器設(shè)計制作一套防盜報警系統(tǒng)，使之適用于家庭、商場、倉庫的夜晚自動值守防盜保護。經(jīng)過分析，有如下要求：（1）可實現(xiàn)非法入侵報警；（2）使用光敏電阻控制，白天不報警，晚上自動開始工作；（3）當(dāng)有人靠近時熱釋電傳感器報警，無人靠近時不報警。2.2 系統(tǒng)設(shè)計方案選擇2.2.1方案一目前最為流行的防盜報警裝置大多采用的是主動式探測儀，例如超聲波探測儀、對射式紅外線傳感器和微波等技術(shù)。因此，方案一采用對射式紅外線傳感器，經(jīng)過具備檢波、放大、濾波和后期處理的信號處理電路后，輸入到報警裝置，報警裝置的工作與否由另外的定時開關(guān)控制?？苫緦崿F(xiàn)報警器設(shè)計要求。2.2.2方案二 光

12、敏電阻屬半導(dǎo)體光敏器件，除具靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及r值一致性好等特點外，在高溫，多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，可廣泛應(yīng)用于照相機，太陽能庭院燈，草坪燈，驗鈔機，石英鐘，音樂杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開關(guān)，路燈自動開關(guān)以及各種光控玩具，光控?zé)麸?，燈具等光自動開關(guān)控制領(lǐng)域。光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。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。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)的方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引

13、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。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到一定波長的光線照射時，電流就會隨光強的增大而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。當(dāng)白天的時候光敏電阻近似導(dǎo)通，此時的電阻被稱之為亮電阻，阻值約為幾千歐，流過的電流叫亮電流；夜晚無光照的時候，光敏電阻內(nèi)無電流流過，暗電阻的電阻值約為兆歐級，近似斷路。一般來說，暗電阻與亮電阻阻值之比約為 之間。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。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。凡是溫

14、度超過絕對0°C（-273°C）的物體都能產(chǎn)生熱輻射（紅外光譜），而溫度低于1725°C的物體產(chǎn)生的熱輻射光譜集中在紅外光區(qū)域，因此自然界的所有物體都能向外輻射紅外熱，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的。而任何物體由于本身的物理和化學(xué)性質(zhì)的不同、本身溫度不同所產(chǎn)生的紅外輻射的波長和距離也不盡相同，通常分為三個波段。近紅外：波長范圍0.753m；中紅外：波長范圍325m；遠紅外：波長范圍251000m；人體輻射的紅外光波長350m，其中814m占46%，峰值波長在9.5m。在被動紅外探測器中有兩個關(guān)鍵性的元件，一個是熱

15、釋電紅外傳感器(PIR)，它能將波長為8-12um之間的紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并能對自然界中的白光信號具有抑制作用，因此在被動紅外探測器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無人體移動時，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進人警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號，因此，紅外探測器的紅外探測的基本概念就是感應(yīng)移動物體與背景物體的溫度的差異。另外一個器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。菲涅爾透鏡作用有兩個:一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射（反射）在PIR上，第二個作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入警戒區(qū)的移動物體能以溫度變化的形

16、式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，這樣PIR就能產(chǎn)生變化的電信號。本次選用D205B型大窗口熱釋電紅外線傳感器，它接受的紅外線波長為415m，透過率大于75%，輸出的信號為5V，噪聲小于70mV，故后續(xù)處理電路僅需要低通的阻容濾波電路即可。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。本次設(shè)計中因為要用于無人的夜間自動值守場合，報警電路觸發(fā)后必然要給安保人員一定的反應(yīng)時間，因此需要給報警電路一個報警時延，故需要用555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來實

17、現(xiàn)相應(yīng)功能。報警電路主要由繼電器及相關(guān)電路和220V聲光報警器組成。繼電器作為開關(guān)控制部分，通過接收來自555定時器的信號，通過繼電器銜鐵吸合與釋放來控制220V交流電路的閉合與斷開，從而控制聲光報警器的工作與否?？紤]到實際應(yīng)用，還需要加一個手動報警開關(guān)以防止突發(fā)的意外情況。三極管開關(guān)電路光控電路NE555集成電路傳感器電路報警電路圖2.1 整體方框圖根據(jù)前面所述的各模塊結(jié)構(gòu)，這里需要將市電轉(zhuǎn)換成適合各模塊使用的相應(yīng)的直流電源，電源模塊勢必要作為直流穩(wěn)壓電源為各單元提供能量。這里應(yīng)用與MC78系列類似的LM109H芯片即可實現(xiàn)所要求的功能，為系統(tǒng)提供+5V的電源。方案二是方案一的改進版。本電路

18、分為光敏電路、熱釋電紅外線傳感器電路、555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和報警電路。使用熱釋電紅外線傳感器代替主動式紅外線傳感器，將誤操作率降到最低，既能有效防盜，又能降低工作人員的負擔(dān)。本次設(shè)計的報警器還加入了光敏電阻控制電路，較之定時開關(guān)更加方便、穩(wěn)定，使用壽命也更加長，可以實現(xiàn)夜晚自動進入工作狀態(tài)，無需人工操作，更加自動化。加入555定時器能將報警信號延時，給值守的工作人員一定的反應(yīng)時間。由于傳感器輸出信號足夠大故不需要放大，僅需要濾除工頻干擾和低頻信號，且易于調(diào)控，實用度高于方案一，故選擇此方案。第3章 電路設(shè)計 本次設(shè)計中包含傳感器電路、光敏控制電路、555定時器電路和報警電路。傳感器電路中包含信

19、號采集部分和信號變換處理部分。它們負責(zé)將侵入的人體輻射出的紅外線收集起來，轉(zhuǎn)化為電信號，濾除工頻干擾和噪聲信號后，輸出的信號經(jīng)過光敏控制電路和555定時器電路傳到報警電路，進行相應(yīng)的報警。3.1 傳感器電路設(shè)計傳感器選用D205B型大窗口熱釋電紅外線傳感器，參數(shù)如下表所示。紅外接收頭D205B是利用材料自發(fā)極化隨溫度變化的特征來探測紅外線的輻射的一種新型高靈敏度探測元件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。它采用四靈敏元設(shè)計，抑制環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了信號輸出強度，增加了多方向靈敏度，兼有單元和雙元熱釋電紅外傳感器的優(yōu)點，傳感器的工作更加穩(wěn)定。此

20、型號應(yīng)用廣泛，例如自動燈開關(guān)，保險裝置，防盜報警器，感應(yīng)門，智能玩具等，特別適用于本次設(shè)計所需的吸頂式應(yīng)用場合。表3.1 D205B參數(shù)型號D205B封裝TO-5紅外接收電極0.7×2.4mm, 4 個靈敏元窗口尺寸4.9mm×4.9mm接受波長514m透過率75%輸出信號峰峰值5000mV靈敏度4300V/W噪聲峰值70mV探測率 (D*)1.6 ×108cmHz1/2/W輸出平衡度10%電源電壓3-15V工作溫度范圍-30°C -70°C由壓控電壓源型低通濾波器的傳函式（3-1）知其固有頻率和增益分別為式（3-2）和式（3-3）。 （3-1

21、） （3-2） （3-3）由于本次設(shè)計中，傳感器輸出信號無需放大，僅需濾除信號中所帶的工頻干擾和相應(yīng)的低頻信號，參數(shù)選擇圖3.1中各元件標注。經(jīng)計算， 傳遞函數(shù)為 （3-4） 固有角頻率為 （3-5） 截止頻率為 (3-6) 增益 (3-7)故選用的R2，R3阻值為100，功率為0.25W的電阻。C1，C2為47F的電解電容。此時的固有角頻率由式（3-5）即可求出，截止頻率根據(jù)式（3-6）即能得到。R4，R5構(gòu)成低通濾波器的增益部分，由于傳感器輸出的電壓幅值已經(jīng)足夠大了，故設(shè)置增益為1，選用的R4為100K，R5為10，由式（3-7）知，增益近似為1。圖3.1 傳感器測量與濾波電路3.2 光敏

22、電路設(shè)計 經(jīng)方案設(shè)計，光敏電阻選用GM5516可得出如下的電路圖。圖3.2中，電源VCC接電源電路，經(jīng)光敏電阻和分壓電阻到GND。因為光敏電阻GM5516在接受光照時近似導(dǎo)通，電阻阻值為五千歐姆到十千歐姆。這時如果Q1不工作，它的基極電壓要小于0.3V，即光敏電阻分得的電壓要小于0.3V；在無光照時，即夜晚值守時GM5516暗電阻阻值約為500K。要使三極管Q1工作，基極電壓至少為0.3V，即光敏電阻兩端的電位差至少也要大于0.3V，因此得出分壓電阻R1應(yīng)選用阻值為100K，功率為0.25W的色環(huán)電阻即可。圖3.2 光敏電路3.3 555定時器電路設(shè)計根據(jù)設(shè)計方案，采用NE555定時器構(gòu)成單穩(wěn)

23、態(tài)觸發(fā)器，給報警電路一個控制信號，使報警電路觸發(fā)，考慮到實際應(yīng)用中，報警電路從開始工作到提示值班人員到現(xiàn)場將需要一段時間，因此，555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器需要使輸出的高電平持續(xù)一段時間，報警電路一旦開始工作將會持續(xù)一段時間才會恢復(fù)正常。有單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特性可知，輸出脈沖的寬度等于暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間，而暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間取決于外接電阻R7和電容C4的大小，等于電容電壓在充電過程中從0上升到光控電路輸出值U的2/3倍所需要的時間。 （3-8） 所以，本次設(shè)計的延時時延為11s，故R7為10K，功率1/4W的電阻，C4為1000微法的電解電容。圖3.3 555定時器電路3.4 報警電路設(shè)計經(jīng)方案設(shè)計

24、，報警電路將由555定時器輸出控制信號控制三極管Q2的導(dǎo)通與否，來決定繼電器K的動作。當(dāng)555定時器輸出高點平時，Q2導(dǎo)通，繼電器線圈通電，常開觸點閉合，電鈴和紅色LED報警燈構(gòu)成的報警單元接通交流220V電源，報警單元開始工作，且由于555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有時延功能，經(jīng)3.3節(jié)計算可知，報警電路一旦工作，將經(jīng)過110s的時間后才停止。當(dāng)555定時器輸出低電平時，Q2截止，線圈斷電，觸點斷開，報警電路停止工作?？紤]到白天值守時可能遇到突發(fā)的特殊情況，本次設(shè)計還加入了手動報警功能，在電路正常工作時，即使傳感器電路和光控電路不工作，值班人員也可以進行手動報警，只需按下開關(guān)S1，Q2即被短

25、路，繼電器K的線圈得電，常開觸點閉合，接通大功率報警裝置的電源，報警單元開始工作，且報警狀態(tài)將一直持續(xù)下去。當(dāng)需要解除報警時，需要手動斷開S1，使繼電器線圈失電，報警單元停止工作。安裝裝置時由于涉及到220V的交流電，故在報警電路的供電電路前加一個空氣開關(guān)，便于施工人員的安裝。又因為發(fā)光二極管的耐壓值太小，直接跨接在市電上肯定會將二極管燒毀，因此需要串聯(lián)一個分壓電阻，由于本次二極管用作指示燈，功率無需太大，串接100K的1/4W電阻即可實現(xiàn)。圖3.4 報警電路3.5 電源電路設(shè)計經(jīng)過分析各模塊的所需電壓，電源電路可設(shè)計為如圖3.5所示的模樣，它可以直接將220V交流電經(jīng)電橋整流，濾波電路的濾波

26、和LM109H的變換形成+5V的直流穩(wěn)壓電源供給各個模塊，以提供各模塊工作所需能量。 經(jīng)查閱相關(guān)資料，C6-C9起作濾波作用，參數(shù)如圖中所示，由于C6和C7電容值過大，使用的是電解電容?？紤]到電源穩(wěn)壓電路的安全，在接入市電之前，加入空氣開關(guān)，便于節(jié)省能源和保護電路及人身安全。圖3.5 電源電路第4章 仿真與調(diào)試 本次設(shè)計電路圖運用目前比較流行的Protel 99 SE，因此仿真也使用該軟件，其具備仿真功能。運用其參數(shù)掃描分析功能可以方便的實現(xiàn)檢測到光敏電阻的變化造成電路的變化。 仿真電路圖如圖4.1所示，由于仿真時不能采用真的熱釋電紅外傳感器和光敏電阻來進行，故用交變電源代替?zhèn)鞲衅鬟M行輸出電信

27、號，用普通電阻經(jīng)過調(diào)參數(shù)來進行光敏電阻阻值變化模擬。報警電路的輸入信號是圖4.1中的U5，由于繼電器不能觀看其動作狀態(tài)，故報警電路未連接，由圖中U5的波形即可推測出報警電路動作。圖4.1 仿真電路圖圖4.2 光敏電阻導(dǎo)通圖4.3 光敏電阻截止 最終的仿真結(jié)果如圖4.2和圖4.3所示，其中U0代表熱釋電紅外線傳感器輸出的信號，這個信號是一個波動的，在無人靠近時，它不輸出信號，當(dāng)有人靠近時，傳感器感受到人體輻射的紅外線，產(chǎn)生信號突變，進行了信號變換，將非電量轉(zhuǎn)換為電量進行輸出。經(jīng)過低通濾波器后，濾除工頻干擾和高頻噪聲，將低頻噪聲進行衰減。得到如圖中U1所示的信號，由圖中可以發(fā)現(xiàn)U1的相位較U0有了

28、滯后，說明濾波有了效果。圖中的U2是光敏電阻的輸出信號，由光敏電阻的特性可知，光敏電阻的阻值隨光照強度的增加而降低。經(jīng)過參數(shù)掃描分析，通過設(shè)定光敏電阻的初值為5K，終值為500K，步長為5K，使其通過分壓來控制光控電路的導(dǎo)通與否。圖4.2是光敏電阻為5K時的各部分信號波形，圖中U4是傳感器經(jīng)低通濾波后通過光敏電阻控制電路后的波形，U5是555定時器輸出的電平，此時為低電平。圖4.3是光敏電阻為500K時的波形，由圖中U5的波形可知，555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具備了延時的功能，有參數(shù)算得時延為11s，本次仿真圖中由于測量時間的關(guān)系，并未顯示出整個11s范圍內(nèi)的變化，見微知著，可以根據(jù)電路圖中參數(shù)算得。第5章 課程設(shè)計總結(jié)信號變化綜合課程設(shè)計是這學(xué)期的第二個課程設(shè)計，通過這個課程設(shè)計，讓我了解到對于自己學(xué)過的知識需要學(xué)以致用，不能只是背書本上的知識，在實踐的時候要能真正的用在需要的地方。同時我也發(fā)現(xiàn)只是這樣的學(xué)習(xí)如果不去加以利用是不能熟練掌握精髓的，對于自己不知道的，要用合理的方式去學(xué)習(xí)到自己的腦袋里面，把它真正的變成自己的東西，