畢業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)秀論文——感應(yīng)式迎賓門鈴設(shè)計(jì)(可實(shí)現(xiàn))

1、武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）感應(yīng)式門鈴的設(shè)計(jì)學(xué)院（系）： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成 果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或 撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有 關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授 權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，可 以

2、采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于 1、保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書2 、不保密囗 。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打 “” ）作者簽名：導(dǎo)師簽名： 年 年 月 日 月 日本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： 專業(yè)班級(jí)： 工作單位：設(shè)計(jì)（論文）題目： 感應(yīng)式門鈴的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：了解感應(yīng)技術(shù)的原理及應(yīng)用，重點(diǎn)掌握紅外感應(yīng)技術(shù)的原理。利用紅外感應(yīng)探測(cè)技術(shù) 來實(shí)現(xiàn)感應(yīng)式門鈴的設(shè)計(jì)，其電路可以自動(dòng)判別人體的進(jìn)出方向并使門鈴做出不同的響 應(yīng)。完成對(duì)整個(gè)電路的仿真。要求完成的主要任務(wù)：1. 查閱不少于15篇，完成開題報(bào)告。 篇的相關(guān)資料，其中英文文獻(xiàn)不少于

3、32. 充分掌握設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用的原理，并熟悉電路元件的性能參數(shù)。3. 使用熱釋電紅外傳感器及相關(guān)的元器件完成電路設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)。 4.5. 完成不少于5000 完成不少于15000 漢字的英文文獻(xiàn)翻譯。 字的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。 必讀參考資料：1 康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）高等教育出版社20062 湯姆_彼德魯?shù)吕闺娮蛹夹g(shù)完全實(shí)踐科學(xué)出版社20063 黃繼昌，郭繼忠，張海貴等. 數(shù)字集成電路應(yīng)用 300 例. 人民郵電出版社20024 張曉東，吳有倉. 電工實(shí)用電子制作. 國防工業(yè)出版社2005指導(dǎo)教師簽名：院長簽名（章） 系主任簽名：武漢理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 1、

4、目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）門鈴歷史悠久，現(xiàn)代社會(huì)最常見的是電子門鈴。門鈴的類型由有線門鈴發(fā)展為無線 門鈴，由單純的音樂門鈴發(fā)展到對(duì)講門鈴，遙控門鈴，可視門鈴等。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 門鈴也已經(jīng)不單純作為居家提醒來客的工具了。善于創(chuàng)新的人類會(huì)去思考，門鈴是否可 以用來提醒主賓雙方，是否可以既用于迎賓又用于防盜。感應(yīng)門鈴就是在這種探索中產(chǎn) 生。感應(yīng)門鈴又稱迎賓器，是近年才有的常用于小型商鋪，超市起迎賓防盜作用的電子 產(chǎn)品。感應(yīng)門鈴的前身是電子防盜報(bào)警器；事先人們用它來防盜的，但后來因?yàn)殡娮臃?盜報(bào)警器發(fā)出的聲音是刺耳的報(bào)警聲，對(duì)進(jìn)店的顧客產(chǎn)生消極的影響，后來演變成比較 悅耳的聲音，特別是：叮

5、咚聲，您好，歡迎光臨等音效備受用戶的青睞，顧客一進(jìn)門就 報(bào)出歡迎語音，起到了禮貌問候，從而做到提醒店員有人進(jìn)店和迎賓的兩重作用。 感應(yīng)門鈴分光感應(yīng)式和紅外感應(yīng)式。光感門鈴是利用人體反射光線，光敏電阻得到 足夠大變化的光線，電路產(chǎn)生變化電流觸發(fā)電路，靈敏度跟物體反射率有關(guān)。但光感迎 賓器與環(huán)境光照度有關(guān)，黑暗情況下不能正常使用。常見紅外感應(yīng)式門鈴使用紅外熱釋 電傳感器，本身不發(fā)射任何信號(hào)，當(dāng)接收到人體輻射的特定紅外線中心波長信號(hào)時(shí)，才 會(huì)觸發(fā)電路。光感應(yīng)式的價(jià)格便宜，但是誤報(bào)率高，因?yàn)榈膫鞲泻诵氖枪饷綦娮瑁饷綦娮鑼?duì)可見 光大部分波長都反應(yīng)變化，故光線變化可能會(huì)觸發(fā)迎賓器反應(yīng)。紅外感應(yīng)式的相比價(jià)

6、格 較高，但優(yōu)點(diǎn)誤報(bào)極少，加上前面的菲涅爾透鏡窗口，從而將誤報(bào)率降至最低。紅外式 采用先進(jìn)微電腦制造技術(shù)，無論白天黑夜都可正常使用，即可做迎賓器使用，也可做獨(dú) 立報(bào)警器使用。性能卓越，節(jié)能易用，靈敏度強(qiáng)，更適合市場(chǎng)的需要，更貼近消費(fèi)者的 生活內(nèi)容，辦公寫字樓、家居、商店、工廠等各種場(chǎng)合均可使用，帶來方便之余，更帶 來意想不到的快樂和安全感。紅外感應(yīng)式技術(shù)的核心就是紅外探測(cè)器。紅外探測(cè)器是一種將不可見的紅外輻射轉(zhuǎn) 換成可測(cè)量的信號(hào)的光敏器件。探測(cè)器作為紅外整機(jī)系統(tǒng)的核心關(guān)鍵部件，探測(cè)、識(shí)別和分析紅外信息。一個(gè)完整的紅外探測(cè)器包括紅外敏感元件、紅外輻射入射窗口、外殼、 電極引出線以及按需要而加的場(chǎng)

7、鏡、浸沒透鏡、濾光片等。按工作機(jī)理分為熱探測(cè)器和 光子探測(cè)器兩大類。熱釋電紅外傳感器就是熱探測(cè)器的一種。本次設(shè)計(jì)就是要根據(jù)現(xiàn)有紅外感應(yīng)門鈴技術(shù)，在掌握其設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，利用紅 外探測(cè)器加上必要的芯片及元器件，制作一個(gè)簡(jiǎn)易實(shí)用廉價(jià)的感應(yīng)門鈴。2、基本內(nèi)容和技術(shù)方案基本內(nèi)容：（ 1）了解紅外感應(yīng)探測(cè)技術(shù)，重點(diǎn)掌握熱釋電紅外傳感器的原理，掌握常用邏輯芯 片及獨(dú)立元器件的應(yīng)用情況，熟悉常見紅外感應(yīng)器件的性能參數(shù)。了解語音芯片的型號(hào) 及存儲(chǔ)內(nèi)容。了解可能使用的常見芯片及獨(dú)立元器件的價(jià)格。（ 2）根據(jù)理論知識(shí)及實(shí)際需要與成本限制，分析需要使用的模塊，構(gòu)建完整模型， 進(jìn)行模塊分析，設(shè)計(jì)出合理完善的技術(shù)方案

8、，另外注意功能的拓展功能實(shí)現(xiàn)的難易程度， 及拓展模塊與原電路的兼容性。（ 3）根據(jù)所設(shè)計(jì)的方案，完成電路仿真。技術(shù)方案：本方案設(shè)想用于商鋪門口，當(dāng)有顧客進(jìn)入時(shí)，門鈴自動(dòng)響起悅耳的音樂，提醒店主 有人進(jìn)入并起歡迎顧客的作用。而在顧客離去時(shí)，門鈴不發(fā)聲。并且電路應(yīng)具有一定的 拓展空間，以便后續(xù)實(shí)現(xiàn)附加功能。在探測(cè)模塊，預(yù)選用熱釋電紅外探測(cè)模塊，只對(duì)人體發(fā)出的特定紅外波長有感應(yīng)效 果，屏蔽了其他外界影響引起的誤報(bào)。由于要確定顧客的行走方向，故需要兩個(gè)探測(cè)感 應(yīng)模塊，根據(jù)信號(hào)產(chǎn)生的先后順序來判別是進(jìn)還是出。在控制模塊，使用門電路，觸發(fā)器和獨(dú)立元器件，通過組合，使控制電路可以根據(jù) 探測(cè)模塊產(chǎn)生的不同信號(hào)

9、來判別顧客的進(jìn)出，從而產(chǎn)生不同的控制信號(hào)，得到不同的響 應(yīng)功能。在發(fā)聲模塊，采用內(nèi)置特定音樂的音樂芯片，搭配小功率喇叭，實(shí)現(xiàn)發(fā)聲功能。這 里使用的音樂芯片，可以選用動(dòng)聽的樂曲，也可以使用“歡迎光臨”等語音芯片。在供電模塊，采用 5V 直流電源供電。功能實(shí)現(xiàn)后可考慮增加拓展模塊，如當(dāng)顧客出門時(shí)發(fā)出另一種提示音，或者在商鋪 無人時(shí)，模式改為報(bào)警門鈴等。3 、進(jìn)度安排第第 13周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，明確研究?jī)?nèi)容，了解研究所需的理論知識(shí)。 46周：根據(jù)論文要求，搭建模塊，設(shè)計(jì)出一種可行性方案。調(diào)查研究電路所需各種 元器件芯片的價(jià)格和數(shù)據(jù)手冊(cè)，完成開題報(bào)告。第 712周：根據(jù)所設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行仿真，對(duì)不

10、完善的地方進(jìn)行調(diào)整修改，根據(jù)測(cè)試 結(jié)果做必要的校正及拓展工作。第 1314周：完成并修改畢業(yè)論文。第 15周: 準(zhǔn)備論文答辯。4、指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名：年 月 日武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄摘 要 . I Abstract . II1 緒論 . 11.1 課題研究的背景及意義 . 11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 11.3 課題研究的主要內(nèi)容 . 22 感應(yīng)式門鈴的基本原理 . 32.1 熱釋電紅外傳感器 . 32.2 D 觸發(fā)器 . 112.3 音樂芯片 . 153 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 . 163.1 系統(tǒng)功能分析 . 163.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)模塊 . 163.3 紅外探測(cè)模塊 . 163

11、.4 控制模塊 . 193.5 發(fā)聲模塊 . 253.6 供電模塊 . 263.7 系統(tǒng)整體電路圖 . 264 系統(tǒng)仿真 . 284.1 仿真工具簡(jiǎn)介 . 284.2 仿真流程圖 . 284.3 繪制原理圖 . 294.4 仿真結(jié)果分析 . 305 結(jié)論 . 33參考文獻(xiàn) . 34致 謝 . 35武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 本文在掌握熱釋電紅外傳感器的基本原理和基本模擬電路、數(shù)字電路知識(shí)原理（包括 與非門，D 觸發(fā)器，三極管，電容，電阻，揚(yáng)聲器等）的基礎(chǔ)上，介紹了一種新型的實(shí)用 的紅外探測(cè)模塊 HN911 以及雙 D 觸發(fā)器 CD4013 的常見應(yīng)用情況。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用它 們?cè)O(shè)計(jì)一

12、個(gè)置于店鋪門口的用于迎接顧客的紅外感應(yīng)式門鈴。它可根據(jù)顧客的進(jìn)出情況作 出不同的反應(yīng)。設(shè)計(jì)完成后使用 Protel 對(duì)其作了仿真，結(jié)果較為理想，外界干擾不大的情 況下基本不會(huì)誤報(bào)，但揚(yáng)聲器發(fā)聲的持續(xù)時(shí)間較理論值稍短 0.2 秒，誤差 9%，但不影響 電路工作。論文主要研究了紅外感應(yīng)技術(shù)在日常生活中的典型應(yīng)用，即感應(yīng)式門鈴。通過對(duì)它的 研究，掌握紅外傳感器的基本原理，電路設(shè)計(jì)制作流程以及常用元器件的應(yīng)用情況。研究結(jié)果表明：本文敘述的電路設(shè)計(jì)方案能達(dá)到預(yù)想的效果，當(dāng)人進(jìn)入時(shí)，揚(yáng)聲器立 即發(fā)出問候語，而離開則不提示，并且可以進(jìn)行功能拓展。本文特色在于：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原理易懂，容易制作，并有一定的功能

13、拓展性?？傮w 而言，本文對(duì)于理解感應(yīng)式門鈴的原理與設(shè)計(jì)，進(jìn)一步深化理論知識(shí)，提高動(dòng)手實(shí)踐能力 都具有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：感應(yīng)技術(shù)；熱釋電紅外傳感器；D觸發(fā)器；紅外感應(yīng)式門鈴 I武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） AbstractThe paper is based on grasping the pyroelectric infrared sensors basic principles and basic analog circuits, digital circuit theory of knowledge (including non-gate, D flip-flop, transist

14、ors, capacitors, resistors, speakers, etc.). Then it introduces a new infrared detection module HN911 and thecommon usage of the D flip-flopCD4013. On this basis, using them to design a infrared sensing doorbell which places shops door to meet customers. According to case that customers pass in and

15、out, it can make different reaction. Final, we use Protel to simulation experimental test. The simulation result shows that the design has good effect. There is no mistake if only a little outside interference. But the continuous sound time of speaker is shorter than the theoretical value of 0.2 sec

16、onds, error of 9%. It does not affect the circuit.The paper mainly studies the typical application of infrared sensing technology in the daily lifesensing doorbell. Through this research, we should master the basic principle of infrared sensing technology, circuit design process and components appli

17、cation.The results show that this paper describes the circuit design to achieve the desiredrequirements. Ones the people entering the shop, the speaker immediately issued greeting. And the doorbell isnt prompted when the people leave.The characteristics of this paper is: a simple circuit structure,

18、easy to understand the principles and produce, have functional development. Overall, this paper describes the circuit design can meet the design requirements. For beginners to understand sensing doorbell, further deepening the theoretical knowledge and improve practical ability with a certain value.

19、Key Words: Sensing technology ; Pyroelectric infrared sensors ; D flip-flop ; Infrared sensingdoorbellII武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 1.1 課題研究的背景及意義門鈴歷史悠久，現(xiàn)代社會(huì)最常見的是電子門鈴。早期門鈴的作用就是單純地提醒主人 有賓客來訪，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，門鈴的類型開始多樣化，功能作用也開始轉(zhuǎn)變。門鈴的類 型由有線門鈴發(fā)展為無線門鈴，由單純的音樂門鈴發(fā)展到對(duì)講門鈴，遙控門鈴，可視門鈴 等。門鈴的作用也由單向的提示主人發(fā)展為雙向的既可提醒主人又可歡迎客人（即賓客也 可以聽到

20、悅耳的音樂或歡迎語音），既可迎賓又可防盜報(bào)警。感應(yīng)式門鈴就是在這種探索 研究中產(chǎn)生的。感應(yīng)式門鈴又稱迎賓器，是近年才有的常用于商鋪，寫字樓，工廠起迎賓防盜作用的 電子產(chǎn)品。感應(yīng)式門鈴的前身是電子防盜報(bào)警器，事先人們用它來防盜的，但后來因?yàn)殡?子防盜報(bào)警器發(fā)出的聲音是刺耳的報(bào)警聲，對(duì)進(jìn)店的顧客產(chǎn)生消極的影響，后來演變成比 較悅耳的聲音，特別是叮咚聲，您好，歡迎光臨等音效備受用戶的青睞，顧客一進(jìn)門就報(bào) 出歡迎語音，起到了禮貌問候的作用，從而做到提醒店員有人進(jìn)店和迎賓的雙重作用。 感應(yīng)式門鈴的研究主要是集中在如何使其感應(yīng)更靈敏，感應(yīng)更準(zhǔn)確，功能更完善，價(jià) 格更低廉等方面，目的就是讓感應(yīng)式門鈴在各種應(yīng)

21、用場(chǎng)合中完美地起到迎賓、醒主和防盜 報(bào)警作用。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前感應(yīng)式門鈴主要分光感應(yīng)式和紅外感應(yīng)式。光感門鈴是利用人體反射光線，光敏 電阻得到足夠大變化的光線，電路產(chǎn)生變化電流觸發(fā)電路，靈敏度跟物體反射率有關(guān)。但 光感門鈴受環(huán)境光照度的影響，黑暗情況下不能正常使用。常見紅外感應(yīng)式門鈴使用熱釋 電紅外傳感器，本身不發(fā)射任何信號(hào)，當(dāng)接收到人體輻射的特定紅外線中心波長信號(hào)時(shí)， 才會(huì)觸發(fā)電路。光感應(yīng)式的價(jià)格便宜，但是誤報(bào)率高，因?yàn)樗膫鞲泻诵氖枪饷綦娮?，光敏電阻?duì)可 見光大部分波長都反應(yīng)變化，故光線變化可能會(huì)觸發(fā)門鈴反應(yīng)。紅外感應(yīng)式的相比價(jià)格較 高，但優(yōu)點(diǎn)是誤報(bào)極少，加上前面的菲涅爾透鏡窗口

22、，從而將誤報(bào)率降至最低。紅外式采 用先進(jìn)微電腦制造技術(shù)，無論白天黑夜都可正常使用，即可做門鈴使用，也可做獨(dú)立報(bào)警 器使用。紅外感應(yīng)式門鈴性能卓越，節(jié)能易用，靈敏度強(qiáng)，更適合市場(chǎng)的需要，更貼近消 費(fèi)者的生活內(nèi)容，辦公寫字樓、家居、商店、工廠等各種場(chǎng)合均可使用，帶來方便之余， 更帶來意想不到的快樂和安全感?？偟膩碚f，感應(yīng)式門鈴目前的技術(shù)比較成熟，功能也較為完善，成本不高，并且由于 通常市面上的感應(yīng)式門鈴都兼迎賓及報(bào)警兩用，因此應(yīng)用場(chǎng)合也較為廣泛1 。1武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1.3 課題研究的主要內(nèi)容本次課題研究?jī)?nèi)容就是要根據(jù)現(xiàn)有的已市場(chǎng)化的感應(yīng)門鈴的制造原理，在掌握感應(yīng)技 術(shù)，特別是紅外感

23、應(yīng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用紅外探測(cè)模塊加上必要的芯片及元器件，設(shè)計(jì)一 個(gè)簡(jiǎn)易實(shí)用廉價(jià)的感應(yīng)式門鈴。要求重點(diǎn)在于掌握設(shè)計(jì)原理，并將書本所學(xué)與實(shí)際結(jié)合起 來，提高實(shí)踐能力，熟悉電路設(shè)計(jì)的基本流程與方法，熟悉常用電子元器件、芯片的參數(shù)并能熟練使用它們，熟練運(yùn)用 Protel 軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真。通過研究設(shè)計(jì)感應(yīng)式門鈴，熟 悉感應(yīng)探測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用，為以后的科研和制作積累經(jīng)驗(yàn)。2武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 感應(yīng)式門鈴的基本原理當(dāng)今社會(huì)感應(yīng)技術(shù)發(fā)展迅速，目前常用的感應(yīng)技術(shù)有紅外感應(yīng)，壓力感應(yīng)，電感應(yīng)， 磁感應(yīng)，光感應(yīng)，熱感應(yīng)，微波感應(yīng)，氣體感應(yīng)等等。各種不同的感應(yīng)技術(shù)都有各自的應(yīng) 用領(lǐng)域，而且呈現(xiàn)越來越

24、廣泛的趨勢(shì)。總的來說，感應(yīng)技術(shù)的基本原理就是自動(dòng)對(duì)特定的 外界信號(hào)（包括物理、化學(xué)、生物等方面的各種信號(hào)）產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)。本文感應(yīng)式門鈴用到的感應(yīng)技術(shù)主要是紅外感應(yīng)，而紅外感應(yīng)技術(shù)就需要用到紅外 傳感器。感應(yīng)式門鈴就是通過紅外傳感器探測(cè)人體紅外信號(hào)，繼而經(jīng)過一系列電路的判斷 與控制，達(dá)到使揚(yáng)聲器發(fā)聲的功能。2.1 熱釋電紅外傳感器 2.1.1 紅外傳感器的類型比較及選用紅外傳感器可分為兩類：主動(dòng)式紅外傳感器和被動(dòng)式紅外傳感器。下面對(duì)這兩種傳感 器的基本情況分別加以介紹，再結(jié)合本課題的設(shè)計(jì)要求，選擇一種最合適的紅外傳感器類 型進(jìn)行課題研究。（ 1）主動(dòng)式紅外傳感器主動(dòng)紅外傳感器由紅外發(fā)射機(jī)、紅外接

25、收機(jī)組成。分別置于收、發(fā)端的光學(xué)系統(tǒng)一般 采用的是光學(xué)透鏡，起到將紅外光束聚焦成較細(xì)的平行光束的作用，以使紅外光的能量能 夠集中傳送。紅外光在人眼看不見的光譜范圍，有人經(jīng)過這條無形的封鎖線，必然全部或 部分遮擋紅外光束，接收端輸出的電信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)因此產(chǎn)生變化，從而啟動(dòng)后續(xù)電路進(jìn)行 工作。主動(dòng)式紅外傳感器遇到小動(dòng)物、樹葉、沙塵、雨、雪、霧遮擋則不應(yīng)輸出有效信號(hào)， 人或相當(dāng)體積的物品遮擋將輸出有效信號(hào)。由于光束較窄，收發(fā)端安裝要牢固可靠，不應(yīng) 受地面震動(dòng)影響，而發(fā)生位移引起誤報(bào)，光學(xué)系統(tǒng)要保持清潔，注意維護(hù)保養(yǎng)。因此主動(dòng) 式傳感器所探測(cè)的是點(diǎn)到點(diǎn)，而不是一個(gè)面的范圍。其特點(diǎn)是探測(cè)可靠性非常高。但若

26、對(duì) 一個(gè)空間進(jìn)行布防，則需有多個(gè)主動(dòng)式傳感器，價(jià)格昂貴。主動(dòng)式傳感器常用于博物館中 單體貴重文物展品的布防以及工廠倉庫的門窗封鎖、購物中心的通道封鎖、停車場(chǎng)的出口 封鎖、家居的陽臺(tái)封鎖等等。主動(dòng)式紅外傳感器有單光束、雙光束、四光束之分。以發(fā)射機(jī)與接收機(jī)設(shè)置的位置不 同分為對(duì)向型安裝方式和反射式按裝方式，反射型安裝方式的接收機(jī)不是直接接收發(fā)射機(jī) 發(fā)出的紅外光束，而是接收由反射鏡或適當(dāng)?shù)姆瓷湮铮ㄈ缡覊?、門板表面光滑的油漆層） 反射回的紅外光束。當(dāng)反射面的位置與方向發(fā)生變化或紅外發(fā)射光束和反射光束之一被阻 擋而使接收機(jī)無法接收到紅外反射光束時(shí)輸出有效信號(hào)。當(dāng)使用較多的傳感器進(jìn)行防范布局時(shí)應(yīng)該注意消

27、除射束的交叉誤射。3武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（ 2）被動(dòng)式紅外傳感器我們之所以稱為被動(dòng)式紅外傳感器，即傳感器本身不發(fā)射任何能量而只被動(dòng)接收、探 測(cè)來自環(huán)境的紅外輻射。傳感器安裝后數(shù)秒種已適應(yīng)環(huán)境，在無人或動(dòng)物進(jìn)入探測(cè)區(qū)域時(shí)， 現(xiàn)場(chǎng)的紅外輻射穩(wěn)定不變，一旦有人體紅外線輻射進(jìn)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(hào)，而發(fā)出警報(bào)。被動(dòng)紅外傳感器形成的警戒線一般可以達(dá)到數(shù)十米。 被動(dòng)式紅外傳感器主要由光學(xué)系統(tǒng)、熱傳感器（或稱為紅外傳感器）等部分組成。其 核心是紅外探測(cè)器件，通過關(guān)學(xué)系統(tǒng)的配合作用可以探測(cè)到某個(gè)立體防范空間內(nèi)的熱輻射 的變化。紅外傳感器的探測(cè)波長范圍是 814m，人體輻射的紅

28、外峰值波長約為 10m， 正好在范圍以內(nèi)被動(dòng)式紅外傳感器（ Passive Infared Detector ，PIR）根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同、警戒范圍及探 測(cè)距離也有所不同，大致可以分為單波束型和多波束型兩種。單波束 PIR 采用反射聚焦 式光學(xué)系統(tǒng)，利用曲面反射鏡將來自目標(biāo)的紅外輻射匯聚在紅外傳感器上。這種方式的傳 感器境界視場(chǎng)角較窄，一般在 5_以下，但作用距離較遠(yuǎn)，可長達(dá)百米。因此又稱為直線 遠(yuǎn)距離控制型被動(dòng)紅外傳感器，適合保護(hù)狹長的走廊、通道以及封鎖門窗和圍墻。多波束 型采用透鏡聚焦式光學(xué)系統(tǒng)，目前大都采用紅外塑料透鏡多層光束結(jié)構(gòu)的菲涅爾透 鏡。這種透鏡是用特殊塑料一次成型，若干個(gè)小透鏡排列

29、在一個(gè)弧面上。警戒范圍在不同 方向呈多個(gè)單波束狀態(tài)，組成立體扇形感熱區(qū)域，構(gòu)成立體警戒。菲涅爾透鏡自上而下分 為幾排，上面透鏡較多，下邊較少。因?yàn)槿四槻俊⑾ゲ?、手臂紅外輻射較強(qiáng)，正好對(duì)著上 邊的透鏡。下邊透鏡較少，一是因?yàn)槿梭w下部紅外輻射較弱，二是為防止地面小動(dòng)物紅外 輻射干擾。多波束型 PIR 的警戒視場(chǎng)角比單波束型大得多，水平可以大于 90_，垂直視 場(chǎng)角最大也可以達(dá)到 90_，但作用距離較近。所有透鏡都向內(nèi)部設(shè)置的熱釋電器件聚焦， 因此靈敏度較高，只要有人在透鏡視場(chǎng)內(nèi)走動(dòng)就會(huì)輸出有效信號(hào)。為了解決物品遮擋問題，又發(fā)明了吸頂式被動(dòng)紅外傳感器。安裝在頂棚上向下 360_ 范圍內(nèi)進(jìn)行探測(cè)。只要

30、在防護(hù)范圍內(nèi)，無論從哪個(gè)方向進(jìn)入都會(huì)觸發(fā)電路，在銀行營業(yè)大 廳，商場(chǎng)的公共活動(dòng)區(qū)等空間較大的地方得到廣泛使用。被動(dòng)式紅外傳感器由于探測(cè)性能好、易于布防、價(jià)格便宜而被廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)是相 對(duì)于主動(dòng)式傳感器誤報(bào)率較高。感應(yīng)式門鈴的應(yīng)用范圍和設(shè)計(jì)要求決定了它應(yīng)該是具有一個(gè)面的探測(cè)范圍，而且應(yīng)該 只對(duì)人體產(chǎn)生有效信號(hào)，這就排除了主動(dòng)式紅外傳感器。再根據(jù)單波束和多波束 PIR 的 比較，綜合考慮，決定使用被動(dòng)式多波束型紅外傳感器。熱釋電紅外傳感器就是這種類型 的傳感器。2.1.2 熱釋電紅外傳感器概述 熱釋電紅外傳感器也稱熱釋電傳感器，是一種被動(dòng)式調(diào)制型溫度敏感器。在電路原 理圖中，通常采用字母“ PI

31、R”表示。熱釋電器件是利用某些材料的熱釋電效應(yīng)制成的紅外檢測(cè)元件。早在 1938 年就曾有4武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）人提出過利用熱釋電效應(yīng)探測(cè)紅外輻射的想法，但長期沒有得到重視。直到 20 世紀(jì) 60 年代才開始認(rèn)真研究這個(gè)問題。尤其是 20 年來，無論從材料還是器件的研究方面都得到 迅速發(fā)展。特別是陶瓷熱釋電材料，不但有良好的熱釋電特性，而且可以大批量生產(chǎn)，成 本低。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，使熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)日臻完善，體積越來越小， 而且靈敏度和可靠性都得到提高，應(yīng)用更方便，從而使當(dāng)今熱釋電紅外傳感器的應(yīng)用范圍 不斷擴(kuò)大，不但用于國防軍事，而且在工業(yè)和民用電子電器產(chǎn)品中都得到廣泛

32、應(yīng)用。由于 應(yīng)用的廣泛，國外廠商一直在克服器件的缺點(diǎn)上進(jìn)行卓有成效的努力。過去，歐美曾是熱 釋電紅外傳感器的主要生產(chǎn)者和主要應(yīng)用市場(chǎng)。近些年日本奮起直追，迎頭趕上?，F(xiàn)在， 日本多家公司正努力研究和開發(fā)多種熱釋電紅外傳感器。例如，陶瓷公司、 Hokuriku 電 氣工業(yè)公司等，一些產(chǎn)品已占領(lǐng)國外市場(chǎng)。紅外傳感器主要分兩大類，一類是光電型，一類是熱敏型。前者利用光電效應(yīng)工作， 響應(yīng)速度快，檢測(cè)特性好。但需要冷卻，使用不方便。而且器件的檢測(cè)靈敏度與紅外波長 有關(guān)。而熱釋電器件屬于后者，它工作在室溫條件下，檢測(cè)靈敏度很高，而且與輻射波長 無關(guān)，可探測(cè)功率只受背景輻射的限制。而且熱釋電器件響應(yīng)也很快，應(yīng)

33、用又方便。因此， 熱釋電紅外傳感器是光電型傳感器無法取代的2 。2.1.3 紅外輻射，熱釋電效應(yīng)紅外輻射：紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射，它是由于物體內(nèi)部分子的轉(zhuǎn)動(dòng)及振動(dòng)而 產(chǎn)生。這類振動(dòng)是由物體受熱引起的，在一般常溫下，所有物體都是紅外輻射的發(fā)射源， 但發(fā)射的紅外波長不同。實(shí)踐證明，溫度愈低的物體輻射的紅外線波長愈長，人體表面輻射出波長約為 10m。紅外線和所有電磁波一樣，具有反射、折射、散射、干涉和吸收等 性質(zhì)，但它的特點(diǎn)是熱效應(yīng)最大。熱釋電效應(yīng)：因紅外線具有很強(qiáng)的熱效應(yīng)，當(dāng)交互變化的紅外線照射到晶體表面時(shí)， 晶體溫度迅速變化，這時(shí)會(huì)發(fā)生電荷的變化，從而形成一個(gè)明顯的外電場(chǎng)，這種現(xiàn)象稱為 熱釋

34、電效應(yīng)。熱釋電紅外傳感器就是根據(jù)這種原理制成的。2.1.4 熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理眾所周知，只要物體本身溫度高于熱力學(xué)溫度 0 K （約-273 ），則都會(huì)發(fā)射出相當(dāng) 于某一個(gè)溫度的輻射線，人體都有恒定的體溫，一般為 37，所以會(huì)從人體表面輻射出 波長約為 10m 的紅外線。可利用面鏡或透鏡將人體所輻射出來的紅外線有效地集中于熱 釋電紅外傳感器上，通過熱釋電紅外傳感器將收集到的紅外線能量轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)。熱釋電紅外傳感器內(nèi)部由光學(xué)濾鏡、場(chǎng)效應(yīng)管、紅外感應(yīng)源（熱釋電元件）、偏置電 阻、EMI 電容等元器件組成。其結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路分別如圖 1 和圖 2 所示3 4 。5武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（

35、論文） 圖1 熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu) 圖2 熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路光學(xué)濾鏡的主要作用是只允許波長在 10m 左右的紅外線（人體發(fā)出的紅外線波長） 通過，而將燈光、太陽光及其他輻射濾除掉，以抑制外界干擾。紅外感應(yīng)源通常由兩個(gè)串 聯(lián)或者并聯(lián)的熱釋電元件組成。這兩個(gè)熱釋電元件的電極相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋 電元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生的熱釋電效應(yīng)相互抵消，輸出信號(hào)接近為零。一旦 有人進(jìn)入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體輻射的紅外線就會(huì)通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元件接收。 不過由于角度不同，兩片熱釋電元件接收到的熱量不同，熱釋電能量也不同，不能抵消， 經(jīng)處理電路處理后輸出控制信號(hào)。熱釋電元件輸出的是

36、微弱電信號(hào)，不能直接使用，需要 用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式，該電阻阻抗高達(dá) 104 M接成共漏形式來完成阻抗變換。 ，故引入N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管熱釋電紅外傳感器由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個(gè)表面做成電極， 在傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有 T 的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上產(chǎn)生電荷Q，即 在兩電極之間產(chǎn)生一微弱的電壓 V。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷 Q會(huì)被空氣中的離子所6武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)合而消失，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)， T= 0 ，傳感器無輸出。我們一般口中所述的紅外探頭中有兩個(gè)關(guān)鍵性的器件：一個(gè)是熱釋電紅外傳感器。它能將波長為 812m 之間的紅外信號(hào)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡?信號(hào)，并

37、對(duì)自然界中的可見光信號(hào)具有抑制作用。因此在紅外探測(cè)器的有效感應(yīng)區(qū)內(nèi)，當(dāng) 無人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電紅外傳感器感應(yīng)到的只是背景溫度，沒有信號(hào)變化，所以不能產(chǎn)生 電信號(hào)；當(dāng)人體進(jìn)人感應(yīng)區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外傳感器感應(yīng)到的是人體溫度與 背景溫度的差異信號(hào)，此時(shí)產(chǎn)生電信號(hào)。另外一個(gè)器件就是菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡一般固定在紅外傳感器正前方 15cm 的 地方。它具有聚焦，即將熱釋電的紅外信號(hào)反射在紅外傳感器上的作用，還能將感應(yīng)區(qū)內(nèi) 分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入感應(yīng)區(qū)的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在熱釋電紅外傳感 器上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)，這樣熱釋電紅外傳感器產(chǎn)生變化的電信號(hào)，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè) 處理后產(chǎn)生可

38、用信號(hào)5 。2.1.5 熱釋電紅外傳感器的材料、類別及特性熱釋電紅外傳感器的制作材料以陶瓷氧化物和壓電晶體為最多，如 PbTiO3（鈦酸鉛） 、LiTaO3（鉭酸鋰） 、 這類材料具有強(qiáng)烈的自 LATGS（硫酸三甘肽）、PZT（鋯鈦酸鉛）等。發(fā)極化特性，平時(shí)靠捕獲大氣中的浮游電荷保持平衡，當(dāng)受到熱輻射而產(chǎn)生溫度變化時(shí)， 介質(zhì)的極化狀態(tài)將隨之變化。由于表面電荷的變化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)部電荷的變化速度，內(nèi)、 外層電荷會(huì)出現(xiàn)“失步”現(xiàn)象，即在表面電荷重新達(dá)到平衡的短暫時(shí)間內(nèi)，將出現(xiàn)獨(dú)立的 電荷。這就是電介質(zhì)的熱釋電效應(yīng)。熱釋電紅外傳感器按內(nèi)部安裝敏感元件個(gè)數(shù)多少，又可分為單元件、雙元件、四元 件及特殊形

39、式等幾種，最常見的為雙元件型。所謂雙元件就是在一個(gè)傳感器中有兩個(gè)反相 串聯(lián)的敏感元件，其特點(diǎn)是：（ 1）當(dāng)入射能量順序地射到兩個(gè)元件上時(shí)，其輸出要比單元件高一倍；（ 2）由于兩個(gè)元件逆向串聯(lián)，對(duì)于同時(shí)輸入的能量會(huì)相互抵消，可防止太陽或燈頭等 紅外線引起誤動(dòng)作；（ 3）可防止因環(huán)境溫度變化引起的檢測(cè)誤差；（ 4）常用的敏感元件還具有壓電效應(yīng)，所以雙敏感元件還可以消除因振動(dòng)引起的檢測(cè) 誤差。上文圖 2 就是雙元型元件。特殊形式有溫補(bǔ)單元型，主要用于輻射高溫計(jì)、氣體分析設(shè)備、火焰檢測(cè)器等6 。 目前常用的熱釋電紅外傳感器型號(hào)主要有 P228、 LHl958、 LHI954、 RE200B、 KDS2

40、09、PIS209、LHI878 、PD632 等。熱釋電紅外傳感器通常采用 3 引腳金屬封裝，各引腳分別 為電源供電端（內(nèi)部開關(guān)管 D 極， DRAIN）、信號(hào)輸出端（內(nèi)部開關(guān)管 S 極，SOURCE ）、接地端（GROUND ）。常見的熱釋電紅外傳感器外形及各引腳功能如圖 3 所示。熱釋電紅外傳感器的主要工作參數(shù)有：工作電壓（常用的熱釋電紅外傳感器工作電7武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）壓范圍為 315V）、工作波長（通常為 7.514 m）、源極電壓（通常為 0.4 1.1V， R=47K）、輸出信號(hào)電壓（通常大于 2.0V ）等。圖3 常見的熱釋電紅外傳感器外形及各引腳功能 2.1.6 熱

41、釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)特性及優(yōu)缺點(diǎn)熱釋電紅外傳感器輸出電信號(hào)的幅度和頻率主要決定于：目標(biāo)人體的溫度、探測(cè)區(qū) 域背景、人體離傳感器的距離、人體移動(dòng)的速度、光學(xué)透鏡系統(tǒng)的焦距和設(shè)計(jì)樣式。人體 溫度和探測(cè)區(qū)域背景的溫差越大，離傳感器越近，輸出電信號(hào)的幅值將越大。雙敏感元熱 釋電傳感器配合菲涅爾光學(xué)透鏡使用時(shí)，輸出信號(hào)波形電壓峰峰值約為 1mV，頻率可由 下列公式計(jì)算：（ 1）其中： f 是輸出信號(hào)頻率（b是人體移動(dòng)速度（m/s） Hz）， b是光學(xué)系統(tǒng)焦距（mm） V，f，s 是傳感器敏感元的面積（ mm2 ）， L 是人體離傳感器距離（m ）。對(duì)于雙敏感元傳感器，標(biāo)準(zhǔn)尺寸為 2 （mm ） *1

42、 （ mm ），人體移動(dòng)速度范圍為 0.5 （ m/s ）5 （m/s ），常用探測(cè)器上使用的菲涅爾透鏡焦距為 25 （ mm），我們可計(jì)算出傳感器輸出信 號(hào)的頻率范圍為 0.088Hz7 。由于傳感器輸出的信號(hào)非常微弱，因此需要外接放大電路，也有些傳感器生產(chǎn)廠家直 接將后續(xù)信號(hào)處理電路內(nèi)置在傳感器中，用戶直接就可以使用。熱釋電紅外傳感器其優(yōu)點(diǎn)是本身不發(fā)出各種類型的輻射，該器件的功耗小、隱蔽性好、 價(jià)格低。其缺點(diǎn)是容易受各種熱源、光源及射頻輻射的干擾；被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外 輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；當(dāng)環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度下降， 有時(shí)還會(huì)短時(shí)失靈8 。8武漢理工大

43、學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2.1.7 菲涅爾透鏡熱釋電紅外傳感器不加光學(xué)透鏡（也稱菲涅爾透鏡），其檢測(cè)距離通常不大于 2m， 而加上菲涅爾透鏡后，其檢測(cè)距離可大于 7m 。因此在實(shí)際應(yīng)用中，熱釋電紅外傳感器通 常與菲涅爾透鏡配合使用。菲涅爾透鏡是由法國物理學(xué)家奧古斯汀_菲涅爾（ Augustin _Fresnel）發(fā)明的，他在 1822 年最初使用這種透鏡設(shè)計(jì)用于建立一個(gè)玻璃菲涅爾透鏡系統(tǒng)燈塔透鏡。菲涅爾 透鏡（Fresnel Lense ）是一種微細(xì)結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件，從正面看其象一個(gè)飛鏢盤，由一環(huán)一 環(huán)的同心園組成，是依托菲涅爾理論由平凸透鏡演變而來的，是平凸透鏡的一種異化。它 具有短焦距、大孔徑及

44、厚度小的特點(diǎn)，用菲涅爾透鏡可以獲得更為柔和、均勻的光分布照 明狀態(tài)。菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。其工作原理十分簡(jiǎn)單，它有兩種理解方式：（ 1）假設(shè)一個(gè)透鏡的折射能量?jī)H僅發(fā)生在光學(xué)表面（如：透鏡表面），拿掉盡可能多 的光學(xué)材料，而保留表面的彎曲度。如圖 4 所示。圖4 菲涅爾透鏡1另外一種理解就是，透鏡連續(xù)表面部分“坍陷”到一個(gè)平面上。從剖面看，其表面 由一系列鋸齒型凹槽組成，中心部分是橢圓型弧線。每個(gè)凹槽都與相鄰凹槽之間角度不同， 但都將光線集中一處，形成中心焦點(diǎn)，也就是透鏡的焦點(diǎn)。每個(gè)凹槽都可以看做一個(gè)獨(dú)立 的小透鏡，把光線調(diào)整成平行光或聚光。這種透鏡還能夠消除部分球形像差。如圖

45、 5所示。圖5 菲涅爾透鏡2 9武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）菲涅爾透鏡，簡(jiǎn)單的說就是在透鏡的一側(cè)有等距的齒紋，通過這些齒紋，可以達(dá)到 對(duì)指定光譜范圍的光帶通（反射或者折射）的作用。傳統(tǒng)的打磨光學(xué)器材的帶通光學(xué)濾鏡造價(jià)昂貴，菲涅爾透鏡可以極大的降低成本，典型的例子就是 PIR 。 PIR廣泛的用在門鈴、 警報(bào)器上。如果你拿一個(gè)看看，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在每個(gè) PIR 上都有個(gè)塑料的小帽子，這就是菲 涅爾透鏡。小帽子的內(nèi)部都刻上了齒紋。這種菲涅爾透鏡可以將入射光的頻率峰值限制到 10m 左右（人體紅外線輻射的峰值），成本相當(dāng)?shù)牡?。因此，菲涅爾透鏡作用有兩個(gè)：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號(hào)折射（反射）在PIR

46、（熱釋電紅外傳感器）上，第二個(gè)作用是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn) 入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在 PIR 上產(chǎn)生變化的信號(hào)，繼而傳感器就能 產(chǎn)生控制信號(hào)。在熱釋電紅外傳感器應(yīng)用中，菲涅爾透鏡的主要作用是聚焦作用。其工作 示意圖如圖 6 所示9 。圖6 菲涅爾透鏡聚焦作用示意圖 2.1.8 熱釋電紅外傳感器的安裝要求熱釋電紅外傳感器的誤報(bào)率與安裝位置和方式有很大關(guān)系，一般應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（ 1）傳感器應(yīng)離地面22.5m，遠(yuǎn)離空調(diào)器、冰箱、火爐、射燈等空氣溫度變化敏感 的地方；（ 2）不要正對(duì)著窗戶、門、灶臺(tái)，否則室外的熱氣和人員的頻繁流動(dòng)會(huì)引起傳感器誤 報(bào)；（ 3）傳感器探測(cè)

47、范圍不能有隔板、大型家具、屏風(fēng)等遮擋物10 。此外，熱釋電紅外傳感器對(duì)人體敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，它對(duì)于徑向移動(dòng)反 應(yīng)最不敏感，而對(duì)于切向方向（即與半徑垂直的方向）移動(dòng)最為敏感。如圖 7 所示。10武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖7 熱釋電紅外傳感器靈敏度示意圖 2.2 D觸發(fā)器 鎖存器是一種基本的記憶器件，它能夠儲(chǔ)存一位元的數(shù)據(jù)。由于它是一種時(shí)序性的電 路，所以并不需要時(shí)鐘輸入，它會(huì)根據(jù)輸入來改變輸出。觸發(fā)器不同于鎖存器，它是一種時(shí)鐘控制的記憶器件，觸發(fā)器具有一個(gè)控制輸入信號(hào) （ CP）。 CP 信號(hào)使觸發(fā)器只在特定時(shí)刻才按輸入信號(hào)改變輸出狀態(tài)。若觸發(fā)器只在時(shí)鐘 CP 由低電平到高電平

48、（或高電平到低電平）的轉(zhuǎn)換時(shí)刻才接收輸入，則稱這種觸發(fā)器是 上升沿（或下降沿）觸發(fā)的。觸發(fā)器可用來儲(chǔ)存一位元的數(shù)據(jù)。通過將若干個(gè)觸發(fā)器連接在一起可儲(chǔ)存多位元的數(shù) 據(jù)，它們可用來表示時(shí)序器的狀態(tài)、計(jì)數(shù)器的值、電腦記憶體中的 ASCII 碼或其他資料。D 觸發(fā)器是最常用的觸發(fā)器之一。對(duì)于上升沿觸發(fā)的 D 觸發(fā)器來說，其輸出 Q 只在 CP 由低電平到高電平的轉(zhuǎn)換時(shí)刻才會(huì)跟隨輸入 D 的狀態(tài)而變化，其他時(shí)候 Q則維持不變。 目前常用的觸發(fā)器主要有三種電路結(jié)構(gòu)：主從觸發(fā)器，維持阻塞觸發(fā)器和利用傳輸延遲的 觸發(fā)器。而 D 觸發(fā)器主要是前兩種結(jié)構(gòu)。2.2.1 主從觸發(fā)器 將兩個(gè) D 鎖存器級(jí)聯(lián)，則構(gòu)成 CMOS 主從觸發(fā)器，如圖 8 所示。圖中左邊的鎖存器 成為主鎖存器，右邊的稱為從鎖存器。主鎖存器的鎖存使能信號(hào)正好與從鎖存器反相，利 用兩個(gè)鎖存器的交互鎖存，則可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和輸入信號(hào)之間的隔離。11武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖8 主從觸發(fā)器圖 8中的觸發(fā)器工作過程分為以下兩個(gè)節(jié)拍： （ 1）當(dāng)時(shí)鐘信號(hào) CP=0 時(shí)， =1， C=0，使 TG1 導(dǎo)通