人體紅外線感應(yīng)報(bào)警器應(yīng)用電子畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、 編號(hào) 畢業(yè)論文題 目人體紅外線感應(yīng)報(bào)警器學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)系 部電子工程系專 業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)班 級(jí)指導(dǎo)教師顧問教師【姓名】 【專業(yè)技術(shù)職務(wù)】2012年九月摘要該報(bào)警器能探測人體發(fā)出的紅外線，由紅外線傳感器、信號(hào)放大電路、電壓比較器、延時(shí)電路和音響報(bào)警電路等組成。當(dāng)人進(jìn)入報(bào)警器的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)，即可發(fā)出報(bào)警聲，適用于家庭、辦公室、倉庫、實(shí)驗(yàn)室等比較重要場合防盜報(bào)警。概述了紅外輻射的知識(shí)、熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理。利用熱釋電紅外傳感器設(shè)計(jì)了一種被動(dòng)式紅外報(bào)警電路,分析了該電路的功能和工作原理。熱釋電紅外傳感器具有很多的優(yōu)點(diǎn),在防盜、警戒等裝置中應(yīng)用較廣。關(guān)鍵詞：紅外線 熱釋電效應(yīng) 菲涅爾透鏡目

2、錄摘要···········································目錄······&

3、#183;····································第一章：緒論············&

4、#183;······························1.1 設(shè)計(jì)概述··················

5、;·························1.2 設(shè)計(jì)背景·······················

6、83;···················1.3 設(shè)計(jì)要求·····························&

7、#183;·············1.4 設(shè)計(jì)意義···································

8、;········第二章：方案設(shè)計(jì)與研究········································

9、···2.1 設(shè)計(jì)過程···········································2.2 方案選定·&#

10、183;·········································第三章：紅外線傳感器的概述······&

11、#183;····································3.1 紅外線傳感器···········

12、83;·······························3.2 紅外線傳感器的特點(diǎn)················&#

13、183;··························3.3 主要特性······················

14、·····················第四章：LM358芯片···························&

15、#183;···············4.1 LM358概述································&#

16、183;··········4.2 芯片特點(diǎn)······································

17、·····4.3 電氣特性···········································4.4

18、典型電路···········································第五章：LM393芯片····

19、83;······································5.1 LM393概述·········

20、3;·································5.2 芯片特點(diǎn)···············&#

21、183;···························5.3 電氣特性·····················

22、······················5.4 典型電路··························

23、3;················第六章：電路設(shè)計(jì)································&#

24、183;··········6.1 紅外線傳感器·····································

25、3;·····6.2 信號(hào)放大電路···········································

26、6.3 電壓比較器···········································6.4 音響報(bào)警電路····

27、;·······································6.5 延時(shí)電路·········

28、83;·································6.6 12V電源電路··············

29、3;····························6.7 紅外線感應(yīng)報(bào)警電路···················

30、83;·······················第七章：總結(jié)和展望·························

31、··················致謝·······························

32、3;···········參考文獻(xiàn)······································

33、·····附表1 元件清單···········································附表2

34、電路原理圖···········································第一章 緒論1.1設(shè)計(jì)概述本設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師給定課題的基礎(chǔ)上經(jīng)過分析利用紅

35、外線傳感器探測人體輻射出的紅外線信號(hào)原理設(shè)計(jì)出來的人體紅外線感應(yīng)報(bào)警器。內(nèi)容廣泛，靈活應(yīng)用。課題利用LM386功放、LM393比較強(qiáng)芯片，以及紅外線傳感器原理設(shè)計(jì)而成的典型電路。1.2 設(shè)計(jì)背景該報(bào)警器能探測人體發(fā)出的紅外線，當(dāng)人進(jìn)入報(bào)警器的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)，即可發(fā)出報(bào)警聲，適用于家庭、辦公室、倉庫、實(shí)驗(yàn)室等比較重要場合防盜報(bào)警。1.3 設(shè)計(jì)要求1熟悉電路的工作原理；2掌握該電路中元器件的識(shí)別方法；3掌握電路的調(diào)試方法；4熟悉電路簡單的故障分析方法；5論文符合其格式、字?jǐn)?shù)的基本要求，內(nèi)容要求充實(shí)、作圖嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范等。1.4 設(shè)計(jì)意義 加強(qiáng)對(duì)一些無人場所的防盜報(bào)警，以及對(duì)一些危險(xiǎn)地帶生命跡象的探測。第二章

36、 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與研究2.1設(shè)計(jì)過程整個(gè)電路設(shè)計(jì)可分為以下幾個(gè)單元電路：紅外線傳感器、信號(hào)放大電路、電壓比較器、延時(shí)電路和音響報(bào)警電路等。2.2方案選定人體紅外線感應(yīng)報(bào)警器電路是由紅外線傳感器、信號(hào)放大電路、電壓比較器、延時(shí)電路和音響報(bào)警電路等組成。第三章 紅外線傳感器概述3.1 紅外線傳感器紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。光電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、

37、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。3.2 紅外線傳感器的特點(diǎn)紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度，都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時(shí)不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時(shí)對(duì)疾病進(jìn)行診斷治療；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對(duì)地球云層進(jìn)行監(jiān)視，可實(shí)現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報(bào)；采用紅外線傳感器可檢測飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī) 的

38、過熱情況等。3.3 主要特性 l 高靈敏度：400°C/750°F或 250°C / 480 °F l 紅外光譜： 1至 3 µm l 由自監(jiān)測功能實(shí)現(xiàn)數(shù)字式控制 l 無需光學(xué)調(diào)整 l 使用維護(hù)方便 l 專為鋼鐵工業(yè)惡劣的工作環(huán)境設(shè)計(jì)，光電子電路放置于重型外殼中(IP66) l 設(shè)有空氣吹掃裝置和水冷卻系統(tǒng) l 提供連接器和帶有不銹鋼辮型編織保護(hù)層的電纜 第四章 LM358芯片4.1 LM358概述LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)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

39、，電源電流與電源電壓無關(guān)。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(yùn)算放大器的場合。4.2 芯片特點(diǎn)l 內(nèi)部頻率補(bǔ)償。 l 直流電壓增益高(約100dB) 。 l 單位增益頻帶寬(約1MHz) 。 l 電源電壓范圍寬：單電源(330V)；雙電源(±1.5一±15V) 。 l 低功耗電流，適合于電池供電。 l 低輸入偏流。 l 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流。 l 共模輸入電壓范圍寬，包括接地。 l 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。 l 輸出電壓擺幅大（0至Vcc-1.5V) 4.3電氣特性l 輸入偏置電流45 nAl 輸入失調(diào)電流50 nAl

40、輸入失調(diào)電壓2.9mVl 輸入共模電壓最大值VCC1.5 Vl 共模抑制比80dBl 電源抑制比100dB l 8腳:電源VCCl 4腳:接地l 1、7腳：輸出端l 3、5腳：同相輸入端l 2、6腳：反相輸入端4.5 典型電路第五章 LM393芯片5.1 LM393概述LM393 為雙電壓比較器，LM393 系列由兩個(gè)偏移電壓指標(biāo)低達(dá) 2.0 的獨(dú)立精密電壓比較器構(gòu)成。該產(chǎn)品采用單電源操作設(shè)計(jì)，且適用電壓范圍廣。該產(chǎn)品也可采用分離式電源，低電耗不受電源電壓值影響。本品還有一個(gè)特點(diǎn)是，即使是在單電源操作時(shí)，其輸入共模電壓范圍也包括接地。LM393 系列可直接與 TTL 及 CMOS 邏

41、輯電路接口。無論時(shí)正電源還是負(fù)電源操作，當(dāng)?shù)碗姾谋葮?biāo)準(zhǔn)比較器的優(yōu)勢明顯時(shí)，LM393 系列便與 MOS 邏輯電路直接接口。5.2 芯片特點(diǎn)l 工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源：236V，雙電源:±1±18V；l 消耗電流小，Icc=0.8mA；l 輸入失調(diào)電壓小，VIO=±2mV；l 共模輸入電壓范圍寬，Vic=0Vcc-1.5V；l 輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；l 輸出可以用開路集電極連接“或”門；5.3 電氣特性l 8 腳：電源l 4 腳：電源l 1 腳：比較器 A 輸出l 2腳：比較器 A 反相輸入l 3 腳：比較器 A

42、 同向輸入l 5 腳：比較器 B 同向輸入l 6 腳：比較器 B 反相輸入l 7 腳：比較器B輸出。5.4 典型電路第六章 電路設(shè)計(jì)6.1紅外線傳感器紅外線傳感器IC1采用進(jìn)口器件Q74，波長為910um。一般人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長10UM左右的紅外線。IC1探測到前方人體輻射出的紅外線信號(hào)時(shí)，由IC1的腳輸出微弱的電信號(hào)進(jìn)入放大電路，經(jīng)過放大比較之后可以蜂鳴器發(fā)出響聲。6.2 信號(hào)放大電路 圖1信號(hào)放大電路如圖1，VT1和運(yùn)算放大器LM358等組成放大電路，由IC1的腳輸出微弱的電信號(hào)，經(jīng)三極管VT1等組成第一級(jí)放大電路放大，再通過C2輸入到運(yùn)算放大器ICA中進(jìn)

43、行高增益、低噪聲放大，此時(shí)由 IC2A腳輸出的信號(hào)已足夠強(qiáng)，輸入電壓比較電路。6.3 電壓比較器 圖2電壓比較器如圖2，IC2B和VD2等作電壓比較器，IC2B的第腳由R10、VD1提供基準(zhǔn)電壓，當(dāng)IC2A腳輸出的信號(hào)電壓到達(dá)IC2B的腳時(shí)，兩個(gè)輸入端的電壓進(jìn)行比較， 此時(shí)IC2B的腳由原來的高電平變?yōu)榈碗娖健?.4 音響報(bào)警電路 圖3如圖3，IC4A LM393為報(bào)警延時(shí)電路，R14和C6組成延時(shí)電路，其時(shí)間約為1分鐘。當(dāng)IC2B的腳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，C6通過VD2放電，此時(shí)IC4的腳變?yōu)榈碗娖剿cIC4的腳基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)它低于其基準(zhǔn)電壓時(shí)，IC4的腳變?yōu)楦唠娖?，VT2 導(dǎo)通，訊響器BL通

44、電發(fā)出報(bào)警聲。人體的紅外線信號(hào)消失后，IC2B的腳又恢復(fù)高電平輸出，此時(shí)VD2截止。由于C6兩端的電壓不能突變， 故通過R14向 C6緩慢充電，當(dāng)C6兩端的電壓高于其基準(zhǔn)電壓時(shí)，IC4的腳才變?yōu)榈碗娖?，時(shí)間約為1分鐘，即持續(xù)1分鐘報(bào)警。 6.5 延時(shí)電路圖4如圖4，由VT3、R20、C8組成開機(jī)延時(shí)電路，時(shí)間也約為1分鐘，它的設(shè)置主要是防止使用者開機(jī)后立即報(bào)警，好讓使用者有足夠的時(shí)間離開監(jiān)視現(xiàn)場，同時(shí)可防止停電后又來電時(shí)產(chǎn)生誤報(bào)。該裝置采用912V直流電源供電，由T降壓，全橋U整流，C10濾波，檢測電路采用IC3-78L06供電。本裝置交直流兩用，自動(dòng)無間斷轉(zhuǎn)換。6.5 12V電源電路由功率為

45、12V 5W的變壓器，電橋等組成，為報(bào)警電路提供12V的電壓源。 如圖56.6 紅外線感應(yīng)報(bào)警電路 圖 6第七章 總結(jié)與展望把論文結(jié)束的瞬間，覺得自己又回到了在學(xué)校學(xué)習(xí)，拿著書本翻閱資料，不懂的會(huì)追根究底，雖然沒有那么多的時(shí)間將問題深思熟慮，考的不周全，學(xué)習(xí)的感覺很棒，吸收知識(shí)很充實(shí)。經(jīng)過半個(gè)月的打理，畢業(yè)設(shè)計(jì)總歸完成了。我喜歡設(shè)計(jì)，這是我三年大學(xué)生活對(duì)我作出的努力的體現(xiàn)。就這樣，我是積極地去做我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中所闡述的僅僅是一種簡易的紅外線感應(yīng)報(bào)警器電路設(shè)計(jì)。我是一個(gè)追求創(chuàng)新的人，大學(xué)里我一半的學(xué)習(xí)成果來自于課堂，另一半來自于我的課外閱讀，我喜歡閱讀搜索一些電子方面的材料，自學(xué)過cade

46、nce電路設(shè)計(jì)，AVR單片機(jī)，PIC單片機(jī)，Photoshop等，現(xiàn)在準(zhǔn)備學(xué)習(xí)ARM嵌入式系統(tǒng)以及MSP430單片機(jī)，總結(jié)下來，我自學(xué)的只是一點(diǎn)皮毛，膚淺的東西，苦于沒有指導(dǎo)老師。本來還興奮的思考著，工作兩年以后考研呢，現(xiàn)在覺得有點(diǎn)天方夜譚了，呵呵，下面還是談?wù)勗O(shè)計(jì)吧。 總之，不論工作還是學(xué)習(xí)，都要理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用相關(guān)的理論知識(shí)，通過對(duì)電路原理的介紹和探究，得出其制作方案與實(shí)踐應(yīng)用原理，并重點(diǎn)研究了其相關(guān)的核心技術(shù)和應(yīng)用理論。相信，在現(xiàn)實(shí)生活中該理論一定能得到很好的應(yīng)用和更為廣闊的發(fā)展。一開始做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)那才叫新鮮啊，所以我很積極，課題下來一周后，我完成了第一版本，可想而知，含金量太低，太老

47、套，沒有創(chuàng)新的觀點(diǎn)，所以我選擇放棄這一個(gè)版本，之后我便開始追求我所謂的創(chuàng)新畢業(yè)設(shè)計(jì)，也就是在課題的基礎(chǔ)上發(fā)揮一下，呵呵。還有，就是之前覺得吧，畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，只要有點(diǎn)專業(yè)基礎(chǔ)就會(huì)很簡單，但現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高，同時(shí)學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)，而自己需要學(xué)習(xí)的東西還有很多。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我也上網(wǎng)查閱了許多資料，掌握了科技文獻(xiàn)的檢索方法，大大提高了自己獲得新知識(shí)，新信息的能力。我也深深的體會(huì)到，實(shí)踐必須在充分理解電路原理的基礎(chǔ)上，才能做到目標(biāo)明確，

48、操作準(zhǔn)確。反過來，分析調(diào)試過中的得失，能加深對(duì)理論的理解。我也將許多遺忘的知識(shí)又給溫習(xí)了。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 本課題在選題及研究過程中得到李思政老師悉心指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助。李老師為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓思路使我可以順利完成設(shè)計(jì)。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意！致 謝時(shí)光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)。人最寶貴的年華有幾個(gè)三年，在這里我度過了讓我真正成長成熟的三年，記得剛進(jìn)學(xué)校是我是多么的

49、無助與陌生，三年的異地大學(xué)生活使我變的成熟，堅(jiān)強(qiáng)和獨(dú)立。感謝我的所有任課老師，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、認(rèn)真講解，他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。三年的大學(xué)生活中，它們不管在生活還是學(xué)習(xí)上都給我很大的幫助，讓我從靦腆的小男孩變成能獨(dú)立面對(duì)社會(huì)的畢業(yè)生。首先向跟隨我們?nèi)甑陌嘀魅巫T偉東老師致以最誠摯的感謝，他不僅是我的老師，更是我的益友，在我的三年大學(xué)生活中他不僅給予我們學(xué)習(xí)上的幫助還給我生活上很多幫助，鍛煉我的各方面能力，使我步入社會(huì)時(shí)能很快很好的融入。還要感謝的是在我平時(shí)學(xué)習(xí)中給我很大幫助的老師們，他們淵博的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)，讓我不僅學(xué)到了扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，還教會(huì)了我如何做人，面對(duì)問題

50、養(yǎng)成了沉著冷靜，努力解決。上班了，面對(duì)自己不熟悉的環(huán)境，我要適應(yīng)，上班了沒有很多的時(shí)間看書，更沒有多少時(shí)間來做畢業(yè)設(shè)計(jì)，在我現(xiàn)在做這個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)，離我離開學(xué)校有半年多了，很多知識(shí)我們已經(jīng)忘掉了，在這里我要感謝李思政老師，在百忙之中抽出時(shí)間輔導(dǎo)我，幫助我做畢業(yè)設(shè)計(jì)輔導(dǎo)，使我節(jié)省和很多時(shí)間，順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。最后要感謝的是我的父母，因他們的給予我才能在這校園里完成我的大學(xué)夢(mèng)想，使我的人生閱歷提高，增長見識(shí)，提高了自己個(gè)方面的素質(zhì)和涵養(yǎng)。也要感謝我的同學(xué)。，因?yàn)槲覀儓F(tuán)結(jié)我們才能高效的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在未來的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對(duì)我的殷殷期望！我一定會(huì)好好孝敬和報(bào)答他們！在論文即將完

51、成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意！參考文獻(xiàn)電子技術(shù)基礎(chǔ).西安交通大學(xué),2008.8 40-55PIC單片機(jī)原理與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社2010.1 19-3951單片機(jī)及其C語言程序開發(fā)實(shí)例.清華大學(xué)出版社.2008.12 (完整)李平、李亞榮、關(guān)天民.ISD1420的高響度語音電路設(shè)計(jì).大連交通大學(xué),2005.1唐明道.楊林武.ISD1420單片語音錄放電路應(yīng)用.電子技術(shù)雜志1998附錄1 元件清單編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量R1電阻47K1C10電解電容470u/25V1R2電阻1M1C11滌

52、綸電容0.1u1R3電阻1K1VD1-VD5整流二極管IN40015R4電阻4.7K1U全橋2A/50V1R5、R6、R9、R12、R13、R15電阻100K6VT1晶體三極管90141R7、R10、R11、R17電阻10K4VT2晶體三極管MPSA131R8、R16電阻300K2VT3晶體三極管80501R14電阻470K1IC1紅外線傳感器Q741R18電阻2.4K1IC2運(yùn)算放大器LM3581R19電阻2201IC3比較器LM3931R20電阻560K1IC4三端穩(wěn)壓器78L061C1、C2、C6、C8、C9電解電容47u/16V5BL電磁訊響器U=12V1C3、C5電解電容22u/16

53、V2T電源變壓器12V 5W1C4滌綸電容0.01u1S鈕子開關(guān)1C7電解電容220u/16V1附錄2 電路原理圖附錄3 源程序程序名： ISD1402 語音芯片分段錄放音調(diào)試編寫人： 李典初寫時(shí)間： 2010年6月程序功能： 實(shí)現(xiàn)對(duì)ISD1420 語音芯片的分段錄放音實(shí)現(xiàn)方法： 用定時(shí)器產(chǎn)生最小125MS的錄音長度值CPU說明： 89S51 24-PC 12MHZ晶振修改日志：NO.1-2010.6.10 增加了地址極限保護(hù)功能，防止錄音出錯(cuò)。-*/;-初定義ISDDAT EQU P1 ;語音地址線KEYRED EQU P3.3 ;錄音按鍵ISDRED EQU P3.0 ;錄音使能（低有效）KEYPLAYL EQU