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1、东北石油大学光电检测课程设计东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 光电检测技术 题 目 红外感应式语音门铃电路设计 院 系 电子科学学院 专业班级 应物09-1班级 学生姓名 学生学号 0 指导教师 2013年3月1日第1章 概述1.1目的及意义激光具有良好的单色性和相关性，因此，在精密计量、光通信、光频标、高分辨光谱学等领域中得到了广泛的应用。门铃历史悠久，现代社会最常见的是电子门铃。门铃的类型由有线门铃发展为无线 门铃，由单纯的音乐门铃发展到对讲门铃，遥控门铃，可视门铃等。随着经济的发展， 门铃也已经不单纯作为居家提醒来客的工具了。善于创新的人类会去思考，门铃是否可 以用来提醒主宾双
2、方，是否可以既用于迎宾又用于防盗。感应门铃就是在这种探索中产生。 感应门铃又称迎宾器，是近年才有的常用于小型商铺，超市起迎宾防盗作用的电子 产品。感应门铃的前身是电子防盗报警器；事先人们用它来防盗的，但后来因为电子防 盗报警器发出的声音是刺耳的报警声，对进店的顾客产生消极的影响，后来演变成比较 悦耳的声音，特别是：叮咚声，您好，欢迎光临等音效备受用户的青睐，顾客一进门就报出欢迎语音，起到了礼貌问候，从而做到提醒店员有人进店和迎宾的两重作用。 感应门铃分光感应式和红外感应式。光感门铃是利用人体反射光线，光敏电阻得到 足够大变化的光线，电路产生变化电流触发电路，灵敏度跟物体反射率有关。但光感迎 宾
3、器与环境光照度有关，黑暗情况下不能正常使用。常见红外感应式门铃使用红外热释 电传感器，本身不发射任何信号，当接收到人体辐射的特定红外线中心波长信号时，才会触发电路。 光感应式的价格便宜，但是误报率高，因为的传感核心是光敏电阻，光敏电阻对可见 光大部分波长都反应变化，故光线变化可能会触发迎宾器反应。红外感应式的相比价格 较高，但优点误报极少，加上前面的菲涅尔透镜窗口，从而将误报率降至最低。红外式 采用先进微电脑制造技术，无论白天黑夜都可正常使用，即可做迎宾器使用，也可做独 立报警器使用。性能卓越，节能易用，灵敏度强，更适合市场的需要，更贴近消费者的 生活内容，办公写字楼、家居、商店、工厂等各种场
4、合均可使用，带来方便之余，更带来意想不到的快乐和安全感。 红外感应式技术的核心就是红外探测器。红外探测器是一种将不可见的红外辐射转 换成可测量的信号的光敏器件。探测器作为红外整机系统的核心关键部件，探测、识别和分析红外信息。一个完整的红外探测器包括红外敏感元件、红外辐射入射窗口、外壳、 电极引出线以及按需要而加的场镜、浸没透镜、滤光片等。按工作机理分为热探测器和光子探测器两大类。热释电红外传感器就是热探测器的一种。 本次设计就是要根据现有红外感应门铃技术，在掌握其设计原理的基础上，利用红外探测器加上必要的芯片及元器件，制作一个简易实用廉价的感应门铃。 1.2基本内容和设计方案1.2.1基本内容
5、 1）了解红外感应探测技术，重点掌握热释电红外传感器的原理，掌握常用逻辑芯片及独立元器件的应用情况，熟悉常见红外感应器件的性能参数。了解语音芯片的型号及存储内容。了解可能使用的常见芯片及独立元器件的价格。 2）根据理论知识及实际需要与成本限制，分析需要使用的模块，构建完整模型，进行模块分析，设计出合理完善的技术方案，另外注意功能的拓展功能实现的难易程度，及拓展模块与原电路的兼容性。 3） 根据所设计的方案，完成电路仿真。 1.2.2 技术方案 本方案设想用于商铺门口，当有顾客进入时，门铃自动响起悦耳的音乐，提醒店主 有人进入并起欢迎顾客的作用。而在顾客离去时，门铃不发声。并且电路应具有一定的拓
6、展空间，以便后续实现附加功能。 在探测模块，预选用热释电红外探测模块，只对人体发出的特定红外波长有感应效果，屏蔽了其他外界影响引起的误报。由于要确定顾客的行走方向，故需要两个探测感应模块，根据信号产生的先后顺序来判别是进还是出。在控制模块，使用门电路，触发器和独立元器件，通过组合，使控制电路可以根据探测模块产生的不同信号来判别顾客的进出，从而产生不同的控制信号，得到不同的响应功能。 在发声模块，采用内置特定音乐的音乐芯片，搭配小功率喇叭，实现发声功能。这里使用“请开门”的语音芯片也可以使用的音乐芯片等。 在供电模块，采用5V直流电源供电。功能实现后可考虑增加拓展模块，如当顾客出门时发出另一种提
7、示音，或者在商铺无人时，模式改为报警门铃等。 1.3课题研究的主要内容 本次课题研究内容就是要根据现有的已市场化的感应门铃的制造原理，在掌握感应技术，特别是红外感应技术的基础上，采用红外探测模块加上必要的芯片及元器件，设计一个简易实用廉价的感应式门铃。要求重点在于掌握设计原理，并将书本所学与实际结合起来，提高实践能力，熟悉电路设计的基本流程与方法，熟悉常用电子元器件、芯片的参数并能熟练使用它们，熟练运用Protel软件对电路进行仿真。通过研究设计感应式门铃，熟悉感应探测技术的具体应用，为以后的科研和制作积累经验。 摘 要本文在掌握热释电红外传感器的基本原理和基本模拟电路、数字电路知识原理（包括
8、与非门，D触发器，三极管，电容，电阻，扬声器等）的基础上，介绍了一种新型的实用的红外探测模块HN911以及双D触发器CD4013的常见应用情况。在此基础上，运用它们设计一个置于店铺门口的用于迎接顾客的红外感应式门铃。它可根据顾客的进出情况作出不同的反应。设计完成后使用Protel对其作了仿真，结果较为理想，外界干扰不大的情况下基本不会误报，但扬声器发声的持续时间较理论值稍短0.2秒，误差9%，但不影响电路工作。 论文主要研究了红外感应技术在日常生活中的典型应用，即感应式门铃。通过对它的研究，掌握红外传感器的基本原理，电路设计制作流程以及常用元器件的应用情况。 研究结果表明：本文叙述的电路设计方
9、案能达到预想的效果，当人进入时，扬声器立即发出问候语，而离开则不提示，并且可以进行功能拓展。 本文特色在于：电路结构简单，原理易懂，容易制作，并有一定的功能拓展性。总体 而言，本文对于理解感应式门铃的原理与设计，进一步深化理论知识，提高动手实践能力都具有一定的参考价值。 关键词：感应技术；热释电红外传感器；D触发器；红外感应式门铃 Abstract The paper is based on grasping the pyroelectric infrared sensors basic principles and basic analog circuits, digital circuit
10、 theory of knowledge (including non-gate, D flip-flop, transistors, capacitors, resistors, speakers, etc.). Then it introduces a new infrared detection module HN911 and the common usage of the D flip-flopCD4013. On this basis, using them to design a infrared sensing doorbell which places shops door
11、to meet customers. According to case that customers pass in and 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
12、time of speaker is shorter than the theoretical value of 0.2 seconds, 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 infrare
13、d sensing technology, circuit design process and components application. The results show that this paper describes the circuit design to achieve the desired requirements. Ones the people entering the shop, the speaker immediately issued greeting. And the doorbell isnt prompted when the people leave
14、. The characteristics of this paper is: a simple circuit structure, 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 theor
15、etical knowledge and improve practical ability with a certain value. Key Words: Sensing technology ; Pyroelectric infrared sensors ; D flip-flop ; Infrared sensing doorbell.第2章 感应门的基本原理 当今社会感应技术发展迅速，目前常用的感应技术有红外感应，压力感应，电感应， 磁感应，光感应，热感应，微波感应，气体感应等等。各种不同的感应技术都有各自的应 用领域，而且呈现越来越广泛的趋势。总的来说，感应技术的基本原理就是自动对特定的外界信号（包括物理、化学、生物等方面的各种信号）产生预定响应。本文感应式门铃用到的感应技术主要是红外感应，而红外感应技术就需要用到红外传感器。感应式
