《红外感应门铃电路设计毕业论文1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《红外感应门铃电路设计毕业论文1（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、I 西南科技大学高等教育自学考试（电子信息技术）毕业论文 红外感应门铃电路设计摘要：本设计主要研究了红外感应技术在日常生活中的典型应用。设计中运用模拟电路知识，利用热释电红外传感器、LM324四运放集成电路和NE555时基集成电路等器件设计了一款红外感应式门铃电路。该电路工作时可根据客人的走动作出反应，当有客人进入时，门铃自动响起悦耳的音乐，提醒主人有客来访。该电路结构简单，原理易懂，容易制作，并有一定的功能拓展性，具有相当的社会实用性。通过对它的研究，掌握了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，进一步深化了理论知识；同时也熟悉了multisim11和protel99
2、两种软件在电路设计中的应用。关键词：热释电红外传感器；集成电路；模拟电路 目 录一、引言.1(一) 课题研究的背景及意义1(二) 国内外研究现状1(三) 课题研究的主要内容2二、总体方案设计与论证3（一）方案选择3（二）方案论证4三、单元电路设计与实现5（一）前置放大电路设计51、热释电感应器52、菲涅尔透镜63、四运放集成电路84、运放电路设计9（二）比较电路和开关电路设计10（三）延时电路111、NE555内部结构及工作原理112、延时电路12四、发声（音乐芯片）和发光电路设计15五、整机电路工作原理16六、电路仿真与调试17（一）软件介绍171、仿真软件Multisim172、印制电路板
3、制作软件protel 9917(二)电路仿真与调试171、PIR输出信号及运算放大电路仿真172、比较器和开关电路仿真183、延时电路19结 论20致 谢21参 考 文 献22附录1 热释电感应门铃电路原理图.23附录2 元器件明细表24 西南科技大学高等教育自学考试（电子信息技术）毕业论文 一、 引 言(一) 课题研究的背景及意义门铃历史悠久，现代社会最常见的是电子门铃。早期门铃的作用就是单纯地提醒主人有宾客来访，随着经济的发展，门铃的类型开始多样化，功能作用也开始转变。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。门铃的作用也由单向的提示主人发展
4、为双向的既可提醒主人又可欢迎客人（即宾客也可以听到悦耳的音乐或欢迎语音），既可迎宾又可防盗报警。多功能红外感应式门铃就是在这种探索研究中产生的。感应式门铃又称迎宾器，是近年才有的常用于商铺，写字楼，工厂起迎宾防盗作用的电子产品。感应式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，起到了礼貌问候的作用，从而做到提醒店员有人进店和迎宾的双重作用。感应式门铃的研究主要是集中在如何使其感应更灵敏，感应更准确，功能更完善，
5、价格更低廉等方面，目的就是让感应式门铃在各种应用场合中完美地起到迎宾、醒主和防盗报警作用。(二) 国内外研究现状 目前感应式门铃主要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。但光感门铃受环境光照度的影响，黑暗情况下不能正常使用。常见红外感应式门铃使用热释电红外传感器，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，因为它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门铃反应。红外感应式的相比价格较高，但优点
6、是误报极少，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，即可做门铃使用，也可做独立报警器使用。红外感应式门铃性能卓越，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。 总的来说，感应式门铃目前的技术比较成熟，功能也较为完善，成本不高，并且由于通常市面上的感应式门铃都兼迎宾及报警两用，因此应用场合也较为广泛。(三) 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
7、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。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。二、 总体方案设计与论证红外传感器可分为两类：主动式红外传感器和被动式红外传感器。下面对这两种传感器的基本情况分别加以介绍，再结合本课题的设计要求，选择一种最合适的红外传感器类型进行课题研究。（一）方案选择方案一：设计方案框图方案一设计方案框图如图2-1所示。红外光调制发射电路红外光解调放大处
8、理延时电路发声和发光电路图2-1方案一电路方框图 该电路采用主动式红外感应，本电路工作时，来人只需站在门口前电路就可自动发声，多谐振荡（NE555)等元件组成红外发射电路，振荡频率在40kHZ左右，输出电流为100-200mA，可驱动红外发光二极管发出40kHZ调制红外脉冲信号。红外接收管D2接收到40kHZ频率的红外脉冲信号后，转为电信号送入芯片(uPC1373H)的（7）脚，经放大和调谐以及芯片(uPC1373H)内部检波、整形后，由（1）输出脉冲波信号。单稳态触发器（NE555）的（3）输出为高电平，三极管放大后送给扬声器发声和灯泡发光。此电路缺点：(1)必须要有发射源，在安装时占地方。
9、 (2)cpu1373H集成芯片贵。 (3)抗同频干扰力差。 (4)接收和发射频率不好配调。此电路优点：原理结构简单。方案二：设计方案框图方案二设计方案框图如图2-2所示。热释电感应器和运放电路电压比较器（双限比较）延时电路和开关管电路发光和发声部分 图2-2 方案二电路基本构成图该电路采用被动式感应。它是利用热释电感应探头作为接收部分，来人后，只要经过门口热释电感应探头（单光束、双光束、四光束），热释电感应探头便输出1-10mV和频率为6-10HZ和信号送给运放进行处理后，再进行双限比较，送给单稳态电路（NE555）的（2）脚低电平输入端进行处理，时延后由NE555（3）脚输出高平最后三极管
10、放大送给扬声器发声和灯泡发光。此电路的优点：(1)只有接收部分安装占地方小。 (2)大部分是常用集成块，价格便宜。 (3)只需要人的温度（37）就可以接收信号。以上两个方案中方案二实用于现实生活。本设计选用第二种方案，以性能好、价格较低、应用较方便的集成运放LM324为核心设计相关硬件。（二）方案论证根据方案规划及任务指标设计基本组成框图， 以上两个方案，方案一，虽然原理结构简单，但是由于天气和温度的变化，电感和电容的值会产生变化（主要是电容变化大），这样就会造成接收失调，不能频率，导致uPC1373H（1）脚输出，使得该电路在有人来时，也不发声。方案二就没有对频率这方面要求那么高，只要有人来
11、就有输出。因为方案二都是用的常用集成块，而且成本要低点。所以两者比较选用第二种方案。第 I 页 共 23页III 西南科技大学高等教育自学考试（电子信息技术）毕业论文 三、单元电路设计与实现（一）前置放大电路设计前置放大电路的作用是对接收到的正弦波信号进行放大，因此，前置放大电路中的两个重要器件是热释电感应器和放大器。1、热释电感应器被动式红外传感器主要由光学系统、热传感器（或称为红外传感器）等部分组成。其核心是红外探测器件，通过关学系统的配合作用可以探测到某个立体防范空间内的热辐射的变化。红外传感器的探测波长范围是814m，人体辐射的红外峰值波长约为10m，正好在范围以内。被动式红外传感器（
12、PIR）根据其结构不同、警戒范围及探测距离也有所不同，大致可以分为单波束型和多波束型两种。单波束PIR采用反射聚焦式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。这种方式的传感器境界视场角较窄，一般在5以下，但作用距离较远，可长达百米。因此又称为直线远距离控制型被动红外传感器，适合保护狭长的走廊、通道以及封锁门窗和围墙。多波束型采用透镜聚焦式光学系统，目前大都采用红外塑料透镜多层光束结构的菲涅尔透镜。这种透镜是用特殊塑料一次成型，若干个小透镜排列在一个弧面上。警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成立体扇形感热区域，构成立体警戒。菲涅尔透镜自上而下分为几排，上面透镜较多，下边
13、较少。因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜。下边透镜较少，一是因为人体下部红外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰。多波束型PIR的警戒视场角比单波束型大得多，水平可以大于90，垂直视场角最大也可以达到90，但作用距离较近。所有透镜都向内部设置的热释电器件聚焦，因此灵敏度较高，只要有人在透镜视场内走动就会输出有效信号。热释电红外传感器的输出信号特性及优缺点热释电红外传感器输出电信号的幅度和频率主要决定于：目标人体的温度、探测区域背景、人体离传感器的距离、人体移动的速度、光学透镜系统的焦距和设计样式。人体温度和探测区域背景的温差越大，离传感器越近，输出电信号的幅值将越大。
14、双敏感元热释电传感器配合菲涅尔光学透镜使用时，输出信号波形电压峰峰值约为1mV，频率可由下列公式2-1计算： （2-1）其中：f是输出信号频率（Hz），Vb是人体移动速度（m/s），fb是光学系统焦距（mm），s是传感器敏感元的面积（mm2），L是人体离传感器距离（m）。对于双敏感元传感器，标准尺寸为2（mm）*1（mm），人体移动速度范围为0.5（m/s）5（m/s），常用探测器上使用的菲涅尔透镜焦距为25（mm），我们可计算出传感器输出信号的频率范围为0.088Hz。 由于传感器输出的信号非常微弱，因此需要外接放大电路，也有些传感器生产厂家直接将后续信号处理电路内置在传感器中，用户直接就可以使用。 热释电红外传感器其优点是本
