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1、个人资料整理仅限学习使用本文由 prettystony贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。红外探测迎宾装置电路设计摘要本装置主要由高灵敏度人体传感电路、任意分段功能的数码话音集成电路1 和发声电路等组成，能自动感应客人的到来，发出迎宾语。例如：来客人时，本装置可以发出“您好! 欢迎光临”，客人走时，它就会说“欢迎您下次光临”等语音内容，所以本装置完全可以代替迎宾小姐 24 小时的工作。在此语音迎宾装置机箱内置有由红外探测头、定时控制电路，迎客语音电路、降压整流电路设计出简单的红外探测迎宾装置。具有灵敏度可调，抗电磁波干扰能力强，体积小，结构
2、简单等特点，能够进行分段录放音，语音内容可以根据需要进行改变，外部音频输入信号可通过本装置控制外接彩色串灯等负载发光闪烁等优点。关键字：红外探测，时基电路，灵敏度，集成电路 Infrared detection device circuit design welcomeguests Abstract This installment mainly by willfully partitions the function digital voice integrated circuit1, the high sensitivity human body sensing circuit and t
3、he sound production electric circuit and so on is composed, can the auto-induction visitors arrival, send out you to want to say any welcomes the object. For example: When comes the visitor, this equipment may send out “ hello! Welcome the presence ” , the visitor is in luck, it will say that “ will
4、 welcome your next time presence”and so on pronunciation contents, therefore this installment definitely may replace welcoming guests young lady 24 hour work. One kind of pronunciation welcomes guests the installment, it includes the engine case, built-in has the infrared detecting head in the engin
5、e case, the timed control electric circuit, receives a guest the pronunciation electric circuit, the voltage dropping leveling circuit to design the simple infrared detection to welcome guests the installment. Has the sensitivity adjustable, anti-electromagnetic wave disturbance ability, the volume
6、is small, the structure is simple, can carry on the partition to record the playback, the pronunciation content may according to need to carry on the change, the easy to operate, the exterior audio frequency input signal may also through and so on this installment control external connection colored
7、 string lamp merits and so on load illumination twinkles. Keywords：infrared acquisition, definite-time electric circuit， sensitivity, easy to operate. ：目 1 绪录论 1 1.1 课题背景及意义 1 1.2 国内外研究状况 1 1.3 论文的构成及研究内容 2 2 3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页个人资料整理仅限学习使用总体设计电路方案 3 单元电路及工作原理
8、4 3.1 红外探测模块 HN911 及典型应用 4 3.2 时基电路 555 5 3.2.1 3.2.2 555 集成定时器简介 5 555 定时器的应用 7 3.3 语音集成模块 HFC5218 9 3.4 降压整流电路 11 3.4.1 3.4.2 4 结 致全桥整流器 11 降压电容器 12整体电路工作原理图及工作原理 14 论 16 谢 错误！未定义书签。错误！未定义书签。参考文献 17 黄河科技学院毕业设计说明书第 1 页 1 绪 1.1 课题背景及意义论随着人们生活水平的提高，人们的精神生活逐渐丰富，各大商场和酒店的迎宾装置也越来越受到人们的关注。本课题探讨利用电子技术的相关知识
9、，利用红外探测头、定时控制电路、迎客语音电路、降压整流电路设计出简单的红外探测迎宾装置。本品为红外线探测人体体温，感应灵敏度高，白天黑夜都可使用，不需要外来灯光。红外感应迎宾装置无需任何外部连线，外形为小巧便携式设计，可放在任何地方。探测距探测角度水平约 110 度。红外感应迎宾装置的侧面有一个开关，它有三个档位，离 3-10 M ，拨到下面为“你好，欢迎光临！”语音门铃迎宾器，拨到上面是做 叮咚声 用，拨到中间位置为关闭状态。在商场、超市、个体精品店、照相馆、眼镜店、玩具店等各种店面，客户登门就致欢迎光临，不仅礼貌，给人尊重感，主动打招呼的热情感觉，而且给人以强烈的好奇心和趣味性，也使客户感
10、受到了店主的热情，有一种受到重视的感觉，瞬间轻松了气氛。在家庭或办公室作为感应门铃使用，只要客人光临，就会主动跟您打招呼，活泼有趣。 1.2 国内外研究状况传统的迎宾器都是利用超声波控制的微波感应模块，该微波感应器模块是根据微波多普勒效应原理 也就是雷达基本原理）制作成的。这种探测方式与其它探测方式相比具有如下的优点：非接触探测，不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响，适合恶劣环境，抗射频干扰能力强，输出功率仅有 5mW ，对人体构不成危害，安装及接线简单。这和市场上常见的简易型微波感应控制器相比较，因为采用专用的微处理集成器，不但检测灵敏度度高 2 ，探测范围宽，而且工作非常可靠，误报
11、率极低，能在25 45 度的温度范围内稳定工作。但它们都有电路复杂，调试困难，制作成本高的缺点。随着科学技术的进步，现代电子技术几乎在各个领域受到青睐。近年来，西方发达国家运用电子技术研制出各类迎宾器，广泛用于家庭，办公室和工厂，成为有效的迎宾器件。我国自改革开放以来，由于商品经济迅速发展和人民生活日益改善，人们对于先进的电子技术实现迎宾的兴趣和需求与日俱增，当前市场上迫切需要一种适合我国国情，价格低廉，性能可靠的迎宾装置，具有结构简单、成本低廉、调整方便等特点。适合在家黄河科技学院毕业设计说明书庭、宾馆、商店、仓库、办公室及其它机关部门等使用的新颖感应迎宾器3 。第 2 页现代的迎宾器在针孔
12、效应中得到启发，利用人体移动引起环境红外线的微小变化控制语音电路发出“欢迎光临！”的声音，给人带来亲切感。这种迎宾器不仅小巧精致成本低，而且集成度也是特别的高，制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为 0.2 2 m。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片，这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页个人资料整理仅限学习使用将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外，它已迅速成为现代迎宾的主流。总之，未来几年迎宾器的
13、发展趋势是：产品技术将在数字化、无线化、集成化的前提下力求突破。而在应用市场上，它将朝更细化的方向前进针对不同市场，推出不同产品。以成长最快的公共场合超市为例，已经有专为超市设计的定向适合这种场合用的无线红外迎宾系统。而除了商店，家庭，办公室等，室外应用更是具有广阔的拓展空间。 1.3 论文的构成及研究内容红外探测迎宾装置电路是由红外探测头，定时控制电路，迎宾语音电路和降压整流电路等组成。本设计通过介绍它的课题背景及意义，国内外研究状况，论文构成及研究内容，及其对整体电路等的讲述，分别对细节进行了介绍。对整体电路，包括红外探测模块HN911 及典型应用，时基电路 555 ，语音集成电路 HFC
14、5218，降压整流电流等每个电路部分的研究方向也做了系统的叙述。黄河科技学院毕业设计说明书 2 总体设计电路方案第 3 页本迎宾电路是由红外传感器，定时控制电路，迎宾语音电路，降压整流电路和供电电源等组成。红外探测头采用热释电红外探测模块 HN9114 。在静态下，即无人接近时，周围无红外辐射源，HN911 不工作。定时控制电路采用时基电路 555 ，平时呈复位状态，在输出低电平的触发下，555 翻转置位实施时间控制。语音集成电路采用 HFC5218，它内存有“您好，谢谢光临”或“欢迎光临”语句。该芯片采用电平触发方式。降压整流电流由降压 电容器和全桥整流器组成。本设计的原理框图如图 2.1
15、所示。图 2.1 红外迎宾装置的结构框图黄河科技学院毕业设计说明书 3 单元电路及工作原理 3.1 红外探测模块 HN911 及典型应用第 4 页采用双列 6 脚直插式封装。其管脚排列如图 3.1 HN911 是一款新型热释电红外探测器，所示。图 3.1 红外探测模块 HN911 该传感器由于内部放大器集成了温度补偿功能5 ，可以将人体辐射信号从恶劣的环境辐射信号中分离出来进行处理，保证了传感器的工作稳定性。HN911 红外探测模块内部电路主要由热释电红外传感器、放大器、比较器、信号处理电路和延时输出电路组成。电路静态工作时，1 脚输出高电平，2 脚输出低电平。动态时，即有移动发热物体进入探测
16、范围时，传感器接收到红外辐射能量，输出幅度约 lMV 、频率 0.3 7Hz 的微弱信号。该信号经放大器放大，由比较器比较，经信号处理电路处理，最后由延时输出电路输出用做驱动信号。 HN911 模块内放大器具有温度补偿功能。探测器工作时，人体辐射和周围环境红外辐射一起进入传感器。当气温升高时，背景红外辐射增强，传感器自身极化强度即传感器输出的热释电信号减小，将明显影响对人体的探测。因此，内部的温度补偿电路，使放大器的增益随环境温度的升高而升高，从而保证了该传感器的温度稳定性。因而，HN911 可在严寒或炎热等恶劣环境地区使用。附表为 HN911 红外探测模块的性能指标6 。 HN911 的典型
17、应用电路如图 3.2 所示。这是一个 8 路自动巡回探测器。探测器电路由 8 个红外探头模块构成，可以置于需要探测的 8 个不同位置，将各个 HN911 的输出端与 8 路模拟开关集成电路 CC4051 的 8 个输入端相连，CC4051 的输出由地址选通端 A0 、A1、 A2 决定。例如，地址码 A0=1 、A1=0、A2=l 时，输入通道 6 和输出端接通，将 IC6 的输出信号传送到 CC4051 的输出端。地址码由四位二进制加法计数器 CC4520 产生。 CC4520 接成7 进制加法计数器，当时钟端加入 CP 时钟脉冲时，其输出端 Q0、Ql、 Q2 连续循环输出000111 二
18、进制码，作为 CC4051 的地址码。 CC4520 的时钟脉冲信号由 IC10 产生。黄河科技学院毕业设计说明书精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页个人资料整理仅限学习使用第 5 页当某一探测器探测到有人体靠近时，该探测器的“l ”脚输出高电平，相应的状态指发光二极管发光告警，同时在 CC4520 输出相应的地址选通后，CC4051 的 3 脚输出高电平，通过由 A741 组成的高电平保持电路驱动报警器报警。图 3.2 HN911 的典型应用图 3.2 时基电路 555 我国目前广泛使用 555 时基电路的统一型号是
19、：双极型为 CB555，CMOS 型为 CB7555。这两种电路每个集成片内只有一个时基电路，称为单时基电路。此外还有一种双时基电路，在一个集成片内包含有两个完全相同、又各自独立的时基电路。它们的型号分别是CB556 和 CB7556。 3.2.1 555 集成定时器简介 555 集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路7 、施密特触发器等，应用十分广泛。黄河科技学院毕业设计说明书第 6 页 555 定时器的外引线排列图和内部原理框图如图 3.3 、3.4 所示。它是由上、下两个电压比较器、三个 5k 电阻、
20、一个 RS 触发器、一个放电三极管 T 以及功率输出级组成。比较器 C1 的反相输入端接到由三个 5 k 电阻组成的分压网络的 2/3Vcc 处 3 VCC 1 3 VCC 2 3 VCC 2 3 VCC H 导通 L H 原状态 1 C ? ln? 1 ? ? VCC ? VCC 3 ? 2 ? ? VCC ? VCC 3 = R2 C ln? 1 ? ? VCC ? VCC 3 ? ? ? ? 0.7( R1 + R2 C ? ? ? t PH 充电时间： t PL 放电时间： ? ? 0 .7 R 2 C ? ? ? 振荡周期： T=tPH+tPL0.7(R1+2R2C 振荡频率： f=
21、1/T= t PH 1 1.44 + t PL ( R1 + 2 R2 C D= 占空系数： t PH R + R2 = 1 T R1 + 2R2 当 R2R1 时，占空系数近似为 50 。黄河科技学院毕业设计说明书第 9 页图 3.6 多谐振荡器的电路图和波形图由上分析可知： (1 电路的振荡周期 T 、占空系数 D，仅与外接元件 R1、R2 和 C 有精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页个人资料整理仅限学习使用关，不受电源电压变化的影响。 (2 改变 R1、R2，即可改变占空系数，其值可在较大范围内调节。 (3 改
22、变 C 的值，可单独改变周期，而不影响占空系数。另外，复位端也可输入 1 个控制信号。复位端为低电平时，电路停振。 3 、施密特触发器施密特触发器电路图和波形图如图 3.7 所示，其回差电压为 1/3Vcc 。若在电压控制端外接可调电压Vco1.5 5V） ，可以改变回差电压 ?VT, 施密特触发器可方便的地把三角波转换成方波。图 3.7 施密特触发器电路图和波形图 3.3 语音集成模块 HFC5218 、 HFC5218 是一个五合一语音集成电路，该电路内存储有“您好，欢迎光临”“您好，黄河科技学院毕业设计说明书第 10 页谢谢光临”、“欢迎光临”、“谢谢光临”和“您好”五段礼貌用语，可分别
23、通过其外设的五个触发端进行触发。触发信号可以是高电平，也可以是正脉冲10 。 本电路使用其中两段问候语，即“您好，欢迎光临”和“您好，谢谢光临”，分别通过触发端 TGl 和 TG4 进行触发。当有人进门时，进门检测电路输出的高电平通过 TG1 将其触发，使电路发出“您好，欢迎光临”的问候语。当有人出门时，出门检测电路输出的高电平通过VT1 井将其触发，使电路发出“您好，谢谢光临”的问候语。语言发生电路的工作电压和触发电压均为 3V ，所以通过稳压管 VSl 、VS2 和 VS3 分别将电源电压和触发电压调整为3V，供电路使用。R6 为发声电路振荡器的外接电阻器，用来调节发声电路发声的速度和音调
24、。由语言发声电路直接发出的声音功率较小，在噪声较大的公共场所，人有可能听不清楚。因此需通过功率放大电路将其放大，使扬声器发出洪亮清晰的问候语声。所以可以采用 LM386 小功率集成功率放大电路，它的最大输出功率为 660mW 。 由于进出门检测电路具有相同的检测功能。通常，当人们进门时，在通过进门检测器后紧接着又要通过出门检测器，这就有可能使语言发声电路在发出“欢迎光临”之后又会发出“谢谢光临”。因此必须设置互锁电路，以防电路发出误的问候语。互锁电路由晶体管 VT1 和 VT2 组成的开关电路组成，它们分别设置在语言电路 HFC5218 的触发端元 1 和 TC4o 当有人进门时，输出的检测信
25、号通过 TGl 将语言电路触发，使其发声，这时由功放电路输出端输出的语言信号一方面通过杨声器发出“您好。欢迎光临”的问候语；另一方面又通过 VD1 整流、电容器 C1 滤波将语言信号变为直流电压。这一直流电压使 VT1,VT2 导通，将两个触发端TGl、TG4 对地短接。对于 TG1 来说，这时已完成了它的触发任务，它的工作已不受影响。但对于 TG4 来说，这时恰好处在行人通过出门检测电路的时刻并使输出高电平，由于VT2 的导通，将加至 TC4 的高电平对地短路，无法实现对语言发声电路的触发。这就使语言发声电路不会再发出“您好，谢谢光临”的声音。语言发声电路 HFC5218 也可由两片单独的发
26、声电路来代替，它们是 KD5603内储欢迎光临）和 KD5604内储谢谢光临）。代用时，将进门电路信号的输出端接 KD5603 的触发端，将出门电路的输出端接 KD5604 的触发端。 VTl, VT2 分别接 KD5603 和 KD5604 的触发端。由于该电路工作电压为 3v ，所以稳压管 VS1 VS3 是不可少的。互锁控制电路与 ICl、 IC2、 IC4 采用交流供电、全波整流、三端集成稳压器稳压后供电，工作电压为 12v 。黄河科技学院毕业设计说明书 3.4 降压整流电路降压整流电路由全桥整流器和降压电容器组成。 3.4.1 全桥整流器第 11 页桥式整流电路如图 3.8 所示，其
27、中图a） b）c）是它的三种不同画法。它是由电 、 、 源变压器、四只整流二极管 D14 和负载电阻 RL 组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。桥式整流电路的工作原理如图 3.8 所示。在 U2 的正半周 11 ，D1、D3 导通， D2、 D4 截止，电流由 TR 次级上端经 D1 RL D3 回到 TR 次级下端，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页个人资料整理仅限学习使用在负载 RL 上得到一半波整流电压。在 U2 的负半周， D1、D3 截止， D2、D4 导通，电流由 Tr 次级的下端经 D2 R
28、L D4 回到 Tr 次级上端，在负载 RL 上得到另一半波整流电压。这样就在负其电流的计算与全波整流相同， UL = 即 载 RL 上得到一个与全波整流相同的电压波形12 ， 0.9U2 ， IL = 0.9U2RL，GS0710 流过每个二极管的平均电流为ID = IL2 = 0.45 U2 RL 每个二极管所承受的最高反向电压。目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器件，称硅桥 或 桥堆 ，使用方便，整流电路也常简化为图 3.8 的形式。桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成
29、本较低的今天，此缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。图 3.8 整流电路原理图黄河科技学院毕业设计说明书 3.4.2 降压电容器第 12 页定义 1 ：电容器，顾名思义，是装电的容器，是一种容纳电荷13 的器件。英文名称： capacitor，用字母 C 表示。电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于隔直，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制电路等方面。定义 2 ：电容器，任何两个彼此绝缘的导体包括导线）间都构成一个电容器。在直流电路中，电容器是相当于断路的。这得从电容的结构上说起。最简单的电容是由两端的极板和中间的绝缘电介质构成的。通电后，极板带电，形成电压电
30、势差），但是中间由于是绝缘的物质，所以是不导电的。不过，这样的情况是在没有超过电容器的临界电压 击穿电压）的前提条件下的。我们知道，任何物质都是相对绝缘的，当物质两端的电压加大到一定程度后，物质是都可以导电的，我们称这个电压叫击穿电压14 。电容也不例外，电容被击穿后，就不是绝缘体体了。但是，在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程是有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这个电场也是随时间变化的函数。实际上，电流是通过场的形式在电容器间通过的。充电和放电是电容器的基本功能。使电容器带电储存电荷和电能）的过程称为充电。这时电容器的两个极板总是一个极
31、板带正电，另一个极板带等量的负电。把电容器的一个极板接电源 如电池组）的正极，另一个极板接电源的负极，两个极板就分别带上了等量 12 的异种电荷。充电后电容器的两极板之间就有了电场，充电过程把从电源获得的电能储存在电容器中。使充电后的电容器失去电荷，正常时表针应先向电阻小的黄河科技学院毕业设计说明书第 13 页方向摆动，然后逐渐返回直至无穷大处。表针的摆动幅度越大或返回的速度越慢，说明电 容的容量越大，反之则说明电容的容量越小。如表针指在中间某处不再变化，说明此电精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页个人资料整理仅限学习
32、使用容 漏电，如电阻指示值很小或为零，则表明此电容已击穿短路。因万用表使用的电池电压一般很低，所以在测量低耐压的电容时比较准确，而当电容的耐压较高时，尽管测量正常，但加上高压时则有可能发生漏电或击穿现象。总之，在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。小容量的电容，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。而且还有一个特点，一般 1 F 以 上的电容均为电解电容，而 1 F 以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的，比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳，里面充满了电解质，并引
33、出两个电极，作为正+） 、负 :4748 6刘辉 . 智能小区防盗报警系统的可靠性设计J.电器时代 .2002.7:7475 7蒸燕春 . 智能化住宅小区安防电子系统的常用手段J.现代电子技术.2002.9:3941 8K.S.Narendra.IntelligentControl.SystemScienceJ.YaleUniversity.New.Haven.May1990 9郑 长 风 , 程 光 伟 , 郭 军 . 一 种 基 于 探 测 无 线 报 警 监 控 系 统 J.现 代 电 子 技术.2003.4:8486 10于长军 , 张秀珍 , 杨向明 , 杨魁 , 王辉 . 多路红外
34、防盗报警器J.传感技术.1993 年增刊 :3436 11吴柄胜 , 王桂梅 .8051 单片机原理与应用M. 北京 : 冶金工业出版社 ,2001.9 12张毅刚 , 彭喜源 , 谭小昀 ,曲春波 .MCS-51 单片机应用设计J.哈尔滨 . 哈尔滨工业大学出版社 1997.8 13张羲 , 李文元 , 丁润涛 . 基于 CPLD 防盗报警系统的设计J.电子测量技术.2004.3:2021 12任致程 . 智能经典电路 300 例 M. 北京 . 机械工业出版社,2002.8 13吴柄胜 , 王桂梅 .8051 单片机原理与应用M. 北京 : 冶金工业出版社,2001.9 14 杨长春 . 电子报合订本M. 成都 . 四川科学技术出版社.2003.12 15康华光 . 陈大钦 . 模拟电子技术基础M. 北京 . 高等教育出版社.2002.6 16康华光 . 邹寿彬 . 数字电子技术基础M. 北京 . 高等教育出版社.2002.9 17湖南文理学院电气系自动化教研室M. 单片机实验指导书 .2004.21 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页
