1、 編號 畢業論文題 目人體紅外線感應報警器學生姓名學 號系 部電子工程系專 業應用電子技術班 級指導教師顧問教師【姓名】 【專業技術職務】2012年九月摘要該報警器能探測人體發出的紅外線，由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。當人進入報警器的監視區域內，即可發出報警聲，適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重要場合防盜報警。概述了紅外輻射的知識、熱釋電紅外傳感器的結構和工作原理。利用熱釋電紅外傳感器設計了一種被動式紅外報警電路,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點,在防盜、警戒等裝置中應用較廣。關鍵詞：紅外線 熱釋電效應 菲涅爾透鏡目

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

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

4、#183;······························1.1 設計概述··················

5、;·························1.2 設計背景·······················

6、83;···················1.3 設計要求·····························&

7、#183;·············1.4 設計意義···································

8、;········第二章：方案設計與研究········································

9、···2.1 設計過程···········································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················&#

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······································

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···············&#

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

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

23、3;················第六章：電路設計································&#

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

25、3;·····6.2 信號放大電路···········································

26、6.3 電壓比較器···········································6.4 音響報警電路····

27、;·······································6.5 延時電路·········

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

29、3;····························6.7 紅外線感應報警電路···················

30、83;·······················第七章：總結和展望·························

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

32、3;···········參考文獻······································

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

34、電路原理圖···········································第一章 緒論1.1設計概述本設計是在指導老師給定課題的基礎上經過分析利用紅

35、外線傳感器探測人體輻射出的紅外線信號原理設計出來的人體紅外線感應報警器。內容廣泛，靈活應用。課題利用LM386功放、LM393比較強芯片，以及紅外線傳感器原理設計而成的典型電路。1.2 設計背景該報警器能探測人體發出的紅外線，當人進入報警器的監視區域內，即可發出報警聲，適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重要場合防盜報警。1.3 設計要求1熟悉電路的工作原理；2掌握該電路中元器件的識別方法；3掌握電路的調試方法；4熟悉電路簡單的故障分析方法；5論文符合其格式、字數的基本要求，內容要求充實、作圖嚴謹規范等。1.4 設計意義 加強對一些無人場所的防盜報警，以及對一些危險地帶生命跡象的探測。第二章

36、 系統方案設計與研究2.1設計過程整個電路設計可分為以下幾個單元電路：紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等。2.2方案選定人體紅外線感應報警器電路是由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。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系統、檢測元件和轉換電路。光學系統按結構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。熱敏元件應用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發生變化，通過轉換電路變成電信號輸出。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紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。任何物質，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，響應快等優點。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，在醫學、軍事、空間技術和環境工程等領域得到廣泛應用。例如采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發現溫度異常的部位，及時對疾病進行診斷治療；利用人造衛星上的紅外線傳感器對地球云層進行監視，可實現大范圍的天氣預報；采用紅外線傳感器可檢測飛機上正在運行的發動機 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 由自監測功能實現數字式控制 l 無需光學調整 l 使用維護方便 l 專為鋼鐵工業惡劣的工作環境設計，光電子電路放置于重型外殼中(IP66) l 設有空氣吹掃裝置和水冷卻系統 l 提供連接器和帶有不銹鋼辮型編織保護層的電纜 第四章 LM358芯片4.1 LM358概述LM358 內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，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。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算放大器的場合。4.2 芯片特點l 內部頻率補償。 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 低輸入失調電壓和失調電流。 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 輸入失調電流50 nAl

40、輸入失調電壓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 系列由兩個偏移電壓指標低達 2.0 的獨立精密電壓比較器構成。該產品采用單電源操作設計，且適用電壓范圍廣。該產品也可采用分離式電源，低電耗不受電源電壓值影響。本品還有一個特點是，即使是在單電源操作時，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。無論時正電源還是負電源操作，當低電耗比標準比較器的優勢明顯時，LM393 系列便與 MOS 邏輯電路直接接口。5.2 芯片特點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 電路設計6.1紅外線傳感器紅外線傳感器IC1采用進口器件Q74，波長為910um。一般人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發出特定波長10UM左右的紅外線。IC1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時，由IC1的腳輸出微弱的電信號進入放大電路，經過放大比較之后可以蜂鳴器發出響聲。6.2 信號放大電路 圖1信號放大電路如圖1，VT1和運算放大器LM358等組成放大電路，由IC1的腳輸出微弱的電信號，經三極管VT1等組成第一級放大電路放大，再通過C2輸入到運算放大器ICA中進

43、行高增益、低噪聲放大，此時由 IC2A腳輸出的信號已足夠強，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提供基準電壓，當IC2A腳輸出的信號電壓到達IC2B的腳時，兩個輸入端的電壓進行比較， 此時IC2B的腳由原來的高電平變為低電平。6.4 音響報警電路 圖3如圖3，IC4A LM393為報警延時電路，R14和C6組成延時電路，其時間約為1分鐘。當IC2B的腳變為低電平時，C6通過VD2放電，此時IC4的腳變為低電平它與IC4的腳基準電壓進行比較，當它低于其基準電壓時，IC4的腳變為高電平，VT2 導通，訊響器BL通

44、電發出報警聲。人體的紅外線信號消失后，IC2B的腳又恢復高電平輸出，此時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C6兩端的電壓高于其基準電壓時，IC4的腳才變為低電平，時間約為1分鐘，即持續1分鐘報警。 6.5 延時電路圖4如圖4，由VT3、R20、C8組成開機延時電路，時間也約為1分鐘，它的設置主要是防止使用者開機后立即報警，好讓使用者有足夠的時間離開監視現場，同時可防止停電后又來電時產生誤報。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，自動無間斷轉換。6.5 12V電源電路由功率為

45、12V 5W的變壓器，電橋等組成，為報警電路提供12V的電壓源。 如圖56.6 紅外線感應報警電路 圖 6第七章 總結與展望把論文結束的瞬間，覺得自己又回到了在學校學習，拿著書本翻閱資料，不懂的會追根究底，雖然沒有那么多的時間將問題深思熟慮，考的不周全，學習的感覺很棒，吸收知識很充實。經過半個月的打理，畢業設計總歸完成了。我喜歡設計，這是我三年大學生活對我作出的努力的體現。就這樣，我是積極地去做我的畢業設計。本設計中所闡述的僅僅是一種簡易的紅外線感應報警器電路設計。我是一個追求創新的人，大學里我一半的學習成果來自于課堂，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，自學過cade

46、nce電路設計，AVR單片機，PIC單片機，Photoshop等，現在準備學習ARM嵌入式系統以及MSP430單片機，總結下來，我自學的只是一點皮毛，膚淺的東西，苦于沒有指導老師。本來還興奮的思考著，工作兩年以后考研呢，現在覺得有點天方夜譚了，呵呵，下面還是談談設計吧。 總之，不論工作還是學習，都要理論聯系實際，運用相關的理論知識，通過對電路原理的介紹和探究，得出其制作方案與實踐應用原理，并重點研究了其相關的核心技術和應用理論。相信，在現實生活中該理論一定能得到很好的應用和更為廣闊的發展。一開始做畢業設計時那才叫新鮮啊，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，沒有創新的觀點，所以我選擇放棄這一個版本，之后我便開始追求我所謂的創新畢業設計，也就是在課題的基礎上發揮一下，呵呵。還有，就是之前覺得吧，畢業設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，只要有點專業基礎就會很簡單，但現在才發現畢業設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高，同時學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質，而自己需要學習的東西還有很多。在畢業設計過程中，我也上網查閱了許多資料，掌握了科技文獻的檢索方法，大大提高了自己獲得新知識，新信息的能力。我也深深的體會到，實踐必須在充分理解電路原理的基礎上，才能做到目標明確，

48、操作準確。反過來，分析調試過中的得失，能加深對理論的理解。我也將許多遺忘的知識又給溫習了。通過這次畢業設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。 本課題在選題及研究過程中得到李思政老師悉心指導和同學的熱心幫助。李老師為我指點迷津，幫助我開拓思路使我可以順利完成設計。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！致 謝時光匆匆如流水，轉眼便是大學畢業。人最寶貴的年華有幾個三年，在這里我度過了讓我真正成長成熟的三年，記得剛進學校是我是多么的

49、無助與陌生，三年的異地大學生活使我變的成熟，堅強和獨立。感謝我的所有任課老師，他們嚴謹細致、認真講解，他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。三年的大學生活中，它們不管在生活還是學習上都給我很大的幫助，讓我從靦腆的小男孩變成能獨立面對社會的畢業生。首先向跟隨我們三年的班主任譚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，在我的三年大學生活中他不僅給予我們學習上的幫助還給我生活上很多幫助，鍛煉我的各方面能力，使我步入社會時能很快很好的融入。還要感謝的是在我平時學習中給我很大幫助的老師們，他們淵博的知識，嚴謹的治學，讓我不僅學到了扎實的專業知識，還教會了我如何做人，面對問題

50、養成了沉著冷靜，努力解決。上班了，面對自己不熟悉的環境，我要適應，上班了沒有很多的時間看書，更沒有多少時間來做畢業設計，在我現在做這個設計時，離我離開學校有半年多了，很多知識我們已經忘掉了，在這里我要感謝李思政老師，在百忙之中抽出時間輔導我，幫助我做畢業設計輔導，使我節省和很多時間，順利完成畢業設計。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夢想，使我的人生閱歷提高，增長見識，提高了自己個方面的素質和涵養。也要感謝我的同學。，因為我們團結我們才能高效的完成畢業設計。在未來的日子里，我會更加努力的學習和工作，不辜負父母對我的殷殷期望！我一定會好好孝敬和報答他們！在論文即將完

51、成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！參考文獻電子技術基礎.西安交通大學,2008.8 40-55PIC單片機原理與應用.機械工業出版社2010.1 19-3951單片機及其C語言程序開發實例.清華大學出版社.2008.12 (完整)李平、李亞榮、關天民.ISD1420的高響度語音電路設計.大連交通大學,2005.1唐明道.楊林武.ISD1420單片語音錄放電路應用.電子技術雜志1998附錄1 元件清單編號名稱型號數量編號名稱型號數量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運算放大器LM3581R19電阻2201IC3比較器LM3931R20電阻560K1IC4三端穩壓器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試編寫人： 李典初寫時間： 2010年6月程序功能： 實現對ISD1420 語音芯片的分段錄放音實現方法： 用定時器產生最小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功能，防止錄音出錯。-*/;-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