热释电红外报警器解读.docx
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热释电红外报警器解读
电子技术
课程设计
成绩评定表
设计课题：
热释电红外报警器
学院名称：
电气工程学院
专业班级：
电气F1206
学生姓名：
学号：
指导教师：
高云婷、徐振方
设计地点：
31-521
设计时间：
2014-7-7～2014-7-14
指导教师意见：
成绩:
签名：
年月日
电子技术
课程设计
课程设计名称：
热释电红外报警器
专业班级：
电气F1206班
学生姓名：
学号：
指导教师：
高云婷、徐振方
课程设计地点：
31-521
课程设计时间：
2014-7-7～2014-7-14
电子技术课程设计任务书
学生姓名
专业班级
学号
题目
热释电红外报警器
课题性质
工程设计
课题来源
自拟
指导教师
主要内容
（参数）
基于热释电红外报警器系统可以实现以下功能：
1.具备昼夜功能（白天有人进入报警区，该仪器也不报警，晚上有人进入报警区立即启动蜂鸣器，进入报警状态）；
2.感应距离小于3m；
3.报警时间从20s~10min可调；
4.电压采用220V~240VAC50/60HZ。
任务要求
（进度）
第1-2天：
熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。
第3-4天：
按照确定的方案设计单元电路。
要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。
第5-6天：
撰写课程设计报告。
要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。
主要参考
资料
[1]康华光．电子技术基础（模拟部分）（第5版）[M]．北京：
高等教育出版社，2004
[2]阎石．数字电子技术基础（第5版）[M]．北京：
高等教育出版社，2006
[3]陈光明.电子技术书课程设计与综合实训[M]．北京航空航天出版社.2007
审查意见
系（教研室）主任签字：
年月日
目录
热释电红外报警器5
1、设计题目及要求5
1.1、题目5
1.2、设计要求5
1.2.1、热释电红外报警器具有以下功能：
5
1.3、给定条件：
5
2、设计方案6
2.1设计方案分析论述6
2.2方框图6
3、电路设计7
3.1菲涅尔透镜7
3.1.1作用7
3.1.2原理7
3.2热释电感应模块8
3.2.1传感器简介8
3.2.2传感器结构图：
8
3.3BISS0001红外传感信号处理器9
2.3.1简介9
2.3.2管脚图9
3.3.4热释电红外传感器的主要工作参数：
10
3.3.5系统电路图：
11
3.3.6工作原理12
3.3.7BISS0001特点14
3.4报警器电路设计15
4、整机电路图16
5、制作与调试17
5.1制作：
17
5.2调试17
6、心得体会17
7、参考文献18
热释电红外报警器
1、设计题目及要求
1.1、题目
热释电红外报警器
1.2、设计要求
1.2.1、热释电红外报警器具有以下功能：
1.具备昼夜功能（白天有人进入报警区，该仪器也不报警，
2.上有人进入报警区立即启动蜂鸣器，进入报警状态）；
3.感应距离小于3m；
4.报警时间从20s~10min可调；
5.电压采用220V~240VAC50/60HZ。
1.3、给定条件：
1.采用红外线感应探头，结合热释电感应模块BISS0001。
2.可以采用菲尼尔透镜来增加感应的距离。
2、设计方案
2.1设计方案分析论述
红外线通过菲涅尔透镜到达红外探测器，把红外信号转化为电信号。
这时，热释电红外探测器将输出脉冲信号经整流电路将信号放大和滤波后，由电压比较器与基准值进行比较，当输出信号达到一定值时，报警电路发出警报。
此系统主要用到BISS0001集成芯片完成放大延时以及比较的功能。
2.2方框图
图表1方框图
3、电路设计
3.1菲涅尔透镜
3.1.1作用
菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆。
菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。
菲涅尔透镜可按照光学设计或结构进行分类。
菲涅尔透镜作用有两个：
一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。
3.1.2原理
基于菲涅尔波带片，菲涅尔波带片具有类似透镜的作用，它可以使入射光汇聚起来，产生极大的光强。
它也有类似于透镜的第六组成像公式fr1110=+ρ，式中ρ为光源到波带的距离，0r为透镜中心到像点的距离λmRf2=（R透镜半径、m为波带数、λ为入射光波长）。
但波带片与透镜有个重要的区别，即一个波带片有很多焦点，上式给出的是它的主焦点，除此之外，还有一系列的次焦点，它们的距离分别是...7、5、3fff。
在其对称位置（即...7、5、3、ffff----）还存在着一系列虚焦点
3.2热释电感应模块
3.2.1传感器简介
热释电红外传感器的一种被动式调制型温度敏感器，也称热探测型传感器。
可用来直接接受目标物体发射的红外线并将其转化为电信号输出，并不需要红外发射传感器。
热释电红外传感器反应速度快、灵敏度高、使用方便，尤其是可以进行非接触式测量。
主要应用在各类入侵警报、自动开关、非接触式测温、火焰报警、设备故障的诊断的自动化设施。
具有以下特点：
1.不需要用红外线或者电磁波等发射源
2.灵敏度高、控制范围大
3.隐蔽性好，可流动安装
3.2.2传感器结构图：
热释电红外传感器的结构如图2.2.2所示，其内部由敏感原件、场效应管、高阻电阻、滤光片等组成，并向壳内冲入氮气封装起来。
图表2内部结构
3.3BISS0001红外传感信号处理器
2.3.1简介
BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。
2.3.2管脚图
3.3.3管脚说明
3.3.4热释电红外传感器的主要工作参数：
3.3.5系统电路图：
图表3信号处理电路
图表4BISS0001红外传感线号处理器的原理框图
3.3.6工作原理
BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。
以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。
不可重复触发工作方式下的波形。
首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。
然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM（≈0.5VDD）后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。
由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制±1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。
COP3是一个条件比较器。
当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。
当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。
当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。
在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。
以上图所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。
可重复触发工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期间，信号Vs不能触发Vo为有效状态。
在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。
在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。
3.3.7BISS0001特点
1.CMOS工艺
2.数模混合
3.具有独立的高输入阻抗运算放大器
4.内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰
5.内设延迟时间定时器和封锁时间定时器
6.采用16脚DIP封装
3.4报警器电路设计
图表5报警器电路
4、整机电路图
图表6BISS0001的热释电红外开关应用电路图
上图中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。
上图中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。
当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。
SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。
图中R6可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选10K，实际使用时可以用3K，可以提高电路增益改善电路性能。
输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小调整，R9/R10可以用470欧姆，C6/C7可以选0.1U。
5、制作与调试
5.1制作：
二极管，三极管，电阻，电容及三端集成稳压器78L05,红外传感信号处理器BISS0001和蜂鸣器，根据原理图进行布局和插元器件，经过焊接和按照原理图将一些器件进行串联和并联。
5.2调试
因为此红外报警器备昼夜功能，即：
白天有人进入报警区，该仪器也不报警，晚上有人进入报警区立即启动蜂鸣器，进入报警状态。
当遮住光敏电阻用手在热释电红外传感器附近晃动时，我们可以听到蜂鸣器发出声音，并且指示灯亮。
当手移开或静止不动时，蜂鸣器不发出声音，指示灯也不亮。
6、心得体会
通过此次热释电红外报警器课题设计，锻炼了自己的实践和动手能力，并且通过学习此芯片,可以大概了解单片机的发展及其工作方法，了解汇编语言，掌握一定的BISS0001单片机知以及用指令编程方法和技巧。
能用BISS0001单片机指令编制出一些实用的小程序。
另一方面可以了解BISS0001的运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模特点
7、参考文献
[1]康华光．电子技术基础（模拟部分）（第5版）[M]．北京：
高等教育出版社，2004
[2]阎石．数字电子技术基础（第5版）[M]．北京：
高等教育出版社，2006
[3]陈光明.电子技术书课程设计与综合实训[M]．北京航空航天出版社.2007
读书的好处
1、行万里路，读万卷书。
2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷，下笔如有神。
4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。
——达尔文
5、少壮不努力，老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。
——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。
8、读书要三到：
心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。
10、一日无书，百事荒废。
——陈寿
11、书是人类进步的阶梯。
12、一日不读口生，一日不写手生。
13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。
——高尔基
14、书到用时方恨少、事非经过不知难。
——陆游
15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德
16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。
——笛卡儿
17、学习永远不晚。
——高尔基
18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。
——刘向
19、学而不思则惘，思而不学则殆。
——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。
——培根
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