热释电传感器报警电路
热释电报警电路设计黄河科技学院课程设计2
摘要随着生活技术的不断发展，家庭及公共照明灯不断增加，使用普通手动开关的电灯会造成电力的浪费，所以本次设计采用热释电红外传感技术与声控技术相结合的照明电路，做到红外传感开关与声控开关同时控制，达到节约能源的目的。
本次设计首次采用热释电红外控制和声音控制，同时利用光敏电阻与LM393电压比较器组成的光照检测电路来判断外界有无光线。
本次设计相对于普通的照明，更采用了三个led灯来模拟日常生活中的日光灯管，通过单片机的延时功能使之依次点亮以达到光线逐步明亮的效果，保护人眼。
在白天光线较强时，不论有没有人靠近或是发出声音，灯都不会亮；在晚上光线较暗时，若有人靠近灯就会亮，或者发出一定的声音，灯也会点亮，当人离开后灯自动熄灭。
本次设计对今后的照明系统有重要的意义，具有十分广阔的前景。
关键词单片机STC89C52；热释电红外传感器；声控开关；LM393N芯片目录1 概述 (1)2 方案设计 (1)2.1可选择方案 (1)2.2工作原理框图 (3)3 系统硬件设计 (4)3.1系统设计电路介绍 (4)3.2单片机最小系统及相关电路 (5)3.3热释电传感器集成模块 (7)3.4光照检测电路 (8)3.5按键控制电路 (8)3.6声音控制电路 (9)4 系统软件设计 (10)总结 (14)致谢 (15)参考文献 (16)附录:源程序 (17)1 概述在这个科技飞速发展的年代，人们的生活水平正在越来越好，生活伴随着科技不断进步，的确将科技融入生活当中能够使我们的生活更加高效、快捷，在这个快节奏的社会当中，人们也越来越离不开高科技所带给我们的方便与快捷。
这次设计的是一个基于单片机的热释电传感夜灯，通常所说的单片机并不是一个完成某个逻辑功能的芯片，而是把一台计算机的组成系统微缩到一块芯片上。
当然，现在某些型号的单片机也添加了模数或者数模转换功能模块，功能非常的强大。
虽然单片机集成了计算机的所有组成系统，但是价格却没有那么昂贵，从几元至几十元不等。
基于热释电红外传感器的报警系统设计
测控电路设计专业：班级：080姓名：学号：基于热释电红外传感器的报警系统设计1．方案设计1.1信号采集模块采集人体信号用热释电红外传感器。
热释电红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器，它能将波长为8-12um之间的红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用，因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进人警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。
另外一个器件就是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射式。
菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区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，这样PIR就能产生变化的电信号，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。
1.2信号处理模块由于热释电红外传感器采集的信号成分复杂所以首先使该信号通过一个滤波器，滤掉无用的信号成分；另外热释电红外传感器输出的探测信号电压非常微弱，而且是一个变化的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式（脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定，通常为0.1～10Hz左右），所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大；最后经由电压比较器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Q1和Q2放大去接通负载。
1.3稳定信号输出和报警模块这个模块主要由单稳态多频振荡器HEF4538和报警电路KD9651组成。
单稳态电路HEF4538的功能是输出一个脉宽大约10S的高电平信号。
再利用这一脉宽信号作为报警电路KD9651的输入控制信号，来使电路产生10S的报警信号，最后用三极管Q1和Q2再一次对电信号进行放大，以便获得足够大的电流来驱动喇叭使其连续发出10S的报警声1.4电源设计模块低压直流电源一般都采用变压器降压再经过整流而得到。
人体热释电红外感应电路bs0001
人体热释电红外感应电路TX0001人体热释电红外感应电路TX0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。
它和BISS0001芯片完全兼容，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。
它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。
TX0001完全兼容BIS0001，不但可以直接替代原用于BIS0001的场合，而且功耗更低，尤其是价格很有竞争力，以BIS0001为例，一般市场售价为3.6元，而TX0001价格可以做到2.2元，大批量价格另议。
感兴趣的客户可以购买样片进行测试，每次需支付15元的邮费。
特点*CMOS工艺*数模混合*具有独立的高输入阻抗运算放大器*内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰*内设延迟时间定时器和封锁时间定时器*采用16脚DIP封装管脚图管脚说明工作原理TX0001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Vc<VR(≈0.2VDD)时，COP3输出为低电平封住了与门U2,禁止触发信号Vs向下级传递；而当Vc>VR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。
热释电红外防盗报警电路设计
《传感器及应用》大型作业—————热释电红外防盗报警电路设计专业：班级：- -XX：学号：指导老师：- -前言从上世纪初，报警系统就已经在北美稍具雏形。
在北美，报警呼救箱放置在街头巷尾，在呼救时发出声响提示，以寻求附近警察的帮助；同时，这种呼救箱直接连接到附近的警局，使得稍远一些的警察也能够收到呼救信息。
随后，由于通信技术的发展，提供远程通信服务的电报公司加入到这个行业中，从而使得报警信息可以通达到更远的地方；不过，这种电报方式毕竟难以普及，所以稍后出现的理所当然地成为报警通讯的主要手段。
而此后自动拨号系统的出现以及普及到千家万户，更使得通过线报警的方式得到了前所未有的发展。
从以上过程来看，报警行业的发展是以工业技术发展为基础的，只有具备良好的通信手段，才能够把各地的报警信息汇聚到相应的权威部门，然后由权威部门负责分配有限的警力来帮助到所有的社会个体。
国外智能监控防盗技术发展已处于一个较高水平阶段，从具有代表性的北美发展过程，可以清楚的看出世界智能监控防盗技术的发展概况。
其具有以下特点，值得我们借鉴。
- -摘要课程设计主要从硬件和软件两方面对系统进行了详细的设计。
介绍了核心芯片的选型，外围电路的连接，芯片与芯片之间的连接电路，程序设计方法和相应的软件。
系统电源用7805、7809芯片输出5V、9V电压，通过稳压模块给系统供电。
整个设计采用模块化思想，主机采用AT89C51实现控制，由热释电传感器和振动位移传感器对住宅的模拟信号（人体发出的红外信号、引起的振动信号等）进行自动监测，当检测到异常情况，产生数字信号输入单片机，单片机根据输入信号，输出给蜂鸣器报警，做出反应处理。
复位电路采用低功耗，四引脚的IMP812监控芯片。
系统硬件电路简单、安装方便、操作简单，并且具有成本低的优点，可适用于各种类型的住宅和人群。
随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。
热释电红外探测器的工作原理
热释电红外探测器的工作原理报警电路中通常采用双探测元热释电红外传感器,其结构示意图如图所示。
该传感器将两个特性相同的热释电晶体逆向串联,用来防止其他红外光引起传感器误动作。
另外,当环境温度改变时,两个晶体的参数会同时发生变化,这样可以相互抵消,避免出现检测误差。
该传感器使用时, D端接电源正极, G端接电源负极, S端为信号输出。
被动式红外报警器的组成框图:电路原理：当红外警戒区内无移动物体时,传感器无输出信号,报警电路不工作;当有人闯入警戒区时,只要人体移动,其辐射出的红外线便会被热释电红外传感器所接收,并输出微弱的电信号。
该信号经运算放大器放大后,会输出一个较强的电信号。
再输送给双限电压比较器。
当A2输出的电压>A3的基准电压时, A3 输出高电平;当A2输出的电压<A4 的基准电压时, A4也输出高电平。
这个高电平信号经反向器7变成低电平信号,作为单稳态触发器555的触发信号。
单稳电路触发翻转后,输出高电平,驱动三极管导通报警电路发出警报。
电路中的旁路电容可以起到防止干扰的作用。
LF347Features Description• Low input bias current The LF347 is a high speed quad JFET input operational • High input impedance amplifier. This feature high input impedance, wide• Wide gain bandwidth: 4 MHz Typ.bandwidth, high slew rate, and low input offset voltage and• High slew rate: 13 V/∝ s Typ.bias current. LF347 may be used in circuits requiring highinput impedance. High slew rate and wide bandwidth, lowinput bias current.Parameter Symbol Value Unit Supply Voltage V CC± 18V Differential Input Voltage V I(DIFF)30V Input Voltage Range V I± 15V Output Short Circuit Duration-Continuous-Power Dissipation P D570mW Operating Temperature Range T OPR0 ~ + 70︒ C Storage Temperature Range T STG-65 ~ + 150︒ C74LS0074LS00从属于TTL 门系列.它是一个内部含有四个双输入的与非门芯片.其14脚接+5v 电压;7脚地;当 AB 都为高电平"1"时输出为高电平"0";当AB 都为低电平"0"时输出为高电平"1"；当AB 异同时:即,一个为低电平"0"一个为高电平"1"时输出为高电平"1"555定时器它含有两个电压比较器，一个基本RS 触发器，一个放电开关T ，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为Vcc 32和Vcc 31。
热释电红外传感器简介
热释电红外传感器简介被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源，本身不向外界发射任何能量，而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射，因此才有被动式之称。
被动式红外探测器是利用热释电效应进行探测的。
被动式红外探测器又称为热释电红外探测器，其主要工作原理便是热释电效应。
热释电效应是指如果使某些强介电质材料(如钦酸钡、钦错酸铅P(zT)等)的表面温度发生变化，则随着温度的上升或下降，材料表面发生极化，即表面上就会产生电荷的变化，从而使物质表面电荷失去平衡，最终电荷变化将以电压或电流形式输出。
热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线，可以将其转化为与人体运动速度，距离，方向有关的低频电信号。
当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时，其内部敏感材料的温度将升高，极化强度减弱，表面电荷减少，通常将释放掉的这部分电荷称为热释电电荷。
由于热释电电荷的多少可以反映出材料温度的变化，所以由热释电电荷经电路转变成的输出电压也同样可以反映出材料温度的变化，从而探测出红外辐射能量的变化。
红外探测器的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦在探测器上，这样红外探测器就可以探测到某一个立体探测空间内热辐射的变化。
当防范区域内没有移动的人体时，由于所有的背景物体(如墙壁、家具等)在室温下红外辐射的能量比较小，而且基本上是稳定的，所以不能触发报警器。
当有人体突然进入探测区域时，会造成红外辐射能量的突然变化，红外探测器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转化为相应的电信号，电信号的大小，决定于敏感元件温度变化的快慢，经过后级比较器与状态控制器产生相应的输出信号U，送往报警器，发出报警信号。
红外探测器的探测波长为8~14um，人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内，因此能较好的探测到活动的人体。
被动式红外探测器属于空间控制型探测器，其警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成锥体感热区域，构成立体警戒。
热释电人体红外传感器
λm·T=2 989(μm·k)
式中λm---最大波长，T—绝对温度。
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人体温度为36~37℃，即309~310°k，其辐射的 红外波长λm=2 989／309~310≈9.67~9. 64 μ m 。 可见，人体辐射的红外线最强的波长正好在滤光片 的响应波长7.5~14mm的中心处。故滤光窗能有效 地让人体辐射的红外线通过，而阻止太阳光、灯光 等可见光中的红外线通过，免除干扰。所以，热释 电人体红外传感器只对人体和近似人体体温的动物 有敏感作用。
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1、热释电人体红外传感器的结构与工作原理
热释电人体红外传感器(PIP)一般都采用差动平衡结构，由敏感元件、场效 应管，高值电阻等组成，如图11.20所示。其中(a)为内部结构图，(b)为内部电气 连接图。
1)敏感元件
敏感元件，是用热释电人体红外材料(通常是锆钛酸铝)制成的，先把热释电 材料制成很小的薄片，再在薄片两面镀上电极，构成两个串联的有极性的小电容 器。将极性相反的两个敏感元做在同一晶片上，是为了抑制由于环境与自身温度 变化而产生热释电信号的干扰，见图11.20(b)所示。而热释电人体红外传感器在 实际使用时，前面要安装透镜，通过透镜的外来红外辐射只会聚在一个敏感元上， 以增强接收信号。热释电人体红外传感器的特点是它只在由于外界的辐射而引起 它本身的温度变化时，才给出一个相应的电信号，当温度的变化趋于稳定后就再 没有信号输出，所以说热释电信号与它本身的温度的变化率成正比，或者说热释 电红外传感器只对运动的人体敏感，应用于当今探测人体移动报警电路中。
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2、热释电人体红外传感器的应用 在热释电人体红外传感器的应用中，其前级配用菲涅尔透镜，其后级采
红外热释电检测电路设计
红外热释电检测电路设计
用给定的设计部分套装元件，按要求设计出电路，画出PROTEL 电路图，并在面包板上焊接调试出来。
设计要求：按遥控器（平台/小遥控器）
①所设计电路的供电电源由通过组装板的继电器JK2控制输入，继电器吸合电源接通，继电器释放电源断开。
②所设计电路主要实现检测人体移动并发出一段时间的报警信号，检测传感器用热释电传感器器件，信号放大和处理用LM324运放。
③电路中加入光线检测电路，光强时信号触发无效，报警电路不工作，光暗时信号触发有效，报警电路正常工作。
④报警发生元件选择蜂鸣器，每次有效触发报警时间大于5秒。
图4-15 红外热释电检测电路设计电路图
LM324四运放分别构成IC（A）、IC（B）两级高倍放大器，原理见2.2节(10)热释电红外线传感器检测单元电路。
IC（C）为比较器，光敏电阻Rd与Rw3的分压构成比较电压。
Rd随光强增加而阻值下降，其暗电阻为2MΩ；在通常光照下，其亮电阻为100kΩ左右，故比较电压的大小受光照调节，随光强增加比较电压升高。
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课程设计说明书
课程设计名称：模拟电路课程设计
课程设计题目：热释电传感器报警电路
学院名称：南昌航空大学信息工程学院专业：通信工程班级：
学号：姓名：
评分：教师：
2016 年 4 月29 日
模拟电路课程设计任务书
2015－2016学年第 2学期第 7 周－ 9 周
注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要
随着近几年我国电子技术的不断发展，许多原先的高端电子产品也逐渐步入人们的生活。
现在低廉的价格热释电红外传感器得到了很大的普及。
原本用于感应门的热释电红外传感器也进入了人们的生活安全保障中。
本次实验模拟设计了热释电传感器报警器。
传感器采用的型号为re200b，并配上其专用的芯片biss0001进行调试。
Re200b在感受到周围有人体红外的移动的同时会输出一个高电平到biss0001，同时由于9号引脚接入了大电阻固定输入高电平，biss0001检测到信号会输出高电平触发蜂鸣器。
经过分析，准备，调试后，本次的电路设计达到了课程设计的要求。
关键字：re200b、biss0001、报警、蜂鸣器
目录
第一章系统组成及工作原理 (1)
1.1系统设计方案选择 (1)
1.1.1方案一 (1)
1.1.1方案二 (2)
第二章电路设计 (3)
2.1热释电传感器 (3)
2.2BISS0001 (4)
2.3报警电路 (5)
第三章实验原理图及实验调试 (6)
3.1实验原理图 (6)
3.2实验调试 (7)
第四章结论 (8)
参考文献 (9)
第一章系统组成及工作原理
1.1 系统设计方案选择
1.1.1方案一
图1.1 方案一系统图示
热敏电路：此电路主要由一个定值电阻（10k）及热敏电阻组成，两个电阻串联接于5V直流稳压电源上（顺序依次为VCC-热敏电阻-A脚输出电压-定值电阻-接地），在两个电阻之间接与门芯片的输入端A端。
与非门电路：此电路主要有一个与门芯片74LS08和一个非门芯片74LS04组成。
与非门输入由A、B端组成，A端接入热敏电阻，B端接入小电阻对电源进行分压，相当于持续输入低电平。
NE555集成电路：其主要由一个芯片及电容、电阻组成，电容与电阻并联起到一个延时作用，延长蜂鸣器鸣叫的时间。
报警电路：主要组成部分为蜂鸣器，三极管，以及电阻。
从NE555中输出的信号可经三极管放大，而电阻的高阻值则保证蜂鸣器正常工作。
该方案使用热敏电阻作为信号探测源，灵敏度和探测距离皆未能达到实用标准，且容易受到外界影响，故不采用。
1.1.2方案二
热释电传感器报警电路主要由信号探测电路、信号处理电路、报警电路组成。
系统框图如图1.2所示。
图1.2 方案二系统图示
该方案采用RE200B作为信号探测，当有人移动时，传感器发出0.5v左右的电信号，经过整流滤波到达放大电路。
放大电路由二级运放组成，输出3.8v 的高电平进入信号处理电路。
信号处理电路将输入信号与来自9号引脚的信号通过与门相比较，9号引脚因接入大电阻持续输入高电平，所以信号处理电路在检测到有人移动时会输出高电平进入延时电路。
延时电路由电阻串联电容构成，经过固定时长后，输出电信号开启三极管，由三极管开启报警电路。
方案二采用RE200B作为信号探测源，其对于人的移动十分敏感，且探测距离在1m左右。
搭配biss0001可以调整其敏感度及报警时长，并且不容易受到干扰，符合设计要求，故本次实验采用该方案。
第二章电路设计
2.1热释电传感器
图2.1 RE200B实物图图2.2 RE200B原理图
本次实验使用的热释电传感器型号为RE200B，其采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，并配合双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了稳定性。
它能以非接触形式检测出物体放射出来的红外线能量变化，并将其转化为电信号从2号引脚输出。
2脚输出信号，因此在其周围加入47kΩ电阻及0.1uF电容来整流滤波消除干扰。
整流滤波后首先进入biss0001芯片内部的放大电路，放大电路由二级运放组成。
其中RE200B的敏感程度部分受到15号引脚上电阻电容的影响，本次实验选取的是47kΩ及47uF铝电解电容，该组合能使RE200B传输的信号较为稳定并且距离达到1m。
经过两级放大后的信号幅度为3.8v，随后该信号进入与门与来自9号引脚的信号相比较（由于9号引脚在本次试验中接入了大电阻，因此分得较大的电压，所以9号引脚持续输出高电平）。
比较后的输出信号到达芯片的封锁时间定时器和延迟时间定时器。
延迟时间定时器在接收到高电平后会持续一段时间输
出高电平，时长TX≈49152*R1*C1（s），本次实验R1=47kΩ，C1=10nF，报警时
长大约在23s左右；封锁时间定时器在延时TX的一段时间TI内不受到任何外界
x a m p l e s\M y D e s i g n.
3.2 实验调试
1.找到需要的原件，按照电路焊到板上后，接上5V实验室电源，蜂鸣器响起，
人离开，蜂鸣器并未停止，直到达到封锁时间，停止5s之后继续鸣叫。
2.怀疑是芯片问题，更换芯片，蜂鸣器依旧一直鸣叫。
随后测量了re200b的源
极与地之间的输入电信号大小，为0.5v左右，无论有无人否数值固定不变。
3.用物体遮挡re200b使其不能检测，但蜂鸣器依旧鸣叫。
4.将原理图上的部分电阻电容更换，并根据其重新制作了一块电路板，接上5v
实验室电源，蜂鸣器在延时时间内鸣叫，之后停止，人靠近也没有再次响起。
查资料得知re200b在焊接时需要距离电路板3mm以上，于是更换re200b并距板4mm左右。
结果仍然未正常工作。
5.再次检测焊接问题，发现线路都能导通不存在虚焊。
上网得知biss0001刚开
始工作需要预热15s左右，并且受环境影响较大。
6.将电路板放在了空旷无风无光照的环境下，并且用一根导线连接了re200b的
2号信号输出端与biss0001的14号输入端避免信号传输过程中受到干扰。
7.电路正常工作，有人靠近时会鸣叫，无人靠近并且无温度变化时会持续保持
静默，范围大概1m左右。
第四章结论
5.1 实验结果
打开电源开关之后，蜂鸣器开始鸣叫，过一段时间（35s左右）停止，直到有人接近，范围1m左右。
5.2 实验结论
本次课设在经历了一次次的失败之后，最后还是取得了成功，并且效果明显，1m左右可以感知到人的移动。
不足的是，芯片仍然不够稳定，室外条件下，风吹或者其它物体的温度变化也有可能误触发。
由于时间和材料的不足，只能完成到这里。
在此提出三点改进措施：将电路制成pcb板，以减小外界干扰；在re200b感应区前罩上菲涅尔透镜以增加感应范围；9号引脚处采用光敏电阻，实现夜间报警功能。
参考文献
1.杨欣、胡文锦、张延强.实例解读模拟电子技术完全学习与应用[M]，北京：
电子工业出版社.2013
2.洪志良.模拟集成电路分析与设计（第二版）[M]，北京：科学出版社.2011
3.韩雪涛.电子元器件检测与选用速查宝典[M]，北京：电子工业出版社.2010
4.陈梓城、胡敏敏、陈春红、楼晓敏.实用电子电路实用与调试[M],北京：中
国电力出版社.2011
5.。