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第二章 系统方案论证
2.1人体检测方案比较与选择
方案一：红外热成像方案。红外热成像运用光电技术检测物体热辐射的红外线，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，由此人们可以“看到”物体表面的温度分布状况。因而在安全监测技术中有广泛的应用。
方案二：热释电红外传感器方案。人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端装有滤光镜片，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的
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\红外线传感器。该传感器具有本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小、隐蔽性好、价格低廉、抗干扰能力容易实现等优点，在通道安全监测中有广泛的应用。采用BISS0001信号处理芯片处理后使用更加方便简洁。如图2-1为热释电红外检测器电路图。??
图2-1热释电红外检测器电路图
方案三：红外对管方案：工作原理是利用红外线发射与接收管所组成的红外对管是利用物体遮挡接收管对红外线的接收，从而导致接收管的截止与导通来实现报警功能。红外对管虽然叫容易实现。但其还有监测距离有限、抗干扰能力差、在使用中要脉冲电压等缺点。 2.2显示器比较与选择
显示器主要用来显示温度和红外报警。
方案一：采用LED数码管。系统采用动态显示方式驱动6个数码管工作。用74LS573的输入端来选择位码，单片机的P1口控制数码管的断码。如果检测到的温度与红外发生变化时，数码管即会发生相应的变化，起到实时显示功能。LED数码管亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定，从而得到了广泛的应用。
方案二：采用1602液晶屏。液晶屏显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电
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压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形、液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。
相对而言，液晶显示器显示质量高、体积小、功耗低等特点，而且其电路设计简单，操作更加方便。因此，我们选择方案二。
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第三章 系统的硬件结构设计
3.1整体设计电路框图
本研究设计的温度控制器框图如图3-1所示。 ???? ???? ???? ???? ???? 按键 STC 89C54RD+ 温度过阈报警 单片机 ???? ???? 红外报警 显示 图3-1 温度红外控制器方框图 外围温度 红外检测 图中STC89C54RD+单片机从DS18B2图中STC89C54RD+单片机从DS18B20读取温度传感器中读入温度和人体红外检测模块的信号，在液晶屏上即时显示。液晶屏上同时显示温度上限值，该上限值保存外外部EEPROM存储器中，掉电不失，并且可以通过四只按键上调或下调。当温度值超过上限值时，报警信号点亮相应报警灯。0读取温度传感器中读入温度和人体红外检测模块的信号，在液晶屏上即时显示。液晶屏上同时显示温度上限值，该上限值保存外外部EEPROM存储器中，掉电不失，并且可以通过四只按键上调或下调。当温度值超过上限值时，报警信号点亮相应报警灯。 3.2热释电红外传感器模块
RE200B是热释电红外传感器的一种，RE200B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，提高了传感器的工作稳定性。如图3-2为RE200B热释电红外传感器图片。
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图3-2 RE200B热释电红外传感器
热释电效应同压电效应类似，是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。
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热释电传感器是对温度敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷ΔQ会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，ΔT=0，则传感器无输出。当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有ΔT输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。如图3-3为人体红外检测传感器模块图片。
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图3-3人体红外检测传感器
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。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。如图3-4为BISS0001芯片图片。
表3-1为BISS0001引脚介绍。
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图3-4 BISS0001芯片
BISS0001为16脚封装，主要分为采用16脚DIP和SOP封装。如图3-5为BISS0001引脚图。
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图3-5为BISS0001管脚说明
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。
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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
图3-6 BISS0001触发状态
以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。 如图3-7为BISS0001应用线路图。 INCLUDEPICTURE \\\* MERGEFORMATINET
图3-7 BISS0001的热释电红外开关应用电路图
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