四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)
第3章 系统硬件设计
3.1 低频带通放大电路
热释电红外传感器输出的检测信号很小，仅1mV左右，频率为0.1~10HZ，需经高增益、低噪声低频放大器放大后，才能进一步处理，一般来讲，要求放大器的增益为60~70dB,带宽0.3~7HZ。放大器的带宽对可靠性和灵敏度有重要影响，带宽窄，噪声小误动作率低；带宽宽，噪声大，误动作率高！
如图3-1所示，本系统采用LM324中的两个集成运算放大器构成低频带通放大电路，LM324内部集成了四个独立的高增益运算放大器，其电流小（典型值Is=1.0mA），且与所加电源电压的大小无关，频率补偿及偏置电流均采用了温度补偿措施，性能稳定。采用单电源供电。
图3-1低频带通放大电路
放大器要求： 增益：60~70DB 带宽：0.3~7HZ 工作原理：
放大电路的电压增益为：
A=1+2πfR12C4/(1+2πfR7C4)(1+2πfR12C4) 一般要求放大电路的增益为65DB。 电路的上下限截至频率为：
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FH=1/R12C7,FL=1/R7C4
在单电源供电的情况下，外加电压分压器后，可保证运放输出电压有较大的动态范围。静态下应将输出端电位设在1/2处，方法是：ICA外接R4、R10分压器，将1/2VCC引至运放的同相输入端，这相当于将输入偏置电压垫高1/2VCC,从而使输出电压的静态电位定在1/2VDD处。与ICA一样，ICB为了保证运放输出电压有较大的动态范围，同样设置了分压器。
3.2 电压比较整形电路
图3-2 门限电路
电压比较器的作用是将一个模拟电压与一个参考电压相比较。在二者幅度相等的附近，输出电压将产生越变。本系统应用LM324剩余的两个集成运算比较器构成一个双限电压比较器。
双限电压比较器的工作原理:
如图3-2所示：基准电压分别由(R6+R14)和R14分压提供。当输入电压VO1<6引脚电压时，比较器输出高电平；当VO1>13脚电压时，比较器也输出高电平。而当6引脚电压 第 13 页 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 图3-3双限电压比较图 当人体通过菲涅尔透镜组成的传感器现场时，传感器输出一交变信号。其变化幅度大于13引脚电压，小于6脚电压，才能使比较器输出高电平，否则为低电平，而前级放大器静态时输出电压基本为1/2VCC，处在6引脚和13引脚电压之间，故比较器输出为0。所以两引脚电压的差值越接近1/2VCC，电路的灵敏度越高，但容易因噪声干扰产生误动作，若两引脚的差值远离1/2VCC，电路的可靠性将提高，但灵敏度降低。一般基准电压可按下列式子来计算： V差值=（4~5）VN 式子中VN为噪声电压。传感器给出的噪声电压，是指传感器噪声输出的信号经过70dB以上的放大后的噪声电压的峰-峰值。本产品的噪声电压大约为80mV,所以有V差值=（4~5）80mV=320~400 mV.这样，即照顾到灵敏度，又能保证电路有一定的可靠性。 3.3 声音报警电路 如图3-4所示：高音报警电路选用12V的高音喇叭作为报警装置，使用SS8050大功率三极管做驱动电路，当SPK为高电平时，三极管导通。反之则截至。本系统中经过软件设置使报警器真实模拟了声音频率均匀拉高，还原、再拉高的过程。形成频率在976~1945Hz之间平滑递增的声音效果。实现报警器声音非常逼真。 第 14 页 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 图3-4 报警电路 3.4 灯光警示电路 如图3-5所示：这里我们选用12V的炫目灯做灯光警示电路，因炫目灯在正常工作状态下电流比较大，所以这里我们选用使用继电器控制其开关的方案。这里我们照样使用三极管驱动继电器工作。 图3-5灯光警示电路 并联在线圈的两端的是续流二极管，线圈在通过电流时，会在其两端产生感应电动势。当电流消失时，其感应电动势会对电路中的原件产生反向电压。当反向电压高于原件的反向击穿电压时，会把原件如三极管，等造成损坏。续流二极管并联在线两端，当流过线圈中的电流消失时，线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。丛而保护了电路中的其它原件的安全。 在电路中反向并联在继电器或电感线圈的两端，当电感线圈断电时其两端的电动势并不是立即消失，此时残余电动势通过一个二极管释放，起这种作用的二极管叫续流二极管。 第 15 页 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 3.5 状态显示电路 如图3-6所示：本系统使用共阴极数码管做为状态显示电路，在正常无人非法闯入室内时数码管的DP点闪烁，若有人闯入数码管则显示E来提示有人非法闯入。 图3-6 状态显示器 在这里，串联的几个470欧电阻是限流电阻。因为数码管是由发光二极管按照一定的顺序排列制成的元件，每个发光二极管的内阻非常小，正常工作电流大致在10~25mA,如不串入限流保护电阻，直接连接很有可能瞬间烧坏数码管。我们可以依公式来计算出限流电阻的阻值：R=U/I;其中U=5V,I=（10~15）mA,可得R=330~500欧。这里我们选用典型值470欧。10K电阻为上拉电阻，以保证P0口可以输出高电平。 3.6 供电电源电路 如图3-7所示，本系统采用L7805CV来做电压芯片，因为其输出电流可达1.5A,可满足本系统5V供电电压。 图3-7 供电电路 在电源的两端并联的大电容和小电容起滤波作用。大电容是滤除低频，小电容是滤除高频。在其两端再并入同系列的大小电容可获得很宽频率范围的滤波特性。 第 16 页