毕业设计（论文）红外探测防盗器设计.doc

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1、西安航空职业技术学院毕 业 设 计（论 文）论文题目： 所属系部： 电子工程学院指导老师： 张玉莲 职 称： 教授学生姓名： 班级、学号: 专 业： 西安航空职业技术学院制年 月 日西安航空职业技术学院 毕业设计（论文）任务书题目： 任务与要求：时间： 年 月 日至 年 月 日 共 12 周所属系部： 学生姓名： 学 号：专业： 指导单位或教研室： 电子教研室指导教师： 职 称： 西安航空职业技术学院制年 月 日毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。【摘 要】字体字号本系统采用了

2、热释电红外传感器，它的制作简单、成本低、安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。本设计电路主要包括信号放大电路、比较电路、音响报警电路、开机延时电路和12V电源电路组成。分析人体红外线感应报警器的各部分功能电路原理，运用Protel dxp2004 完成了原理图的绘制，并运用Multisim 10仿真调试得出电路报警的相关参数。概述了红外线辐射的知识、热释电红外传感器的结构和工作原理。利用热释电红外传感器设计了一种被动式红外报警电

3、路，分析了该电路的功能和工作原理。热释电红外传感器具有很多的优点，在防盗、警戒等装置中应用较广。关键词：红外线，热释电效应，菲涅尔透镜题目翻译题目：（英文）Abstract: The system uses a pyroelectric infrared sensor, making it a simple, low cost, the installation more convenient, more stable performance and security, anti-interference ability, high sensitivity, safety and reliab

4、ility. The hidden anti-theft devices installed, thieves can not easily be found. When people enter the surveillance zone alarm can sound an alarm for homes, offices, warehouses, laboratories and other more important occasions, anti-theft alarm .The design circuit includes a signal amplification circ

5、uit, comparator circuit, sound the alarm circuit, delay circuit and the 12V power supply circuits. Analysis of human infrared sensor alarm functions of each part of the circuit, the use of Protel dxp2004 completed the schematic drawing, and simulation using Multisim 10 alarm circuit debugging of the

6、 relevant parameters obtained. An overview of the knowledge of infrared radiation, pyroelectric infrared sensor structure and working principle. Using pyroelectric infrared sensor designed a passive infrared alarm circuit of the circuit function and work. Pyroelectric infrared sensor has many advant

7、ages in security, vigilance wider application of such devices.Key words: Infrared，Pyroelectric effect，Fresnel lens 目 录1 绪论11.1 设计概述11.2 设计背景11.3 设计要求11.4 设计意义12 方案设计与选定32.1 方案设计32.2 选定方案33 热释电红外传感器的概述43.1 热释电红外传感器43.1.1 热释电效应及传感器结构43.1.2 热释电红外传感器原理53.1.3 热释电红外信号采集及调理电路53.1.4 热释电红外线传感器的优缺点73.2 菲涅尔透镜7

8、3.2.1 菲涅尔透镜的原理73.2.2 菲涅尔透镜作用83.2.3 菲涅尔透镜的主要技术指标84 热释电红外报警器的结构原理94.1 热释电红外报警器的总体结构94.2 信号放大电路94.2.1 放大电路的概述94.2.2 放大电路的分析104.2.3 集成运放的概述104.2.4 集成运放的特点104.2.5 集成运放的传输特性104.2.6 芯片介绍104.3 电压比较器124.3.1 电压比较器的概述124.3.2 比较器的主要指标134.3.3 LM393芯片介绍134.4 音响报警电路144.5 开机延时电路154.6 12V电源电路164.6.1 直流稳压电源的原理164.6.2

9、 三端稳压源164.7 总电路分析175 电路的仿真185.1 仿真电压和波形185.1.1 感应信号波形185.1.2 第一级放大波形及电压185.1.3 第二级放大波形及电压195.1.4 第一级比较波形205.1.5 第二级比较波形及电压215.1.6 基准电压一、二电压225.1.7 开机延时225.1.8 报警延时235.2 仿真结果分析245.2.1 三极管的放大倍数245.2.2 运放的放大倍数255.2.3 基准电压一255.2.4 基准电压二255.2.5 两比较波形对比分析255.2.6 开机延时255.2.7 报警延时25参考文献27附录1 元件清单28附录2 电路仿真图

10、29 1 绪论 1.1 设计概述随着电子技术的发展，人类不断研究，不断创新纪录，人们自身的安防意识也在逐渐增强。红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。此类装置设计的要点：其一是能有效判断是否有人员进入；其二是尽可能大地增加防护范围。该报警器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。本设计是利用热释电红外线传感器探测人体辐射出的红外线信号原理设计出来的人体红外线感应报警器。内容广泛，灵活应用。1.2 设计背景随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其

11、是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件热释电红外传感器。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比，具有如下特点：不需要用红外线或电磁波等发射源；灵敏度高、控制范围大；隐蔽性好，可流动安装。1.3 设计要求熟悉电路的工作原理。掌握该电路中元器件的识别方法。掌握电路的调试方法。熟悉电路简单的故障分析方法。论文符合其格式、字数

12、的基本要求，内容要求充实、作图严谨规范等。详细说明设计方案，并计算元件参数。1.4 设计意义掌握红外探测防盗器的原理及设计制作与仿真调试，熟悉实用电路设计的一般过程。训练及提高学生综合运用所学知识进行电路设计的原理仿真能力。加强对一些无人场所的防盗报警，以及对一些危险地带生命迹象的探测。2 方案设计与选定2.1 方案设计方案一：利用模拟电子电路构成被动红外线感应报警器。系统主要有红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、开机延时、音响报警延时和12V电源电路组成。被动红外线感应报警器的红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路

13、经检测处理后就能产生报警信号。方案二：利用模拟电子电路构成主动红外入侵报警器。主要由发射机和接收机组成，发射机是由电源、发光源和光学系统组成。接收机是由光学系统、光电传感器、放大器、信号处理器等部分组成。主动红外报警器是当有人入侵该警戒线时，红外光束被遮挡，接收机收到的红外信号发生变化，提取这一变化，经放大和适当处理，控制器发出的报警信号。目前此类报警器有二光束、三光束还有多光束的红外栅栏等。一般应用在周界防范居多，最大的优点就是防范距离远。2.2 选定方案方案二的主动式红外线报警器的硬件电路相比于方案一较为复杂。由于是毕业设计，在设计过程中要以电路原理为主题，因此在电路元件和模块的选择上尽量

14、采用通用、基础的元器件，避免采用大规模的集成电路来设计电路。综上所述选择方案一：由模拟电子电路构成热释电红外报警器电路。主要由电路由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、开机延时、音响报警延时和12V电源电路组成。组成框图如2-1所示。红外线传感器信号放大延时电路音响报警电压比较开机延时电源电路 图2-1热释电红外报警器组成框图3 热释电红外传感器的概述3.1 热释电红外传感器3.1.1 热释电效应及传感器结构热释电红外传感器（Pyroelectric Infrared Detector,PIR）就是利用热释电效应的原理，将红外辐射转换为电能的一种元件，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或

15、压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极而构成响应元。它通常由两个极性相反的传感元件串联连接，并于一个高阻和一个场效应晶体管组装在一起。其内部结构如图3-1所示。当传感器监测范围内温度有变化时，因热释电效应会在两个电极上产生电荷，即在两电极之间产生一微弱电压。由于它的输出阻抗极高，所以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会跟空气中的离子结合而消失，当环境温度稳定不变时，传感器无输出。与所有热传感器一样，热释电传感器的工作原理可以用3个过程来描述：由辐射转化为热的吸收过程：由热转化为温度的加热过程：由温度转化电的测温过程。 图3-1热释电红外传感器内部结构 图3-2 热释电传

16、感器LHI778外形图红外辐射在自然界中无处不在，任何高于绝对零度（273）的物体都会有红外线向周围空间辐射，其本质是热辐射。物体温度越高，则辐射的红外线越多，红外辐射能量就越强。而人体都有恒定的体温，一般在37度，根据维恩位移定律：T = 2897.8umK,所以会发出波长约10um左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。人体发射的10um左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。根据热释电效应，当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，而红外感应源采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷

17、平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。近年来热释电红外传感器除了用于遥感、制导、夜视、主动雷达、热成像、气体分析、辐射计、测温等军事和工业场合外，它在消费电子电器产品中的应用正迅速增长。目前应用最多的是检测人的传感器，比如用于防盗报警系统。3.1.2 热释电红外传感器原理本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。其工作电路原理及设计电路如图3-3所示。在VCC电源端利用C1和R2来稳定工作电压，同样输出端也多加了稳压元件稳定信号。当检测到人体移动信号时，电荷信号经过FET放大后，经过C2，R1的稳压后使输出变为高电位，再经过NPN的转化，输出OUT为低电位。 图3-3热

18、释电红外传感器原理图3.1.3 热释电红外信号采集及调理电路本设计选用PerkinElmer公司的LHI778热释电红外传感器，它是双元传感器，由硅窗、敏感材料、高值电阻Rg、场效应管以及为增强抗干扰能力而并的一个电容组成。其外形结构如图3-2所示。D脚和S脚分别为内部场效应管的漏极和源极的引出端，G脚为内部敏感元接地引出端。因S和G之间悬空，故使用时在这两个引脚之间应接入一个输出电阻Ro，才能输出传感信号。热释电红外传感器是一种高阻抗的器件，容易引入噪声，所以与它相连的第一级前置放大电路必须采用高输入阻抗、低噪声的场效应晶体管，并把它封装在热释电探测器管壳内。这样可以有效地降低干扰、防止外界

19、干扰及机械振动的影响。高值电阻Rg的作用是释放栅极电荷，使场效应管安全正常工作。热释电红外传感器输出的信号很微弱，容易受到噪声的干扰，甚至有效信号被淹没在噪声中。研究发现传感器上输出信号的干扰源主要来自传感器的热噪声、固有噪声、放大器的电压和电流噪声等。热噪声是由探测器材料中的电荷载流子的随机热运动而产生的。要减小热噪声带来的影响，应尽量缩短热释电传感器和前置放大电路之间的距离，减少外界热干扰，并在前置放大电路中串入低通滤波电路，限制噪声带宽。传感器的固有噪声电压峰峰值约为50uv，室外热空气流动能够产生接近250uV的噪声，在室内也接近180uV。其他可能存在的干扰，如空间电磁波干扰和机械振

20、动等，噪声幅值接近100uV，三种噪声叠加最大幅值接近300uV。所以需要对其进行放大处理，同时还要滤波以去除干扰和噪声。因此，本设计采用的信号调理电路包括两级增益放大、带通滤波、比较电路组成，其电路如图3-4所示。 图3-4中传感器D端和5V电源之间串联一个10K的电阻，用于降低射频干扰。G端接地，S端接47K的负载电阻。传感器输出直接耦合至低噪声运放（LM324）构成的带通滤波和第一级放大电路的反向输入端，然后再经过电阻R7、电容C4耦合至第二级放大电路进行进一步滤波放大。 图3-4 热释电红外传感器信号调理电路 根据滤波器的特点，其截止频率公式为： 可得在本设计带通滤波电路中，上限截止频

21、率为15.9Hz，下限截止频率为0.07Hz；在放大电路中第一级放大增益为100，第二级放大增益大约为20，因此经过两级放大后电路总增益可达到66dB。双限电压比较器由四运放(LM324)的另两个放大器构成。由于噪声源最大幅值接近300uV，经两级放大电路后，最大噪声幅值达到600 mV。第二级放大电路偏置在VCC2，即2.5 V，因此，双限电压比较器的高低阈值应设置为3.1 V和1.9 V时才能有效抗噪声干扰，即当放大器输出信号电平大于3.1 V或者小于1.9V时，比较器输出高电平，表示探测到移动人体。所以，必须对红外辐射进行调制，使恒定的辐射变为交变辐射。设法使红外辐射不断变化，这样才能使

22、传感器不断有信号输出。为了满足这一要求，通常在热释电传感器的使用中，总是要在它的前面加装一个菲涅尔透镜。3.1.4 热释电红外线传感器的优缺点优点：本身不发任何类型的辐射器件功耗很小，隐蔽性好，流动安装价格低廉缺点：容易受各种热源、光源干扰被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收 环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵3.2 菲涅尔透镜菲涅尔透镜 (Fresnel lens) 多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的，透镜的要求

23、很高，一片优质的透镜必须是表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1mm左右，特性为面积较大，厚度薄及侦测距离远。3.2.1 菲涅尔透镜的原理菲涅尔镜片是根据法国光物理学家FRESNEL发明的原理采用电镀模具工艺和PE（聚乙烯）材料压制而成。镜片（0.5mm厚）表面刻录了一圈圈由小到大，向外由浅至深的同心圆，从剖面看似锯齿。圆环线多而密感应角度大，焦距远；圆环线刻录的深感应距离远，焦距近。红外光线越是靠进同心环光线越集中而且越强。同一行的数个同心环组成一个垂直感应区，同心环之间组成一个水平感应段。垂直感应区越多垂直感应角度越大；镜片越长感应段越多水平感应角度就越大。区段数量多被感应人体移动幅

24、度就小，区段数量少被感应人体移动幅度就要大。不同区的同心圆之间相互交错，减少区段之间的盲区。区与区之间，段与段之间，区段之间形成盲区。由于镜片受到红外探头视场角度的制约，垂直和水平感应角度有限，镜片面积也有限。镜片从外观分类为：长形、方形、圆形，从功能分类为：单区多段、双区多段、多区多段。当人进入感应范围，人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B区或近距离C区的某个段的同心环上，同心环与红外线探头有一个适当的焦距，红外光正好被探头接收，探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。3.2.2 菲涅尔透镜作用作用：一是聚焦作

25、用，即将热释红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用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3.2.3 菲涅尔透镜的主要技术指标外形尺寸，根据传感器和探测摘要来设计和生产不同尺寸的透镜。水平视角和垂直视角，它表明透镜的可监视范围。焦距，它表明镜片与传感器的安装距离。4 热释电红外报警器的结构原理4.1 热释电红外报警器的总体结构热释电人体红外报警器主要由信号放大电路、电压比较器、音响报警电路、开机延时电路、电源电路等几部分组成。菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上，同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲

26、区，以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性；热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件，它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用；信号处理主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较，为报警功能的实现打下基础。4.2 信号放大电路信号放大电路如图4-1，VT1和运算放大器LM358等组成放大电路，由IC1的脚输出微弱的电信号，经三极管VT1组成的共发射极放大电路进行第一级放大，再通过C2耦合到运算放大器IC2A中进行高增益、低噪声的同相比例放大，此时由IC2A脚输出的信号已足够强，输入电压比较电路。图4-1 信号放大电路图4.2.1 放大电路的概述“放大”的本质是实现

27、能量的控制，即能量的转换：用能量比较小的输入信号来控制另一个能源，使输出端的负载上得到能量比较大的信号。放大的对象是变化量，放大的前提是传输不失真。放大电路的基本形式有3种：共发射极放大电路，共基极放大电路和共集电极放大电路。在构成多级放大器时，这几种电路常常需要相互组合使用。4.2.2 放大电路的分析反馈指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程。反馈可分为负反馈和正反馈。前者使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定；后者使输出起到与输入相似的作用，使系统偏差不断增大，使系统振荡，可以放大控制作用。本电路采用的是由R2构成了电压并联

28、负反馈电路，此电路还是共发射极放大电路。共发射极放大电路具有以下特点： 输入信号与输出信号反相； 无电压放大作用； 有电流放大作用； 功率增益最高（与共集电极、共基极比较）； 适用于电压放大与功率放大电路。4.2.3 集成运放的概述集成运算放大器简称集成运放，是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。它的增益高，输入电阻大，输出电阻低，共模抑制比高，失调与飘移小，而且还具有输入电压为零时输出电压亦为零的特点，适用于正，负两种极性信号的输入和输出。运算放大器除具有十、一输人端和输出端外，还有十、一电源供电端、外接补偿电路端、调零端、相位补偿端、公共接地端及其他附加端等。它的放大倍数取决于

29、外接反馈电阻，这给使用带来很大方便。4.2.4 集成运放的特点集成运放采用直接耦合放大器，对直流信号和交流信号都有放大作用；为克服零飘现象，提高共模抑制比，输入端全部采用差分放大电路，并采用恒流源供电；采用复合管提高电路的增益；电路中的无源器件都采用无源器件来代替。4.2.5 集成运放的传输特性本电路由R7、R8、C4组成同相比例放大电路。同相比例运算放大器在正常运行的时候，输出电压总是满足使反馈在反向输入端的电压等于同相端的电压(Av= R8/R7+1)。如果在放大器输出端接上负载引起输出电压下降，那么下降的输出电压就会使反馈在反向输入端的电压不等于同相端的电压，于是又会引起输出端的电压回到

30、Av= R8/R7+1的参数。这与反向比例放大器的调整作用原理相同。4.2.6 芯片介绍 （1）芯片LM385的概述:LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。图4-2 LM358引脚图芯片特点：内部频率补偿 直流电压增益高(约100dB) 单位增益频带宽(约1MHz) 电源电压范围宽：单电源(330V)；双电源(1.5一15V) 低功耗电流，适合于电池供电 低输入偏流 低输入

31、失调电压和失调电流 共模输入电压范围宽，包括接地 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 输出电压摆幅大（0至Vcc-1.5V) 电气特性：输入偏置电流45 nA输入失调电流50 nA输入失调电压2.9mV输入共模电压最大值VCC1.5 V共模抑制比80dB电源抑制比100dB8脚:电源VCC4脚:接地1、7脚：输出端3、5脚：同相输入端2、6脚：反相输入端 (2)芯片9014的概述：9014是非常常见的晶体三极管，在收音机以及各种放大电路中经常看到它，应用范围很广，它是NPN型小功率三极管。主要参数：集电极最大耗散功率PCM0.4W 集电极最大允许电流ICM=0.1A 集电极基极击穿电压BVC

32、BO=50V 集电极发射极击穿电压BVCEO=45V 发射极基极击穿电压BVEBO=5V 集电极发射极饱和压降UCE=0.3V (IC=100mA; IB=5mA) 基极发射极饱和压降UBE(sat)=1V (IC=100mA; IB=5mA) 主要用途:作为低频、低噪声前置放大，应用于电话机、VCD、DVD、电动玩具等电子产品。4.3 电压比较器电压比较器如图4-3所示，IC3A和VD1等作电压比较器，IC3A的第脚由R10、VD1提供基准电压，U_=R12/R12+R11.当IC2A脚输出的信号电压到达IC3A的脚时，两个输入端的电压进行比较， 此时IC3A的脚由原来的高电平变为低电平。4

33、.3.1 电压比较器的概述电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。 电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)： 当”输入端电压高于”输入端时，电压比较器输出为高电平； 当”输入端电压低于”输入端时，电压比较器输出为低电平。 电压比较器的作用：可用作模拟电路和数字电路的接口；可以用作波形产生和变换电路等；利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。图4-3 电压比较电路图4.3.2 比较器的主要指标滞回电压：比较器两个输入端之间的电压在过零时输出状态将发生改变，由于输入端常常叠加有很小的波动电压，这些波动所产生的差模电压

34、会导致比较器输出发生连续变化，为避免输出振荡，新型比较器通常具有几mV的滞回电压。 偏置电流：理想的比较器的输入阻抗为无穷大，因此，理论上对输入信号不产生影响，而实际比较器的输入阻抗不可能做到无穷大，输入端有电流经过信号源内阻并流入比较器内部，从而产生额外的压差。偏置电流定义为两个比较器输入电流的中值，用于衡量输入阻抗的影响。 超电源摆幅：为进一步优化比较器的工作电压范围，Maxim公司利用NPN管与PNP管相并联的结构作为比较器的输入级，从而使比较器的输入电压得以扩展，这样，其下限可低至最低电平，上限比电源电压还要高出250mV，因而达到超电源摆幅标准。这种比较器的输入端允许有较大的共模电压

35、。 漏源电压：由于比较器仅有两个不同的输出状态（零电平或电源电压），且具有满电源摆幅特性的比较器的输出级为射极跟随器，这使得其输入和输出信号仅有极小的压差。该压差取决于比较器内部晶体管饱和状态下的发射结电压，对应于MOSFFET的漏源电压。 输出延迟时间：包括信号通过元器件产生的传输延时和信号的上升时间与下降时间，对于高速比较器，设计时需注意不同因素对延迟时间的影响，其中包括温度、容性负载、输入过驱动等的影响。4.3.3 LM393芯片介绍 （1）LM393概述:LM393为双电压比较器，LM393 系列由两个偏移电压指标低达 2.0 的独立精密电压比较器构成。该产品采用单电源操作设计，且适用

36、电压范围广。该产品也可采用分离式电源，低电耗不受电源电压值影响。本品还有一个特点是，即使是在单电源操作时，其输入共模电压范围也包括接地。LM393 系列可直接与 TTL 及 CMOS 逻辑电路接口。无论时正电源还是负电源操作，当低电耗比标准比较器的优势明显时，LM393 系列便与 MOS 逻辑电路直接接口。 （2）芯片特点:工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源：236V，双电源:118V；消耗电流小，Icc=0.8mA；输入失调电压小，VIO=2mV；共模输入电压范围宽，Vic=0Vcc-1.5V；输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；输出可以用开路集电极连接“或”门；

37、图4-4 LM393引脚图 （3）电气特性:8 脚：电源4 脚：电源1 脚：比较器 A 输出2脚：比较器 A 反相输入3 脚：比较器 A 同向输入5 脚：比较器 B 同向输入6 脚：比较器 B 反相输入7 脚：比较器B输出4.4 音响报警电路LM393为报警延时电路，R14和C6组成延时电路，其时间约为1分钟。当IC3A的脚变为低电平时，C6通过VD2放电，此时IC3B的脚变为低电平它与IC3A的脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，IC3B的脚变为高电平，VT2 导通，讯响器BL通电发出报警声。人体的红外线信号消失后，IC3A的脚又恢复高电平输出，此时VD2截止。由于C6两端的电压不能突

38、变， 故通过R14向 C6缓慢充电，当C6两端的电压高于其基准电压时，IC3A的脚才变为低电平，时间约为1分钟，即持续1分钟报警。图4-5 音响报警图在文章里要描述呢！延时电路图4.5 开机延时电路如图4-6所示，由VT3、R20、C8组成开机延时电路，刚开机时电源向C8充电，时间约为1分钟，它的设置主要是防止使用者开机后立即报警，好让使用者有足够的时间离开监视现场，同时可防止停电后又来电时产生误报。图4-6 开机延时电路图4.6 12V电源电路由功率为12V 5W的变压器，电桥等组成，为报警电路提供12V的电压源。该装置采用912V直流电源供电，由T降压，全桥U整流，C10滤波，检测电路采用

39、78L06供电。本装置交直流两用，自动无间断转换。图4-7 12V电源电路图4.6.1 直流稳压电源的原理直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。4.6.

40、2 三端稳压源集成三端稳压器是一种串联调整式稳压器,内部设有过热、过流和过压保护电路。它只有三个外引出端(输入端、输出端和公共地端),将整流滤波后的不稳定的直流电压接到集成三端稳压器输入端,经三端稳压器后在输出端得到某一值的稳定的直流电压。78L06芯片特点：输出电压(V):6.200输出电流最大值(mA):100静态电流最大值(mA):6压差最大值(V):2.300压差典型值(V):1.700输入电压最大值(V):20封装/温度():TO/SOT/01254.7 总电路分析接通电源时，C8、R20、VT3组成开机延时电路时间大约为1分钟。当有感应信号时，信号经过由R2、R3、VT1等组成的共

41、发射极放大电路进行反相放大，放大后的信号送入LM368进行同相比例放大，放大倍数为（1+Rf/R7）,得出的信号已经足够大了，再送入LM393的第一级与R10、R11、R13、VD1组成的基准电压进行比较，因为基准电压较小，所以比较器第一级输出为低电平，C6经过VD2放电，当LM393第二级负相输入端的电压低于R15、R16形成的基准电压时，LM393的输出端为高电平，信号经过VT2放大后驱动报警器报警。当感应信号消失时，由于C6的电压不能突变，电源经过R14向电容充电，直到电容上的电压高于基准电压时，报警器才会停止报警，时间大约为1分钟。电源电路由市电经过降压变压器、桥式整流、电容滤波、稳压

42、后得到稳定的12V电源，再经过三端稳压块78L06形成6V电源向IC器件供电。5 电路的仿真5.1 仿真电压和波形是设计好的电路图通过仿真软件进行实时模拟，模拟出实际功能，然后通过其分析改进，从而实现电路的优化设计。是EDA（电子设计自动化）的一部分。？工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测

43、试这样一个完整的综合设计流程。本课题应用Multisim对电路进行的模拟仿真。仿真图（见附录2）：5.1.1 感应信号波形图5-1 感应信号Ui波形图图在文章里要描述呢！输入电压为10mV，时基因数为10ms/Div，偏转因数为20mv/Div5.1.2 第一级放大波形及电压图5-2 第一级放大信号U1波形图图在文章里要描述呢！时基因数为10ms/Div，偏转因数为1V/Div 图5-3 第一级放大信号U1电压图在文章里要描述呢！5.1.3 第二级放大波形及电压图5-4 第二级放大信号U2波形图图在文章里要描述呢！时基因数为10ms/Div，偏转因数为20V/Div 图5-5 第二级放大信号U2电压图在文章里要描述呢！ 5.1.4 第一级比较波形 图5-6 第一级比较信号U3波形图图在文章里要描述呢！时基因数为10ms/Div，偏转因数为10V/Div5.1.5 第二级比较波形及电压所得数据：应用Multisim仿真软件对电路进行仿真需要得到的参数：(1)时基因数(2)偏转因数时基因数为10ms/Div偏转因数为5V/Div 图5-7 第二级比较信号U4波形图图在文章里要描述呢！时基因数为10ms/Div，偏转因数为5V/Div5.1.6 基准电压一、二电压 图5-8 基准电压一图在文章里要描述呢！ 图5-9 基准电压二图在文章里要描述