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红外探测迎宾装置电路设计
摘
要
本装置主要由高灵敏度人体传感电路、任意分段功能的数码话音集成电路[1]和发声电
路等组成,能自动感应客人的到来,发出迎宾语。例如:来客人时,本装置可以发出“您 好!欢迎光临”,客人走时,它就会说“欢迎您下次光临”等语音内容,所以本装置完全 可以代替迎宾小姐 24 小时的工作。在此语音迎宾装置机箱内置有由红外探测头、定时控 制电路,迎客语音电路、降压整流电路设计出简单的红外探测迎宾装置。具有灵敏度可调, 抗电磁波干扰能力强,体积小,结构简单等特点,能够进行分段录放音,语音内容可以根 据需要进行改变,外部音频输入信号可通过本装置控制外接彩色串灯等负载发光闪烁等优 点。
关键字:红外探测,时基电路, 灵敏度,集成电路
Infrared detection device circuit design welcomeguests
Abstract
This installment mainly by willfully partitions the function digital voice
integrated circuit[1], the high sensitivity human body sensing circuit and the sound
production electric circuit and so on is composed, can the auto-induction visitor's
arrival, send out you to want to say any welcomes the object. For example: When comes
the visitor, this equipment may send out “hello! Welcome the presence”, the visitor
is in luck, it will say that “will welcome your next time presence” and so on
pronunciation contents, therefore this installment definitely may replace welcoming
guests young lady 24 hour work. One kind of pronunciation welcomes guests the
installment, it includes the engine case, built-in has the infrared detecting head
in the engine case, the timed control electric circuit, receives a guest the
pronunciation electric circuit, the voltage dropping leveling circuit to design the
simple infrared detection to welcome guests the installment. Has the sensitivity
adjustable, anti-electromagnetic wave disturbance ability, the volume is small, the
structure is simple, can carry on the partition to record the playback, the
pronunciation content may according to need to carry on the change, the easy to operate,
the exterior audio frequency input signal may also through and so on this installment
control external connection colored string lamp merits and so on load illumination
twinkles.
Keywords:infrared acquisition, definite-time electric circuit, sensitivity,
easy to operate. :
目
1 绪
录
论 …… 1 1.1 课题背景及意义 …… 1 1.2 国内外研究状况 …… 1 1.3 论文的构成及研究内容 …… 2
2 3
总体设计电路方案 …… 3 单元电路及工作原理 …… 4 3.1 红外探测模块 HN911 及典型使用 …… 4 3.2 时基电路 555 …… 5 3.2.1 3.2.2 555 集成定时器简介 …… 5 555
定时器的使用 …… 7
3.3 语音集成模块 HFC5218 …… 9 3.4 降压整流电路 …… 11 3.4.1 3.4.2 4 结 致
全桥整流器 …… 11 降压电容器 …… 12
整体电路工作原理图及工作原理 …… 14 论 …… 16 谢 …… 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。
参考文献 …… 17
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1 绪
1.1 课题背景及意义
论
随着人们生活水平的提高,人们的精神生活逐渐丰富,各大商场和酒店的迎宾装置也 越来越受到人们的关注。本课题探讨利用电子技术的相关知识,利用红外探测头、定时控 制电路、迎客语音电路、降压整流电路设计出简单的红外探测迎宾装置。 本品为红外线探测人体体温,感应灵敏度高,白天黑夜都可使用,不需要外来灯光。 红外感应迎宾装置无需任何外部连线,外形为小巧便携式设计,可放在任何地方。探测距 探测角度水平约 110 度。 红外感应迎宾装置的侧面有一个开关, 它有三个档位, 离 3-10 米, 拨到下面为“你好,欢迎光临!”语音门铃迎宾器,拨到上面是做'叮咚声"用,拨到中间位 置为关闭状态。在商场、超市、个体精品店、照相馆、眼镜店、玩具店等各种店面,客户 登门就致欢迎光临,不仅礼貌,给人尊重感,主动打招呼的热情感觉,而且给人以强烈的 好奇心和趣味性,也使客户感受到了店主的热情,有一种受到重视的感觉,瞬间轻松了气 氛。在家庭或办公室作为感应门铃使用,只要客人光临,就会主动跟您打招呼,活泼有趣。 1.2 国内外研究状况 传统的迎宾器都是利用超声波控制的微波感应模块,该微波感应器模块是根据微波多 普勒效应原理(也就是雷达基本原理)制作成的。这种探测方式和其它探测方式相比具有 如下的优点:非接触探测,不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响,适合恶劣 环境,抗射频干扰能力强,输出功率仅有 5mW,对人体构不成危害,安装及接线简单。这 和市场上常见的简易型微波感应控制器相比较,因为采用专用的微处理集成器,不但检测 灵敏度度高[2],探测范围宽,而且工作非常可靠,误报率极低,能在-25~+45 度的温度 范围内稳定工作。但它们都有电路复杂,调试困难,制作成本高的缺点。 随着科学技术的进步, 现代电子技术几乎在各个领域受到青睐。近年来,西方发达 国家运用电子技术研制出各类迎宾器,广泛用于家庭,办公室和工厂,成为有效的迎宾器 件。我国自改革开放以来, 由于商品经济迅速发展和人民生活日益改善,人们对于先进 的电子技术实现迎宾的兴趣和需求和日俱增,当前市场上迫切需要一种适合我国国情,价 格低廉,性能可靠的迎宾装置,具有结构简单、成本低廉、调整方便等特点。 适合在家
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庭、宾馆、商店、仓库、办公室及其它机关部门等使用的新颖感应迎宾器[3]。
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现代的迎宾器在针孔效应中得到启发,利用人体移动引起环境红外线的微小变化控制 语音电路发出“欢迎光临!”的声音,给人带来亲切感。这种迎宾器不仅小巧精致成本低, 而且集成度也是特别的高,制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料,它的探 测波长范围为 0.2~2 m。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度,该传感器在窗 口上加装了一块干涉滤波片,这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外,还能 将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外,它已迅速成为现代迎宾的主流。 总之,未来几年迎宾器的发展趋势是:产品技术将在数字化、无线化、集成化的前提 下力求突破。 而在使用市场上, 它将朝更细化的方向前进──针对不同市场, 推出不同产品。 以成长最快的公共场合超市为
例,已经有专为超市设计的定向适合这种场合用的无线红外 迎宾系统。而除了商店,家庭,办公室等,室外使用更是具有广阔的拓展空间。 1.3 论文的构成及研究内容 红外探测迎宾装置电路是由红外探测头,定时控制电路,迎宾语音电路和降压整流电 路等组成。本设计通过介绍它的课题背景及意义,国内外研究状况,论文构成及研究内容, 及其对整体电路等的讲述, 分别对细节进行了介绍。 对整体电路, 包括红外探测模块 HN911 及典型使用,时基电路 555,语音集成电路 HFC5218,降压整流电流等每个电路部分的研 究方向也做了系统的叙述。
黄河科技学院毕业设计说明书 2 总体设计电路方案
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本迎宾电路是由红外传感器,定时控制电路,迎宾语音电路,降压整流电路和供电电 源等组成。红外探测头采用热释电红外探测模块 HN911[4]。在静态下,即无人接近时,周 围无红外辐射源,HN911 不工作。定时控制电路采用时基电路 555,平时呈复位状态,在 输出低电平的触发下,555 翻转置位实施时间控制。语音集成电路采用 HFC5218,它内存 有“您好,谢谢光临”或“欢迎光临”语句。该芯片采用电平触发方式。降压整流电流由降压 电容器和全桥整流器组成。 本设计的原理框图如图 2.1 所示。
图 2.1 红外迎宾装置的结构框图
黄河科技学院毕业设计说明书 3 单元电路及工作原理
3.1 红外探测模块 HN911 及典型使用
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采用双列 6 脚直插式封装。 其管脚排列如图 3.1 HN911 是一款新型热释电红外探测器, 所示。
图 3.1 红外探测模块 HN911
该传感器由于内部放大器集成了温度补偿功能[5],可以将人体辐射信号从恶劣的环境
辐射信号中分离出来进行处理,保证了传感器的工作稳定性。HN911 红外探测模块内部电 路主要由热释电红外传感器、放大器、比较器、信号处理电路和延时输出电路组成。电路 静态工作时,1 脚输出高电平,2 脚输出低电平。动态时,即有移动发热物体进入探测范 围时,传感器接收到红外辐射能量,输出幅度约 lMV、频率 0.3~7Hz 的微弱信号。该信 号经放大器放大,由比较器比较,经信号处理电路处理,最后由延时输出电路输出用做驱 动信号。HN911
模块内放大器具有温度补偿功能。探测器工作时,人体辐射和周围环境红 外辐射一起进入传感器。当气温升高时,背景红外辐射增强,传感器自身极化强度即传感 器输出的热释电信号减小,将明显影响对人体的探测。因此,内部的温度补偿电路,使放 大器的增益随环境温度的升高而升高,从而保证了该传感器的温度稳定性。因而,HN911 可在严寒或炎热等恶劣环境地区使用。附表为 HN911 红外探测模块的性能指标[6]。 HN911 的典型使用电路如图 3.2
所示。这是一个 8 路自动巡回探测器。探测器电路由 8 个红外探头模块构成,可以置于需要探测的 8 个不同位置,将各个 HN911 的输出端和 8 路模拟开关集成电路 CC4051 的 8
个输入端相连,CC4051 的输出由地址选通端 A0、A1、 A2 决定。例如,地址码 A0=1、A1=0、A2=l 时,输入通道 6 和输出端接通,将 IC6 的输 出信号传送到 CC4051 的输出端。地址码由四位二进制加法计数器 CC4520 产生。CC4520 接成 7 进制加法计数器,当时钟端加入
CP 时钟脉冲时,其输出端 Q0、Ql、Q2 连续循环 输出 000~111 二进制码,作为 CC4051 的地址码。CC4520 的时钟脉冲信号由 IC10 产生。
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当某一探测器探测到有人体靠近时,该探测器的“l”脚输出高电平,相应的状态指发光二极 管发光告警,同时在 CC4520 输出相应的地址选通后,CC4051 的 3 脚输出高电平,通