基于红外传感器的城市客车客流统计系统的研制2.docx

毕业设计

《基于红外传感器的城市公交客流统计系统的设计与制作》

专业（系） 电气工程系
班 级 铁道自动化101
学生姓名 任弘
指导老师 张文初 汤俊秀
完成日期 2012-12-21

2013届毕业设计任务书
一、课题名称：基于红外传感器的城市公交客流统计系统的设计与制作
二、指导老师：张文初 汤俊秀
三、设计内容与要求

1、课题概述
城市公交客流统计系统采用红外光电传感器和热释电红外传感器，公交车前后门单独采集公交客流数据，再汇总到数据集中处理单元进行分析处理，从而能够自动、智能、准确的检测公交各站点的上下客流量，分析特定时段车厢内乘客及上下车人数。
2、设计内容与要求
①.绘制系统组成框图，确定设计方案；
②.了解电路所需集成芯片的功能，参数和工作原理；
③.绘制整机电路图；
④.制作实物并完成软、硬件调试；
⑤.提交毕业设计论文。
3、技术要求
①.公交数据采集单元能只对人体有感应，感应灵敏度大于1米；
②.能同时采集前后门的人数并实时显示；
③.能统计车厢内的人数并能切换显示，车厢内人数超过70人将发出报警，提示司机已经超载；
④.能统计某一时间段内乘坐该公交车的人数并能切换显示；

四、设计参考书
《电子CAD》
《模拟电子技术》
《数字电路设计方法》
《电子装置的设计》
《单片机原理及应用》
五、设计说明书要求
1.封面：包括设计题目，班级，姓名，指导老师，完成时间
2.目录：根据说明书的内容决定，一般采用2~3级。
3.设计任务书：包括课题名称、目的、用途、主要技术性能指标
(参照教材目录编排)。
4.中文题目、摘要、关键词；英文题目、摘要、关键词。
5.正文：设计方案框图及电路工作原理：包括系统方框图，电气
原理图，各单元电路的设计，简述主要部件（包括主要
集成电路）的工作原理、工作条件、给定参数、理论公
式及详细的计算步骤、计算结果。这是说明书的主要部
分。
6.元件参数表：包括所选用的元器件名称、参数、型号。
7.调试方案：包括调试的条件、方法、使用仪器设备的型号，并
对测试数据第2-3周：设计要求说明及课题内容辅
导，完成图纸初稿，单元电路调试成功，时间节点：
第九阶段第八周星期四下午4点；
8.第4-6周：进行系统电路总调，完成各项技术要求，完成说明
书初稿，时间节点：第十阶段第三周星期四下午4
点；
9.第7周：第二次检查设计完成情况，毕业论文定稿打印，进行
模拟答辩，时间节点：第十阶段第五周星进行分析。
10.设计心得：包括对本课程设计的客观评价、设计特点、存在的
问题以及改进意见等。
11.参考文献：包括作者、署名、出版地、出版年等

六、设计进程安排
第1周：资料准备与借阅，了解课题思路,准备元器件，时间节点：第九阶段第三周星期四下午4点；
第2-3周：设计要求说明及课题内容辅导，完成图纸初稿，单元电路调试成功，时间节点：第九阶段第八周星期四下午4点；
第4-6周：进行系统电路总调，完成各项技术要求，完成说明书初稿，时间节点：第十阶段第三周星期四下午4点；
第7周：第二次检查设计完成情况，毕业论文定稿打印，进行模拟答辩，时间节点：第十阶段第五周星期四下午4点；
第8周：毕业答辩与综合成绩评定，时间节点：第十阶段第六～七周。
七、毕业设计答辩及论文要求
1.毕业设计答辩要求
答辩前一周，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、电路成品等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。
学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。
答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。
2．毕业设计论文要求
文字要求：说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。
图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。
曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。

摘 要
城市客车客流统计系统APCS作为城市智能公交调度系统的信息采集前端，是车辆调度、运营管理的重要数据来源。城市客车客流统计系统APCS能够自动、智能、准确地采集上下车的客流量。同时，APCS是客流量统计、评估的有效方法，能够用于检测公交线路各个站点上下客人数，分析特定时段车厢内乘客及上下车人数，得出客流方向、数量规律，提高公共交通的运营管理效率。
本文提出了利用反射式红外传感器统计乘客数量，并使用热释电传感器区别乘客与货物弥补单一传感器的缺陷，从而得到比较理想的测量效果；给出了传感器单元组、传感器数据处理单元的设计原理，并设计了红外发射接收和热释电传感器接收电路。同时利用了单片机进行计数统计，采用数码管显示统计人数，还设有超载报警系统。本系统具有扩展冗余度高、精度成本适中的特点，能够满足城市客车调度系统的需求。
关键词：红外传感器；城市客车；客流统计系统；热释电传感器;单片机

Abstract
The passenger flow counting system is the basic data source for city buses dispatch and manage-mint for intelligent public traffic dispatching system. City bus passenger flow statistics system APCS can automatic, intelligent and accurately get collection of passenger flow. At the same time, the APCS is traffic statistics, the effective method to evaluate, and can be used for testing bus lines each site and the number of the analysis of the specific period of time inside of the train passengers and hop on and off, it is concluded that the number of passenger flow direction and quantity laws and improve the efficiency of public transportation operation management
An APCS is provided using reflecting infrared sensors and piezoelectric infrared sensors to distinguish human and carryings，So as to get ideal effect measurement. Furthermore, the principles of sensor units and processing module of sensors are described, and the circuit of emitting and receiving of infrared sensors and receiving circuit of piezoelectric infrared sensors are also concerned. At the same time, using the single chip microcomputer to count statistics, using digital tube display statistical number, but also is equipped with the overload alarm system This APCS is easy to be extended, and its cost and precision are appropriate to meet the needs of public traffic dispatch system.
Keywords: infrared sensor; city bus; passenger flow counting system; piezoelectric infrared sensor；SCM
目 录

摘 要 III
第1章 绪 论 3
1.1 研究背景 3
1.2 论文研究目标和意义 3
1.3 客流量统计系统现状 3
1.4 论文章节安排 3
第2章 方案论证与设计 3
2.1 总体设计分析 3
2.2 方案的选择与设计 3
2.3 方案的确定 3
2.3.1红外传感器统计系统的单元组成 3
2.3.2红外传感器统计系统的数据处理单元 3
第3章 硬件电路设计 3
3.1原理图及原理分析 3
3.1.1 红外发射电路 3
3.1.2 红外接收电路 3
3.1.3 热释电传感器接收电路 3
3.1.4 单片机数据处理电路 3
第4章 电路调试 3
4.1 调试的设备 3
4.2 调试步骤 3
4.2.1 红外光电传感器模块调试 3
4.2.2 热释电红外传感器模块调试 3
4.2.3 单片机数据处理模块 3
4.2.4 红外传感器的统计系统整体调试 3
第5章 使用说明 3
5.1 使用方法 3
5.1.1 系统面板介绍 3
5.1.2 调整方法 3
5.1.2 注意事项 3
5.2 故障分析 3
5.2.1 数码管显示不全、模糊、亮度不一致 3
5.2.2 在符合要求的工作环境中，没有感应现象 3
5.2.3 当只有货物通过时，也进行计数 3
5.2.4 当人通过时，红外线传感器指示灯不亮 3
第6章 总结与心得体会 3
参考文献 3
附 录 3

第1章 绪 论
1.1研究背景
公共交通工具的所有者和管理者需要实时、清楚、准确的旅客交通统计数作为线路规划、车辆调度、运营管理的依据，因此，必须要有相应的客流统计与运
营分析系统的软硬件设备提供支撑。目前国内外从事客流统计产品研发的公司主要有：加拿大Infidel公司、德国Dylex公司、浙江亿纬公司、杭州图易公司、石家庄劳恪公司、纳百信公司等。其中Dylex的系统已成功应用于5000多辆城市客车，浙江亿纬公司的产品已经在上海巴士集团及深圳巴士集团的一些公交线路投入使用。此外，在客流的采集方法上主要有压力传感器、红外传感器以及图像识别的方法，其中利用红外传感器进行测量的方法在精度、成本等方面具有综合的优势。本系统采用红外传感器并利用热释电传感器进行乘客与货物的区分，弥补单一传感器的缺陷，从而得到比较理想的测量效果。
1.2论文研究目标和意义
本文分析了城市客车客流统计系统APCS，它作为城市智能公交调度系统的信息采集前端，是车辆调度、运营管理的重要数据来源。城市客车客流统计系统APCS能够自动、智能、准确地采集上下车的客流量。APCS是客流量统计、评估的有效方法，能够用于检测公交线路各个站点上下客人数，分析特定时段车厢内乘客及上下车人数，得出客流方向、数量规律，对于提高公共交通的运营管理效率具有现实意义。
1.3客流量统计系统现状
目前，现有的统计系统采用的方法对乘客流量统计效果都不太理想，主要有以下几种。
1.城市公交IC卡应用系统，采用IC卡刷卡消费这种方法可以很准确的记录上、下车乘客数量，但是，由于现阶段我国城市发展迅速，流动人口大，无法完全普及IC卡的使用，故采用IC卡也无法满足公交公司的实际要求。
2. 乘客踏在机械踏板上来计数，乘客踏在机械踏板上，开关闭合；乘客离开机械踏板时，开关断开；但是由于这种方法只能笼统地统计出通过的乘客数量，比如几名乘客一起上车也只能计数一人，还有货物压在踏板上也会记数等，故采用这种方法采集的数据错误率较高，不能满足管理的需要
3. 国内外从事客流统计产品研发的公司主要有：加拿大Infidel公司、德国Dylex公司、浙江亿纬公司、杭州图易公司、石家庄劳恪公司、纳百信公司等。其中Dylex的系统已成功应用于5000多辆城市客车，浙江亿纬公司的产品已经在上海巴士集团及深圳巴士集团的一些公交线路投入使用
1.4论文章节安排
本论文大致可分为三大部分：第一部包含第一章至第三章，给出了研究背景、意义和目的并确定了方案；第二部分包含第四章至第六章，给出硬件设计电路、电路调试以及使用说明；第三部分包括第七章，是论文总结及未来相关展望。
本文的内容组织安排如下：
第一章:主要讲述论文的研究背景、论文研究目标以及章节安排；
第二章:主要讲述系统总体设计分析、方案的选择与设计以及最终方案确定；
第三章:主要讲述系统的硬件电路设计，电路原理图以及相关芯片的介绍；
第四章:主要讲述系统的调试方法；
第五章:主要讲述系统的使用说明和相关注意事项；
第六章:主要讲述心得体会与总结
第2章 方案论证与设计
2.1 总体设计分析
本课题设计的是基于红外传感器的城市公交客流统计系统，用于检测公交线路各个站点上下客人数，分析特定时段车厢内乘客及上下车人数，得出客流方向、数量规律，而且必须要区别乘客与货物。
2.2 方案的选择与设计
方案选择主要是针对于热释电红外传感器，红外线传感器则是一样的。
方案一：热释电红外传感器模块采用LM324对热释电红外传感器输出的信号放大。
图2.1 热释电人体感应电路原理

方案二：热释电红外传感器模块采用人体专用红外传感器BISS0001芯片对热释电红外传感器输出的信号进行放大。

图2.2 热释电人体感应电路原理
2.3 方案的确定
综合上述的两套系统放案，它们从理论上来说都可以实现对客流量进行统计，但它们也有各自的缺点。热释电红外传感器模块，芯片BISS0001相对于LM324而言，其抗干扰的能力比较强。考虑之后，决定采用第二套方案，它的电路设计简单，可靠性高。
本公交客流统计系统采用红外光电传感器+热释红外传感器相结合的方式采集基础公交客流数据。整个系统在车辆空间上采用分布式结构设计的方式，即前后门数据独立处理完后再汇总到一个数据集中处理单元对所有的数据进行总的分析处理。采用该方式可以有效避免传感器信号经过较长的线路而受到干扰，提高数据的可靠性。另外，由于系统传感器信号线较多，采用此方式也可以减小布线的复杂度。
APCS系统的总框图如下图所示。

图2.3 APS系统总框图
2.3.1红外传感器统计系统的单元组成
为了能够甄别乘客的上、下车状态以及避免由于乘客携带货物导致红外传感器误判，传感器单元组需要经过特殊设计。本系统客流传感器采用的是反射式红外光电传感器阵列+热释电红外传感器阵列的组合方式。当乘客或货物经过车门时，反射式红外光电传感器阵列便能采集到数据，而通过热释红外传感器阵列便
能区分另一路信号是其他乘客或者是乘客携带的货物，每个传感器单元组中传感器的位置如图所示。
图2.4 传感器单元组传感器位置示意

图2中反射式红外传感器之间的间距通过试验确定为10cm，以区别相邻上下车的乘客。通过热释电红外传感器可以判断是否有人经过车门，而判断两组红外传感器采集到的数据的先后顺序，即可判断乘客是上车还是下车。反射式红外光电传感器由发射模块与接收模块组成。为提高红外传感器的发射效率，对红外发射管进行数字脉冲调制，接收部分采用红外接收一体头。热释红外传感器模块则由热释红外传感器和信号放大处理电路组成。图3给出了传感器单元组的工作原理示意图。
图2.5 传感器单元组工作原理图

当有乘客经过红外光电感应区时，红外线经人体反射，被红外接收处理电路接收处理，输出高电平；当没有乘客经过感应区时，红外接收处理电路保持低电平。另外，当乘客经过热释电红外感应区时，热释电红外信号调理电路对信号进行放大等处理后，输出高电平信号；当没有乘客经过感应区时，热释电红外信号调理电路的输出为低电平。
2.3.2红外传感器统计系统的数据处理单元
考虑到城市客车车门宽度有限，本系统采用三个传感器单元组成一个车门的传感器单元组，分别固定于车门上方基本均等的位置。由于传感器单元组之间有一定的距离，同时乘客身体宽度在一定的范围内当只有一个或两个传感器单元采集到数据，可判断为一人经过车门；当三个传感器单元都采集到有效的信号时，则可判断为两人同时经过车门。单个车门传感器单元组合安装及走线示意图如图4所示。
图2.6 单个车门上方传感器安装及走线示意图

每个传感器单元传感器输出信号分别连接到传感器数据处理单元,处理后通过RS-485总线将每次开关门得到的上下客数量送往数据集中处理单元进行汇总处理，数据集中处理单元主要由单片机进行处理并显示。考虑到目前的实际情况，在前门、后门都会同时存在上下客的现象，也就是必须实现当α在0～180°之间变化，同时d1、d2在不同间隔情况下对两名乘客的判别。对于d1的约束条件是当d2的间隔使得两名乘客落在不同的传感器探测空间内，d1距离任意，而如果d2的间隔使得两名乘客处于交叉重叠的情况时，考虑到传感器的实际情况，d1必须大于20传感器才能够识别出来。
图2.7 两名乘客同时上下车处理示意图
第3章 硬件电路设计
3.1原理图及原理分析
3.1.1红外发射电路
为了提高红外传感器电路效率，红外信号发射采用载波调制。由555芯片产生38kHz的调制信号经过三极管放大后，利用串联的两路红外线发射管输出调制信号，双束红外线发射电路是由一块时基集成电路NE555及其外围阻容元件构成一多谐振荡器，R3 、R4和C1、C2是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚） 和低电平触发端（2脚）并接后接到C1的连接处，将放电端（7脚）接到R1、R3的连接处，三极管起放大38kHz的调制信号的作用，R1调节红外线强度，R3调节频率。如图所示：
图3.1 红外发射电路

接通电源后，电源VDD通过R3和R4对电容C充电，当Us<1/3VDD时，振荡器输出Vo=1，放电管截止。当Us充电到≥2/3VDD后，振荡器输出Vo翻转成0，此时放电管导通使放电端(DIS)接地，电容C通过R2对地放电，使Us下降。当Us下降到≤1/3VDD后，振荡器输出Vo又翻转成1，此时放电管又截止，使放电端(DIS)不接地，电源VDD通过R3和R4又对电容C充电，又使Us从1/3VDD上升到2/3VDD,触发器又发生翻转，如此周而复始，从而在输出端Vo得到连续变化的振荡脉冲波形，通过红外线发射管发射出38kHz的调制信号，再经三极管起放大。脉冲宽度TL≈0.7R2C，由电容C放电时间决定；TH=0.7(R1+R2)C，由电容C充电时间决定，脉冲周期T≈TH+TL。其工作波形如下图。

图3.2 多谐振荡器工作波形图
3.1.2红外接收电路
红外接收处理部分采用红外接收一体头SM3800，其对38kHz信号进行解调还原和放大处理。红外一体头输出的信号经过三极管输出，输出的信号可接入传感器数据处理单元进行处理。见下图
图3.3 红外接收电路
接收电路工作原理为：当接收到载波频率为38KHz的脉冲调制信号时，首先，SM3800内的红外敏感元件将脉冲调制红外光信号转换成电信号，再由前置放大器和自动增益控制电路进行放大处理，然后通过带通滤波器进行滤波，滤波后的信号由解调电路进行解调，最后由输出电路进行反向放大并输出低电平；未接收到载波信号时，电路则输出高电平。红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容，一般在4.7uf。 有的厂家建议在供电脚和电源之间接入100欧电阻，进一步降低电源干扰。
3.1.3热释电传感器接收电路
热释电传感器处理电路由热释红外传感器和专用的热释红外信号处理芯片组成。本系统选用的热释红外信号处理芯片为BISS0001，该芯片只需配合简单的外围电路即可实现滤波和放大处理。考虑到信号的发散性，在热释电传感器外面套上菲涅尔透镜，以增强热释电信号采集的效果。见图。
图3.4 热释电传感器接收电路

上图中，信号处理芯片BISS0001中运算放大器OP1（14脚、15脚）将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2（13脚）进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2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T1放大驱动单片机处理系统。1脚接5V电源，是芯片处于可重复触发工作方式；输出延迟时间Tax由外部的R9和C6的大小调整，值为Tax≈24576xR9C7；触发封锁时间Ti由外部的R8和C7的大小调整，值为Ti≈24xR10C6。 图中R3可以调节放大器增益的大小，提高电路增益改善电路性能。

图3.5 热释电红外传感器输出波形图
3.1.4单片机数据处理电路
单片机数据处理电路主要由AT89C51单片机芯片，数码显示管，蜂鸣器，晶振，三极管等组成，核心是由单片机AT89C51控制完成，基本原理为系统检测到人经过时，系统将计数脉冲（低电平信号）送入单片机AT89C51两个端口，这个信号将供给单片机进行计数控制，通过数码管完成最终的显示。
图3.6 单片机数据处理电路

本设计采用上电按钮复位电路：首先经过上电复位，当按下按键时，RST直接与VCC相连，为高电平形成复位，同时电解电容被电路放电；按键松开时，VCC对电容充电，充电电流在电阻上，RST依然为高电平，仍然是复位，充电完成后，电容相当于开路，RST为低电平，单片机芯片正常工作。其中电阻R1决定了电容充电的时间，R1越大则充电时间长，复位信号从VCC回落到0V的时间也长。

图3.7 上电按钮复位电路

本设计晶振电路采用11.0592M的晶振。晶振的作用是给单片机正常工作提供稳定的时钟信号。单片机的晶振并不是只能用11.0592M，只要不超过20M就行，在准许的范围内，晶振越大，单片机运行越快，还有用11.0592M的就是好算时间，因为一个机器周期为1/12时钟周期，所以这样用11.0592M
的话，一个时钟周期为11us，那么定时器计一次数就是0.9u了，电容范围在20-40pF之间，这里连接的是30pF的电容。机器周期=10*晶振周期=12*系统时钟周期。

图3.8 晶振电路

本时钟采用数码管显示方式，显示电路显示模块需要实时显示当前的上车人数，下车人数，留在公交车上的人数，因此需要8个数码管。硬件连接如下图所示，前面的两个数码管显示上车的人数，第三、四个数码管显示下车人数，后面四个数码管显示车上人数。 LED显示器的显示控制方式按动态显示方式。
系统程序的编写采用C语言来编制程序，程序框图如下：

图3.9 单片机计数程序框图

3.2 相关芯片介绍
1.NE555芯片
555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。 图3.10 555芯片引脚
NE555芯片是8脚封装，双列直插型，1脚为地（GND）。2脚为触发输入端(TR) ,是下比较器的输入；3脚为输出端(OUT)，它有O和1两种状态，由输入端所加的电平决定输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平；2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。4脚是复位端(RES)，加上低电平时可使输出为低电平,当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。5脚是控制电压端(CONT),可用它改变上下触发电平值。6脚为阈值端(TH)，是上比较器的输入，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件,即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Uccle，输出电流最大可打200mA。7脚称放电端(DIS)，它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高。8脚（Vic）是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V。
图3.11 555集成电路内部组成图

2.传感信号处理芯片（BISS0001）
BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，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。

图3.12 传感信号处理芯片
工作原理：
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，提高系统系统系统系统的可靠性。 COP3是一个条件比较器。当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。 当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。
引脚及功能介绍
引脚
名称
I/O
功能说明
1
A
I
可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发
2
VO
O
控制信号输出端。由VS的上跳前沿触发，使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。
3
RR1
--
输出延迟时间Tx的调节端
引脚
名称
I/O
功能说明
4
RC1
--
输出延迟时间Tx的调节端
5
RC2
--
触发封锁时间Ti的调节端
6
RR2
--
触发封锁时间Ti的调节端
7
VSS
--
工作电源电源电源电源负端
8
VRF
I
参考电压电压电压电压及复位输入端。通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位
9
VC
I
触发禁止端。当VcVR时允许触发(VR≈0.2VDD)
10
IB
--
运算放大器偏置电流设置端
11
VDD
--
工作电源正端
12
2OUT
O
第二级运算放大器的输出端
13
2IN-
I
第二级运算放大器的反相输入端
14
1IN+
I
第一级运算放大器的同相输入端
15
1IN-
I
第一级运算放大器的反相输入端
16
1OUT
O
第一级运算放大器的输出端
表3.1

3. 热释电红外传感器（RE200B）
热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成，采用3引脚金属封装，各引脚分别为电源供电端(内部开关管D极，DRAIN)、信号输出端(内部开关管S极，SOURCE)、接地端(GROUND)。其原理是利用热释电效应，即在钛酸钡一类晶体的上、下表面设置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红外线接触式测量。实质上，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。在环境温度有△T的变化时，由于有热释电效应，在两个电极上会产生电荷△Q，即在两电极之间产生一微弱的电压△U。由于它输出阻抗极高，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△Q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，△T=0，则传感器无输出。当人体进入检测区，因人体温度与环境有差别，产生△T，则有△T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。所以这种传感器也称为人体运动传感器。由实验证明，传感器不加光学镜间歇地 图3.9 双探测元热释点红外传感器照射，其表面温度上升△T，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压△U。热释电红外传感器的主要工作参数有工作电压(为3～15V)、工作波长(通常为7.5～14 µ m)、源极电压(通常为0.4～1.1V，R=47k)、输出信号电压(通常大于2.0V)等。传感器只对移动或运动的人体、体温近似人体的物体起作用。热释电红外传感器的特点是反应速度快、灵敏度高、准确度高、测量范围广、使用方便，尤其可以进行非（也称菲捏尔透镜）其检测距离小于2米，而加上光学透镜后，其检测距离可增加到10米左右。
图3.13 热释电红外传感器内外结构图
热释电红外传感器主要参数：
工作电压:常用的热释电红外传感器工作电压范围为3～15V
工作波长:8.0～14微米
源极电压:0.4～1.1V，R=47千欧
输出信号电压:通常大于2.0V
检测距离:常用的热释电红外传感器检测距离约为6～10m
水平角度:约为120度
工作温度:-10～40摄氏度
常用的热释电红外传感器型号主要有:P220、LHI958、LHI954、RE200B、KDS209、LHI878、PD632等。热释电红外传感器通常采用3引脚金属封装，各引脚分别为:电源供应端（内部开关管D极，DRAIN）、信号输出端（内部开关管S极，SOURCE）、接地端（GROUND）

热释电红外传感器的优缺点:
优点:本身不发出任何类型的辐射，器件功耗小，隐蔽性好，价格低廉
缺点:
①.容易受各种热源、光源干扰
②.人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头吸收
③.易受射频辐射的干扰
④.环境温度与人体温度接近时，探测灵敏度明显下降
正确的安装要求:
①.热释电红外传感器应离地面2～2.2m，向下倾斜15度
②.热释电红外传感器应远离、冰箱、火炉等空气温度变化敏感的区域
③.中间不能隔有玻璃、窗帘等
④.不能直对门窗及有阳光直射的地方，否则窗外的热气流扰动和人员走动
会引起误报
热释电红外传感器对人体的敏感程度还与人的运动方向有很大的关系。热释电红外传感器对于径向移动反应最不敏感，而对于横切方向

4.红外线接收一体头（SM3800）
红外接收头一般是接收、放大、解调一体头，接收头输出的是解调后的数据信号，红外接收头的主要功能为IC化的一种受光元件，其内部是将光电二极管（俗称接收管）和集成IC 内置接收管将红外发射管发射出来的光信号转换为微弱的电信号，此信号经由IC内部放大器进行放大，然后通过自动增益控制、带通滤波、解调变、波形整形后还原发射出的原始编码，经由接收头的信号输出脚输入到电路。
1.特性：小型设计;内置专用IC;宽角度及长距离接收;抗干挠能力强;能抵挡环境干挠光线;低电压工作
2.使用注意事项
①.在无任何外加压力及影响品质的环境下储存及使用;
②.在无污染气体或海风（含盐分）的环境下储存及使用;
③.在低湿度环境下储存及使用;
④.在规定的条件下焊接引线管脚，焊接后，请勿施加外力;
⑤.请勿清洗本产品，使用前，请先用静电带将作业员及电烙铁连接落地线;
⑥.请注意保护红外线接收器的接收面，沾污或磨损后会影响接收效果，同时不要触碰表面。

图3.14 红外线接收一体头

5.非门（74HC14）
74HC14是一款高速CMOS器件74HC14引脚兼容低功耗肖特基TTLLSTTL系列。74HC14遵循JEDEC标准。74HC14实现了6路施密特触发反相器可将缓慢变化的输入信号转换成清晰、无抖动的输出信号。
主要参数：
电源电压5.0V
正向输入阀值电压VT+=1.6V
负向输入阀值电压VT-=0.8V
驱动电流 +/-5.2mA
传输延迟12ns @5V
逻辑电平CMOS 图3.15 非门

表3.2

6.与非门（74LS00）

74LS00 为四组 2 输入端与非门（正逻辑），
1A－4A，1B－4B 输入端
1Y－4Y 输出端
Y=(A+B)非
主要参数：
电源电压5V—7V 表3.3
A－B间电压5.5V
工作环境温度0~70℃

图