传感器技术与应用课程设计指导书刘德春阿坝师范高等专科学校电子信息工程系目录课程设计一：人体感应开关设计1.1设计任务书题目：人体感应开关设计目的：同学们学过传感器原理及应用课程后，已初步了解了常用传感器的工作原理、特点等理论知识，但还缺乏实际设计应用的能力。今安排的课程设计——人体感应开关设计，一种具有简单识别来人功能的语音门铃，适合在宾馆、商场等公共场所的门前安装使用。希望同学们能在设计过程中学会从工程角度思考问题，熟悉本专业领域的传感器产品，学会对产品传感器的正确接口、信号调理、线性化、校准及常用的报警方法。任务：1，设计一种人体感应开关（语音迎宾器），它能够自动检测来人，当人经过迎宾器时自发出清晰响亮的“你好！欢迎光临！”的中文女声。2，检测人的窗口很小，只要在其他物体上开8毫米左右的孔伸出检测孔就能正常工作。3，检测窗口很隐蔽，不像红外透镜、微波传感器的天线一样引人注意，可以让来人很难发现机关，增加趣味感和防破坏。4，产品价格非常低廉便于普及和大量生产。5，产品的语音内容是固定不变的，无法定做或者更改内容。当然如果换成可录放语音电路，或者和其他电路组合可以实现其他用途。6，利用PROTEUS等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性；给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。7，完成课程设计报告。四、方案设计人体感应开关有2种分光感和红外感应，从以下方案中选择一种方案，设计该产品。1：光感原理：光感迎宾器是利用人体反射光线，光敏电阻得到足够大变化的光线，电路产生变化电流触发电路，灵敏度跟物体反射率有关。注：光感迎宾器与环境光照度有关，黑暗情况下不能正常使用2：红外感应原理：迎宾器原理：红外热释电传感器；动作方式：被动式。本身不发射任何信号，故不产生有害电磁干扰，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。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，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，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。请同学分析以上两种方案，选择一种方案，满足设计要求。五、参考进度查阅并自学相关传感器资料——1天。至少要查到光敏电阻和热释电红外传感器的原理、特点及典型应用方法。查阅/自学电阻、电容、钮扣电池、语音芯片的使用方法——2天。至少要查到标称电阻电容值的读数方式，极性判断方法；三极管8050、945的极性判别和使用特点；语音芯片SD8917的原理和使用方法。人体感应开关的电路图设计——3天。计算机仿真——2天（包括PROTEUS和PROTEL）。制作调试——2天。撰写设计报告——4天。平时一定要注意搜集/记录资料，设计计算、实测数据不可缺少。1.2设计提示一、准备：1．按任务书要求查阅传感器资料。2．重点学习一种音乐芯片SD8917的内部结构原理，考虑如何用普通SPEAKER仿制和用PROTEUS仿真。3．光敏电阻的使用方法。二、人体感应开关电路的设计思想人体感应开关设计思想如图1.1所示。首先有人经过时，人的身影照应到光敏电阻它的阻值发生变化，电源稳压电路的电流得到提高，经过IC集成电路，由内部运算处理电路得到稳定可靠的电压值来判断出人的进出，然后报告给语音功放电路，并发出声音。人的身影经过光敏电阻感应接收内部运算处理电路判断人的进出报告给语音电路图1.1人体感应开关设计思想1，光敏电阻感应接收参考电路光电器件是将光能转换为电能的一种传感器件,它是构成光电式传感器最主要的部件。光电器件工作的物理基础是光电效应。在光线作用下,物体的电导性能改变的现象称为内光电效应,如光敏电阻等就属于这类光电器件。光敏电阻又称光导管,它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。图1.2光敏电阻就收电路当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减少，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻一般在兆欧级,亮电阻在几千欧以下。请同学利用万用表分别测量光敏电阻的亮电阻与暗电阻阻值，在PROTEUS仿真中利用测量值仿真光敏电阻阻值。光敏电阻感应接收电路如图1.2所示，当人经过人体感应开关时，光敏电阻阻值会发生改