基于51單片機(jī)的熱釋電紅外的安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（2） 帶通濾波器

由于探測(cè)器輸出的有用信號(hào)集中在0.1～10Hz 范圍內(nèi)， 因此， 需要設(shè)計(jì)濾波器截取該段頻率范圍內(nèi)的脈沖信號(hào)， 濾除帶外噪聲， 以降低系統(tǒng)的誤報(bào)率。本設(shè)計(jì)中，采用RC 低通濾波器和高通濾波器組成0.16～16Hz的一階帶通濾波器，電路設(shè)計(jì)如圖3。其中，R10 和C3 組成低通濾波器， C 1 和R 1 1 組成高通濾波器。根據(jù)公式12fpRC= 可得帶通濾波器的上下限頻率為fL=0.16Hz,fH=16Hz。

圖3 0.16～16Hz 帶通濾波器及差分放大電路

（3） 差分放大

雖然經(jīng)過(guò)上述帶通濾波器可以抑制帶外噪聲，但傳感器輸出的脈沖信號(hào)只有1mV,在有用信號(hào)（差模信號(hào)）里還不可避免的會(huì)夾雜比有用信號(hào)大得多的共模信號(hào)干擾，將有用信號(hào)淹沒(méi)，若不把這些信號(hào)進(jìn)一步剔除，直接放大后送給單片機(jī)判斷， 則差模信號(hào)被放大的同時(shí)，共模干擾也被同步放大， 無(wú)法加以區(qū)分。因此， 需要先通過(guò)差分電路抑制共模信號(hào)、放大差模信號(hào)，保證后續(xù)電路的正確檢測(cè)。系統(tǒng)采用價(jià)格低廉的LM324 組成，如圖3 虛線框所示。根據(jù)疊加定理不難得到， 當(dāng)R 1= R 5 ,R 2=R 6 時(shí)， 差分放大器的輸出為：

上式中，Vo 只與輸入端的信號(hào)差值和R2/R1有關(guān)， 放大倍數(shù)取決于R2/R1的值，在本系統(tǒng)中，第一級(jí)放大20倍。

（4） 二級(jí)放大

第一級(jí)中主要是抑制共模信號(hào)，因此不可能有很大的放大倍數(shù)， 本系統(tǒng)中， 放大器要完成從1 m V 到4 V 信號(hào)的轉(zhuǎn)換，需要放大4000 倍。在第一級(jí)中已經(jīng)放大20倍，本級(jí)需要放大200 倍，由R4/R3的值決定。電路如圖4。

圖4 二級(jí)放大和阻抗變換電路

其中， 第一級(jí)運(yùn)放實(shí)現(xiàn)200 倍放大， 第二級(jí)是電壓跟隨器， 以實(shí)現(xiàn)阻抗變換功能。

（5） 門(mén)限比較

當(dāng)人體從傳感器前走過(guò)時(shí)，會(huì)隨著與傳感器的夾角不同而輸出強(qiáng)弱變化的脈沖信號(hào)， 因而， 需要設(shè)定一個(gè)門(mén)限值， 當(dāng)信號(hào)大于門(mén)限值時(shí)， 輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。系統(tǒng)采用雙門(mén)限電路，如圖5 所示。上下門(mén)限分別設(shè)置為3.75V 和1.25V。兩個(gè)二極管可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出。

圖5 門(mén)限比較器