电子测量课程设计-人体红外热释检测.doc

电子测量技术 课程设计(论文)设计（论文）题目 人体红外热释检测 学院名称 信息科学与技术学院 专业名称 电子信息科学与技术 学生姓名 学生学号 任课教师 设计（论文）成绩 教务处 制2015年12月28日电子测量技术课程设计组员：一、设计要求1、基本要求 （1）设计一个基于人体热释电传感器的人体红外检测装置 （2）电源用5v单电源，运放用单电源供电 （3）放大指标在4000倍以上 （4）用adc0832采集波形，转换为数字信号，在lcd1602上显示幅度2、发挥部分把显示设备换为12864，显示出时时波形二、设计方案方案一：采用两级放大加滤波的方式，最终输出的波形输入到adc0832，转换为数字信号，然后送入单片机，经处理转换后在液晶上显示。方案二：只用放大电路，因为传感器本身输出的信号信噪比很大，所以不用专门滤波，通过adc的转换送入单片机，最终显示。选用方案一，方案一的电路比较复杂，但是预期效果比较好，波形稳定，信噪比大。方案二的电路简单，因为没有加滤波电路，所以预期效果比方案一差很多，所以选用方案一。三、主要器件介绍lm324：lm324系列器件带有真差动输入的四运算放大器，具有真正的差分输入。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为mc1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。adc0832：adc0832 为8位分辨率a/d转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05v之间。芯片转换时间仅为32s，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过di 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。stc89c52: stc89c52是stc公司生产的一种低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系统可编程flash存储器。stc89c52使用经典的mcs-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位cpu 和在系统可编程flash，使得stc89c52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能： 8k字节flash，512字节ram， 32 位i/o 口线，看门狗定时器，内置4kb eeprom，max810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 stc89c52 可降至0hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，cpu 停止工作，允许ram、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，ram内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35mhz，6t/12t可选。lcd12864液晶：带中文字库的128x64 是一种具有4 位/8 位并行、2 线或3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体 中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864, 内置8192 个16*16 点汉字，和128 个16*8 点ascii 字符 集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84 行1616 点 阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶 显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。四、电路部分设计本装置由前级放大电路、滤波电路、ad转换电路、单片机处理显示电路，本文重点讨论前级滤波放大电路，其他电路在其余课程中讨论。1、前级运算放大器放大滤波电路： 前级放大滤波电路由lm324运算放大器作为主要部分，含有两级放大，每级放大放大倍数计算为100倍，含有低通滤波器，因为传感器输出的频率约为1hz，交流信号的幅度约为100uv，所以低通截止频率设置为100hz，最前级含有高通滤波器，主要是用来隔绝直流信号，传感器会输出0.2v至1v不等的直流成分，所以在放大之前必须把直流隔绝。由于要求单电源供电，所以必须给运算放大器加直流偏置，为了有更大的信号增益，所以第一级加2.5v的直流偏置，第二级也是一样。系统仿真用multisim软件仿真。2、ad转换电路3、单片机显示电路4、lcd12864液晶显示波形电路五、结果分析1、放大滤波电路指标测试第一级放大滤波电路：由r1和r2可知，增益为100，由c5、r2和r1可知，低通截止频率为100hz。在实际测试中，用2mvpp，1.5hz20hz的正弦波作为测试信号，由于电路的材料特性，每级放大电路1hz增益约为60，且对于10hz频率的衰减约为-10db（相对于1hz频率，以下相同），对于20hz频率的信号衰减约为-40db，由于传感器输出的交流信号在100uv左右，对于交流放大，两级放大滤波电路的增益约为3600，理论输出信号应为360mv，实际上，传感器的频率更低，输出的幅度更大，再加上传感器输出信号不是固定值，造成传感器输出幅度过大时，电路输出信号有时会造成失真，这是由于运放用的5v电源供电，再加上2.5v的直流偏置，实际输出交流信号的幅值最大只有2v左右（lm324在5v单电源供电的时候最大输出为4v左右），造成实际应用的时候，放大增益比测试时更大，测试距离更远。经实际测试，在5m距离下，人正常走动时依然能造成失真，在7m的时候幅值较大，但未失真，且波形信噪比大。唯一美中不足的是，由于放大增益太大，在未遮住传感器且没有人走动的时候，波形依旧有较大波动，虽然波动不大，但是依旧有时会造成错误信息，导致后续电路判断错误。2、adc采样及显示adc采用adc0832,8位数字信号转换，由于数字信号波动小，不易受到外界噪声及干扰的影响，所以，这里不再分析噪声影响，连接电路都已在上图中给出，最主要的就是让给adc0832供电的电源一定要稳定且准确，这样才能使adc采集出来的值更加接近真实值，量化误差一定存在，由于采集到的电压值不同，单个量化误差也不同。学生学习心得 本次课程设计涉及到的范围很广，很多课程的知识都应用到了，这不仅能够将我们所学知识应用到实际电路中，还很有效率的提高了我们的动手能力，团队合作能力。我们不仅要了解相关器件知识，还要充分考虑到外界条件的影响，特别是模拟部分各种参数都必须做到精确。能够顺利完成这次课程，我们都好高兴。学生（签名）： 年 月 日诚信承诺本人郑重声明所呈