红外人体感应开关电路的设计

用热释电红外探头并对探头接收到的微弱信号加以放大，然后驱动继电器，可以制成热释电人 体感应开关。它可应用于电灯的节能自动开关、自动门、安全防护、防盗等设备中。人体会发射特 定波长红外线. 用专门设计的传感器就可以针对性的检测这种红外线的存在与否，当人体红外线照 射到传感器上后，因热释电效应将向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生控制信号。这种 专门设计的探头只对波长为 10μm 左右的红外辐射敏感，人体都有恒定的体温，一般在 37 度，会 发射 10um 左右的特定波长红外线，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。探头内包含两 个互相串联或并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元 件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测区 域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同， 热释电也不同，不能抵消，于是输出检测信号。人体是一特定波长红外线的发射体，由红外传感器 检测到这种红外线的变化并予以放大选频处理后，可以推动适当的负载，此乃人体红外自动开关。 这一检测技术较之超声、哑声、微波方式更为灵敏与准确。它要求 PIR 热释电人体红外传感器的信 号放大处理电路有很高的灵敏度并要能准确鉴别生物体与非生物体的运动，使误动作率降到最低。 且体积小，自耗电微少。采用热释电红外传感器及专用单片集成电路构成的这种开关能成为人到灯 亮、人走灯灭。它安装方便，可直接替换面板式开关，无需改动市电线路。
III
陕西理工学院毕业设计
1.引言
随着现代化的发展，工业、农业、商业、教育等等行业的用电量都大幅度增加，在这种情况下 电能的浪费成为人们普遍关注的问题。一个优秀的照明系统不仅可以提升照明环境的品质，还要做 到充分利用和节约能源。目前功能型开关在人们的生产和生活中起着重要作用，市面上各类自动断 电开关和声控开关应用比较广泛，但是随着人们对生态环境的重视，这些开关电路已经不能满足人 们的需要，这就要求更加节能和环保的自动照明控制产品的出现，以满足人们对高质量生活的需求。
Tutor:：Wu Yan
Abstract：Infrared sensor switch circuit by the infrared sensor, microprocessor control circuit, LED control circuit
and associated control and management software. Human infrared rays emitted through the Fresnel filter infrared sensors to gather enhanced source pyroelectric element made of induction heads lose charge balance upon receipt of infrared radiation temperature changes to the outward charge, follow-up IC integrated circuit is to generate the light signal inspection process. When adding the sensor to the control circuit working environment, in the light of weak intensity environment, 4-5m place proximity switch, inductive source receives infrared signals emitted by the human body through the human body, and circuit switched point bright lighting appliances, lasts about 8s extinguished. The results show that, in the needing light conditions, this switch can be a convenient stop start, fly in the ointment is blocked by a sensor head will not work properly.
指导教师：吴燕
[Leabharlann Baidu要]红外线人体感应开关电路由红外传感器、单片机控制电路、LED 控制电路及相关的控制管理软件组成。
人体发射的红外线经过菲涅尔滤光片增强后聚集到采用热释电元件制成的红外感应源上，感应头在接收到人体红外 辐射温度发生变化时经检验处理即可产生光照信号。当开关电路在需要照明的环境下，距离感应开关 4-5m 的地方， 一旦有人体经过，开关电路接通并点亮照明用具，持续 8s 左右熄灭。美中不足的是，感应头一经遮挡就无法正常工 作。
[关键词]热释电；红外感应器；菲涅尔透镜
I
The design of induction switch with infrared ray of human body
Liu Yan
(Grade 2012,Class 2,Major of Communication Engineering,School of Physics and Telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723003,Shaanxi)
2.1 方案论证与选择.....................................................................................2 2.2 红外传感器.............................................................................................2
目前关于来电断电开关的研究涉及主要两个方面：一是直接利用开关的串并联关系再加上继电 器的作用实现停电后来电自动断电功能，该方案成本较低，但是开关体积较大;二是运用数字电路进 行编程实现自动断电，开关性能稳定，体积较小，但成本较高。国内外对红外感应开关的研究比较 成熟，一般采用 BISS0001、 CSC9803 等芯片来处理接收的红外感应信号，这些芯片功能强大但芯 片管脚较多，外围电路接法比较复杂。虽然以上两种开关在国内都已经有了一些相关的发明专利， 但目前尚没出现将两种功能结合的节能开关。于是我们设计出了一种集上述两种开关功能于一身的 红外线来电断电自动节能开关，利用继电器实现来电断电功能，并用 STC89C52 芯片处理红外感应 信号，使得开关体积较小、成本较低；填补国内在这一领域的空白，响应节能号召。这种开关可以 用在学生寝室、家庭等场所。
Key Words: Pyroelectric; infrared sensor; Fresnel len
II
目录
1.引言........................................................................................................... 1 2.硬件系统分析与设计...............................................................................2
2.2.1 人体红外线传感器的基本结构和原理......................................2 2.2.2 红外线传感器的优缺点............................................................. 5 2.2.3 人体感应模块电路..................................................................... 5 2.3 STC89C52 单片机最小系统.................................................................. 6 2.4 LCD1602 显示屏.....................................................................................8 2.5 红外人体感应开关系统电路............................................................. 10 3.软件系统设计......................................................................................... 12 3.1 软件开发环境的介绍....................................................................... 12 3.1.1 Keil μVision4 介绍............................................................. 12 3.1.2 Proteus 软件介绍.................................................................... 12 3.2 程序设计..............................................................................................13 3.3 系统软件测试......................................................................................14 4. 电路制作与调试...................................................................................16 4.1 电路制作............................................................................................ 16 4.1.1 电子电路的静电保护................................................................. 16 4.1.2 元件的焊接................................................................................. 16 4.2 电路调试...............................................................................................16 5.总结与展望............................................................................................. 18 致谢............................................................................................................. 19 参考文献..................................................................................................... 20 附录 A 英文文献原文................................................................................21 附录 B 英文文献译文................................................................................27 附录 C 红外人体感应开关电路源程序................................................... 33 附录 D 元器件清单....................................................................................37
毕业设计（论文）
题目 学生姓名 所在学院 专业班级 指导教师 完成地点
红外人体感应开关电路的设计
刘燕
学号 1213024049
物理与电信工程学院
通信工程专业 1202 班
吴燕
物理与电信工程学院通信工程实验室
2016 年 06 月 05 日
红外线人体感应开关电路的设计
刘燕
（陕西理工学院 物理与电信工程学院 通信工程专业 1202 班 陕西 汉中 723003）