基于51單片機的熱釋電紅外的安防系統(tǒng)設(shè)計

（2） 帶通濾波器

由于探測器輸出的有用信號集中在0.1～10Hz 范圍內(nèi)， 因此， 需要設(shè)計濾波器截取該段頻率范圍內(nèi)的脈沖信號， 濾除帶外噪聲， 以降低系統(tǒng)的誤報率。本設(shè)計中，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只有1mV,在有用信號（差模信號）里還不可避免的會夾雜比有用信號大得多的共模信號干擾，將有用信號淹沒，若不把這些信號進一步剔除，直接放大后送給單片機判斷， 則差模信號被放大的同時，共模干擾也被同步放大， 無法加以區(qū)分。因此， 需要先通過差分電路抑制共模信號、放大差模信號，保證后續(xù)電路的正確檢測。系統(tǒng)采用價格低廉的LM324 組成，如圖3 虛線框所示。根據(jù)疊加定理不難得到， 當R 1= R 5 ,R 2=R 6 時， 差分放大器的輸出為：

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

（4） 二級放大

第一級中主要是抑制共模信號，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 信號的轉(zhuǎn)換，需要放大4000 倍。在第一級中已經(jīng)放大20倍，本級需要放大200 倍，由R4/R3的值決定。電路如圖4。

圖4 二級放大和阻抗變換電路

其中， 第一級運放實現(xiàn)200 倍放大， 第二級是電壓跟隨器， 以實現(xiàn)阻抗變換功能。

（5） 門限比較

當人體從傳感器前走過時，會隨著與傳感器的夾角不同而輸出強弱變化的脈沖信號， 因而， 需要設(shè)定一個門限值， 當信號大于門限值時， 輸出一個脈沖信號。系統(tǒng)采用雙門限電路，如圖5 所示。上下門限分別設(shè)置為3.75V 和1.25V。兩個二極管可以實現(xiàn)穩(wěn)定的輸出。

圖5 門限比較器