入侵探測裝置的軟硬件設(shè)計

接收部分電路圖如圖3所示。超聲波接收換能器采用328SRl60,其中心頻率亦為32．8士1．0 kHz。由于接收換能器直接接收到的信號比較微弱,首先需要通過運算放大器進行放大。這里使用的運算放大器型號為TLO62,為了配合后面進行檢波,分別組成正相和反相放大電路。檢波電路實際上使用了雙向模擬開關(guān)芯片4066,利用超聲波發(fā)送的驅(qū)動信號作為檢波的參考信號,即由RB3控制4066的模擬開關(guān)的切換。當RB3電平為高時,連通正相放大電路;當RB3電平為低時,連通反相放大電路。這相當于把放大之后的信號不停地乘以土1,其切換頻率和超聲波的發(fā)送頻率一樣。設(shè)該頻率為,fo,則模擬開關(guān)所產(chǎn)生的等效信號是頻率為fo,幅值為土1的方波,設(shè)之為uo。則由傅里葉級數(shù)可得uo。的表達式為：

　　,

　　設(shè)接收信號為u1=Usin(2πf1t+π),設(shè)正相和反相放大電路的放大倍數(shù)為A,則通過檢波電路之后的信號u的表達式為：

　　其中,fo。為超聲波發(fā)送信號的頻率,θ0為其初相角,f1為接收到的超聲波信號的頻率,θ1為其初相角,U為其幅值。

　　由于多普勒效應(yīng),如果沒有運動物體反射超聲波,則,fo=f1;一旦有運動物體反射超聲波,則fo一f1≠O。雖然fo和f1都比較大,但是由人體運動所產(chǎn)生的頻差,即,fo一fl的絕對值卻不會太大。由上面的公式推導(dǎo)結(jié)果可以看出,只要經(jīng)過一個低通RC濾波器把高頻信號濾掉,便可以得到由人體運動所產(chǎn)生的特征信號

　　接著通過一個微分器對u’進一步處理,得到變化更加明顯的波形,從而可以有效提高探測靈敏度。再通過帶通濾波器除去無用信號或者干擾信號之后,經(jīng)過比較器輸出波形送至單片機RB5端口,利用單片機的RB口中斷便可以實時處理接收到的脈沖信號。如圖3,調(diào)節(jié)R可以改變電平比較電路的比較電平,從而使該裝置的正面最大探測距離在1～5．5 m可調(diào)。

　　如圖4所示,利用PICl6F628A單片機RA4端口為集電極開路的結(jié)構(gòu)特點,可直接在RA4端口加個上拉電阻,即可方便地實現(xiàn)對照明裝置的控制。PIC系列單片機端口的驅(qū)動能力非常強,能夠直接驅(qū)動LED。當探測到運動物體時,單片機通過RA4端口輸出+12 V電平信號驅(qū)動照明設(shè)備,同時通過RB2端口控制LED閃亮一次。