入侵探測(cè)裝置的軟硬件設(shè)計(jì)

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(hào)比較微弱,首先需要通過(guò)運(yùn)算放大器進(jìn)行放大。這里使用的運(yùn)算放大器型號(hào)為T(mén)LO62,為了配合后面進(jìn)行檢波,分別組成正相和反相放大電路。檢波電路實(shí)際上使用了雙向模擬開(kāi)關(guān)芯片4066,利用超聲波發(fā)送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為檢波的參考信號(hào),即由RB3控制4066的模擬開(kāi)關(guān)的切換。當(dāng)RB3電平為高時(shí),連通正相放大電路;當(dāng)RB3電平為低時(shí),連通反相放大電路。這相當(dāng)于把放大之后的信號(hào)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(kāi)關(guān)所產(chǎn)生的等效信號(hào)是頻率為fo,幅值為土1的方波,設(shè)之為uo。則由傅里葉級(jí)數(shù)可得uo。的表達(dá)式為：

　　,

　　設(shè)接收信號(hào)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(guò)檢波電路之后的信號(hào)u的表達(dá)式為：

　　其中,fo。為超聲波發(fā)送信號(hào)的頻率,θ0為其初相角,f1為接收到的超聲波信號(hào)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(méi)有運(yùn)動(dòng)物體反射超聲波,則,fo=f1;一旦有運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的頻差,即,fo一fl的絕對(duì)值卻不會(huì)太大。由上面的公式推導(dǎo)結(jié)果可以看出,只要經(jīng)過(guò)一個(gè)低通RC濾波器把高頻信號(hào)濾掉,便可以得到由人體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的特征信號(hào)

　　接著通過(guò)一個(gè)微分器對(duì)u’進(jìn)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(cè)靈敏度。再通過(guò)帶通濾波器除去無(wú)用信號(hào)或者干擾信號(hào)之后,經(jīng)過(guò)比較器輸出波形送至單片機(jī)RB5端口,利用單片機(jī)的RB口中斷便可以實(shí)時(shí)處理接收到的脈沖信號(hào)。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(cè)距離在1～5．5 m可調(diào)。

　　如圖4所示,利用PICl6F628A單片機(jī)RA4端口為集電極開(kāi)路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可直接在RA4端口加個(gè)上拉電阻,即可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)照明裝置的控制。PIC系列單片機(jī)端口的驅(qū)動(dòng)能力非常強(qiáng),能夠直接驅(qū)動(dòng)LED。當(dāng)探測(cè)到運(yùn)動(dòng)物體時(shí),單片機(jī)通過(guò)RA4端口輸出+12 V電平信號(hào)驅(qū)動(dòng)照明設(shè)備,同時(shí)通過(guò)RB2端口控制LED閃亮一次。