原標(biāo)題：無線紅外探測器硬件設(shè)計方案

基于STC15W204S單片機+BISS0001熱釋電紅外傳感器+HT7530穩(wěn)壓芯片實現(xiàn)無線紅外探測器硬件設(shè)計方案

一、引言

無線紅外探測器在智能家居、安防監(jiān)控等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本文詳細(xì)介紹了一種基于STC15W204S單片機、BISS0001熱釋電紅外傳感器和HT7530穩(wěn)壓芯片的無線紅外探測器硬件設(shè)計方案。該方案通過合理的電路設(shè)計，實現(xiàn)了低功耗、高可靠性的紅外探測和報警功能。

二、主控芯片型號及作用

2.1 主控芯片型號：STC15W204S

STC15W204S是宏晶科技（STC Microelectronics）推出的一款高性能微控制器（MCU）單片機芯片。該芯片采用先進(jìn)的STC-ISP技術(shù)，具備高速、低功耗、高可靠性等特點，廣泛應(yīng)用于各類嵌入式系統(tǒng)中。STC15W204S的封裝形式為SOP16，引腳數(shù)量為16個，便于布局和連接。

2.2 主控芯片的作用

STC15W204S單片機在無線紅外探測器中扮演核心控制器的角色。其主要作用包括：

1. 信號處理：接收來自BISS0001熱釋電紅外傳感器的紅外報警信號，并進(jìn)行處理。

2. 報警輸出：根據(jù)處理結(jié)果，通過無線模塊發(fā)送報警信號至報警主機。

3. 電源管理：監(jiān)控電池電壓，實現(xiàn)電池低壓檢測功能。

4. 防拆功能：檢測防拆開關(guān)的狀態(tài)，防止探測器被非法拆卸。

三、熱釋電紅外傳感器型號及作用

3.1 傳感器型號：BISS0001

BISS0001是一款熱釋電紅外傳感器的專用芯片，由運算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延時時間定時器、時間定時器及參考電壓源等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。該芯片能夠檢測人體或動物發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。

3.2 傳感器的作用

BISS0001熱釋電紅外傳感器在無線紅外探測器中的主要作用包括：

1. 紅外探測：通過熱釋電效應(yīng)檢測人體或動物的紅外輻射。

2. 信號放大：內(nèi)置兩級運算放大器，將微弱的紅外信號放大至單片機可處理的范圍。

3. 觸發(fā)控制：根據(jù)設(shè)定的觸發(fā)條件，輸出高電平報警信號。

四、穩(wěn)壓芯片型號及作用

4.1 穩(wěn)壓芯片型號：HT7530

HT7530是一款低壓差穩(wěn)壓器（LDO），封裝形式為SOT-89。該芯片具有輸入電壓范圍寬（最高可達(dá)28V）、輸出電流大（最大100mA）、輸出電壓穩(wěn)定（3V）等特點，適用于各種低功耗嵌入式系統(tǒng)。

4.2 穩(wěn)壓芯片的作用

HT7530穩(wěn)壓芯片在無線紅外探測器中的主要作用包括：

1. 電壓轉(zhuǎn)換：將9V電池電壓轉(zhuǎn)換為3V，為單片機和傳感器供電。

2. 電壓穩(wěn)定：確保單片機和傳感器在穩(wěn)定的電壓下工作，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

五、硬件設(shè)計方案

5.1 電源設(shè)計

電源設(shè)計是無線紅外探測器的關(guān)鍵部分。本設(shè)計采用一顆DC9V電池作為供電電源，通過HT7530穩(wěn)壓芯片將9V電壓轉(zhuǎn)換為3V，為單片機和傳感器供電。具體電路設(shè)計如下：

• 電池夾：J3連接9V電池。

• 波動開關(guān)：J4作為電源開關(guān)，控制紅外傳感器的開關(guān)。

• 濾波電容：C11和C12為穩(wěn)壓前端濾波電容，C13和C15為穩(wěn)壓后端濾波電容，確保輸出電壓穩(wěn)定。

• 穩(wěn)壓芯片：HT7530提供100mA的輸出電流，封裝為SOT-89。

5.2 被動紅外探測設(shè)計

被動紅外探測部分采用BISS0001熱釋電紅外傳感器。具體設(shè)計如下：

• 腳位功能：

• VDD：工作電源正端，范圍為3~5V。

• VSS：工作電源負(fù)端，一般接0V。

• 1B：運算放大器偏置電流設(shè)置端，經(jīng)RB接VSS端，RB取值為1MΩ左右。

• 1IN-、1IN+：第一級運算放大器的反相輸入端和同相輸入端。

• 1OUT：第一級運算放大器的輸出端。

• 2IN-：第二級運算放大器的反相輸入端。

• 2OUT：第二級運算放大器的輸出端。

• VC：觸發(fā)禁止端，當(dāng)VC<VR時禁止觸發(fā)，當(dāng)VC>VR時允許觸發(fā)，VR≈0.2VDD。

• VRF：參考電壓及復(fù)位輸入端，一般接VDD，接“0”時可使用定時器復(fù)位。

• A：可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)端，當(dāng)A=“1”時允許重復(fù)觸發(fā)，當(dāng)A=“0”時不可重復(fù)觸發(fā)。

• VO：控制信號輸出端，由V5的上跳變沿觸發(fā)使VO從低電平跳變到高電平時為有效觸發(fā)。

• 觸發(fā)鎖定時間：通過外部電路調(diào)整，如R15、R16、C3和J2連接BISS0001的5、6腳實現(xiàn)觸發(fā)鎖定時間的定時。

• 紅外熱釋電路：

• PIR1為熱釋電紅外傳感器，電源輸入端通過C13、R30、C17、C18、R31組成電源電路，并加入多重濾波以防止誤報。

• 信號輸出端通過C8濾波，R25和R26將電源信號放大，并輸入到BISS0001的14腳。

• 第一級放大電路由BISS0001內(nèi)部的OP1構(gòu)成，信號從16腳輸出。

• 第二級放大電路由OP2構(gòu)成，信號從13腳輸入，經(jīng)過C14、R29、S3（10K溫敏電阻）放大后輸出。

• OV腳為BISS0001的信號輸出腳，通過R18和Q5將信號輸給單片機處理。

5.3 MCU主控設(shè)計

MCU主控部分采用STC15W204S單片機。具體設(shè)計如下：

• 電源輸入：單片機的6腳為電源輸入腳，C1為電源濾波電容。

• 接地：8腳為GND，直接接地線。

• 電源指示燈：R8和LED1組成單片機的電源指示燈電路，LED的負(fù)極接GND，單片機的P5.5輸出高電平時LED亮，輸出低電平時LED滅。

• 防拆功能：S1和R14組成產(chǎn)品的防拆功能，防拆開關(guān)按下去時S1的1腳和2腳連接，單片機的P3.3是高電平；如果防拆開關(guān)松開，1腳和3腳連接，P3.3變?yōu)榈碗娖健?/span>

• 紅外感應(yīng)接收：P3.6為紅外感應(yīng)報警信號輸入腳，采用下降沿觸發(fā)。

• 無線信號發(fā)射：P3.2為OOK無線信號發(fā)射輸出腳，K0、K1、K2、K3為OOK數(shù)據(jù)碼調(diào)整控制，在本設(shè)計中未使用。

5.4 電池低壓檢測設(shè)計

電池低壓檢測部分用于監(jiān)控電池電壓，確保在電池電量不足時及時報警。具體設(shè)計如下：

• 低壓檢測電路：+9V為電池供電電壓，VCC為系統(tǒng)供電電壓3V。

• 電阻分壓：R1和R9的阻值是固定的，根據(jù)電阻分壓原理，Q1基極的電壓（R1和R9之間）和+9V的電壓成正比。

• 電池低壓檢測：當(dāng)電池電壓降低至6V左右時，Q1基極的電壓不足以使Q1導(dǎo)通，Q2的基極通過R10的上拉使Q2導(dǎo)通，low_vot端的電平變?yōu)榈碗娖?，觸發(fā)電池低壓檢測中斷。

5.5 無線發(fā)射設(shè)計

無線發(fā)射部分采用OOK（On-Off Keying）調(diào)制方式，將報警信號通過無線發(fā)送給WIFI報警主機。具體設(shè)計如下：

• 無線發(fā)射電路：利用市場上的無線發(fā)射IC實現(xiàn)，涉及的知識較多，篇幅較長，此處不再詳細(xì)介紹。

• 報警信號傳輸：當(dāng)紅外傳感器檢測到人體或動物的紅外輻射時，輸出高電平報警信號至單片機。單片機通過無線發(fā)射電路將報警信號發(fā)送給WIFI報警主機，最終通知用戶或管理處。