原標(biāo)題：無(wú)線紅外探測(cè)器硬件設(shè)計(jì)方案

基于STC15W204S單片機(jī)+BISS0001熱釋電紅外傳感器+HT7530穩(wěn)壓芯片實(shí)現(xiàn)無(wú)線紅外探測(cè)器硬件設(shè)計(jì)方案

一、引言

無(wú)線紅外探測(cè)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(jī)、BISS0001熱釋電紅外傳感器和HT7530穩(wěn)壓芯片的無(wú)線紅外探測(cè)器硬件設(shè)計(jì)方案。該方案通過(guò)合理的電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了低功耗、高可靠性的紅外探測(cè)和報(bào)警功能。

二、主控芯片型號(hào)及作用

2.1 主控芯片型號(hào)：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(jī)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(diǎn)，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(gè)，便于布局和連接。

2.2 主控芯片的作用

STC15W204S單片機(jī)在無(wú)線紅外探測(cè)器中扮演核心控制器的角色。其主要作用包括：

1. 信號(hào)處理：接收來(lái)自BISS0001熱釋電紅外傳感器的紅外報(bào)警信號(hào)，并進(jìn)行處理。

2. 報(bào)警輸出：根據(jù)處理結(jié)果，通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送報(bào)警信號(hào)至報(bào)警主機(jī)。

3. 電源管理：監(jiān)控電池電壓，實(shí)現(xiàn)電池低壓檢測(cè)功能。

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

三、熱釋電紅外傳感器型號(hào)及作用

3.1 傳感器型號(hào)：BISS0001

BISS0001是一款熱釋電紅外傳感器的專用芯片，由運(yùn)算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延時(shí)時(shí)間定時(shí)器、時(shí)間定時(shí)器及參考電壓源等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路。該芯片能夠檢測(cè)人體或動(dòng)物發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。

3.2 傳感器的作用

BISS0001熱釋電紅外傳感器在無(wú)線紅外探測(cè)器中的主要作用包括：

1. 紅外探測(cè)：通過(guò)熱釋電效應(yīng)檢測(cè)人體或動(dòng)物的紅外輻射。

2. 信號(hào)放大：內(nèi)置兩級(jí)運(yùn)算放大器，將微弱的紅外信號(hào)放大至單片機(jī)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(bào)警信號(hào)。

四、穩(wěn)壓芯片型號(hào)及作用

4.1 穩(wěn)壓芯片型號(hào)：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(diǎn)，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(wú)線紅外探測(cè)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(jī)和傳感器供電。

2. 電壓穩(wěn)定：確保單片機(jī)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(jì)方案

5.1 電源設(shè)計(jì)

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

• 電池夾：J3連接9V電池。

• 波動(dòng)開(kāi)關(guān)：J4作為電源開(kāi)關(guān)，控制紅外傳感器的開(kāi)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(dòng)紅外探測(cè)設(shè)計(jì)

被動(dòng)紅外探測(cè)部分采用BISS0001熱釋電紅外傳感器。具體設(shè)計(jì)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(yùn)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(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端和同相輸入端。

• 1OUT：第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端。

• 2IN-：第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端。

• 2OUT：第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端。

• VC：觸發(fā)禁止端，當(dāng)VC<VR時(shí)禁止觸發(fā)，當(dāng)VC>VR時(shí)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(shí)可使用定時(shí)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(shí)允許重復(fù)觸發(fā)，當(dāng)A=“0”時(shí)不可重復(fù)觸發(fā)。

• VO：控制信號(hào)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(shí)為有效觸發(fā)。

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

• 紅外熱釋電路：

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

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

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

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

• OV腳為BISS0001的信號(hào)輸出腳，通過(guò)R18和Q5將信號(hào)輸給單片機(jī)處理。

5.3 MCU主控設(shè)計(jì)

MCU主控部分采用STC15W204S單片機(jī)。具體設(shè)計(jì)如下：

• 電源輸入：?jiǎn)纹瑱C(jī)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(jī)的電源指示燈電路，LED的負(fù)極接GND，單片機(jī)的P5.5輸出高電平時(shí)LED亮，輸出低電平時(shí)LED滅。

• 防拆功能：S1和R14組成產(chǎn)品的防拆功能，防拆開(kāi)關(guān)按下去時(shí)S1的1腳和2腳連接，單片機(jī)的P3.3是高電平；如果防拆開(kāi)關(guān)松開(kāi)，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(bào)警信號(hào)輸入腳，采用下降沿觸發(fā)。

• 無(wú)線信號(hào)發(fā)射：P3.2為OOK無(wú)線信號(hào)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(jì)中未使用。

5.4 電池低壓檢測(cè)設(shè)計(jì)

電池低壓檢測(cè)部分用于監(jiān)控電池電壓，確保在電池電量不足時(shí)及時(shí)報(bào)警。具體設(shè)計(jì)如下：

• 低壓檢測(cè)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(cè)：當(dāng)電池電壓降低至6V左右時(shí)，Q1基極的電壓不足以使Q1導(dǎo)通，Q2的基極通過(guò)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(cè)中斷。

5.5 無(wú)線發(fā)射設(shè)計(jì)

無(wú)線發(fā)射部分采用OOK（On-Off Keying）調(diào)制方式，將報(bào)警信號(hào)通過(guò)無(wú)線發(fā)送給WIFI報(bào)警主機(jī)。具體設(shè)計(jì)如下：

• 無(wú)線發(fā)射電路：利用市場(chǎng)上的無(wú)線發(fā)射IC實(shí)現(xiàn)，涉及的知識(shí)較多，篇幅較長(zhǎng)，此處不再詳細(xì)介紹。

• 報(bào)警信號(hào)傳輸：當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到人體或動(dòng)物的紅外輻射時(shí)，輸出高電平報(bào)警信號(hào)至單片機(jī)。單片機(jī)通過(guò)無(wú)線發(fā)射電路將報(bào)警信號(hào)發(fā)送給WIFI報(bào)警主機(jī)，最終通知用戶或管理處。