基于51单片机的热释电红外的安防系统设计

（2） 带通滤波器

由于探测器输出的有用信号集中在0.1～10Hz 范围内， 因此， 需要设计滤波器截取该段频率范围内的脉冲信号， 滤除带外噪声， 以降低系统的误报率。本设计中，采用RC 低通滤波器和高通滤波器组成0.16～16Hz的一阶带通滤波器，电路设计如图3。其中，R10 和C3 组成低通滤波器， C 1 和R 1 1 组成高通滤波器。根据公式12fpRC= 可得带通滤波器的上下限频率为fL=0.16Hz,fH=16Hz。

图3 0.16～16Hz 带通滤波器及差分放大电路

（3） 差分放大

虽然经过上述带通滤波器可以抑制带外噪声，但传感器输出的脉冲信号只有1mV,在有用信号（差模信号）里还不可避免的会夹杂比有用信号大得多的共模信号干扰，将有用信号淹没，若不把这些信号进一步剔除，直接放大后送给单片机判断， 则差模信号被放大的同时，共模干扰也被同步放大， 无法加以区分。因此， 需要先通过差分电路抑制共模信号、放大差模信号，保证后续电路的正确检测。系统采用价格低廉的LM324 组成，如图3 虚线框所示。根据叠加定理不难得到， 当R 1= R 5 ,R 2=R 6 时， 差分放大器的输出为：

上式中，Vo 只与输入端的信号差值和R2/R1有关， 放大倍数取决于R2/R1的值，在本系统中，第一级放大20倍。

（4） 二级放大

第一级中主要是抑制共模信号，因此不可能有很大的放大倍数， 本系统中， 放大器要完成从1 m V 到4 V 信号的转换，需要放大4000 倍。在第一级中已经放大20倍，本级需要放大200 倍，由R4/R3的值决定。电路如图4。

图4 二级放大和阻抗变换电路

其中， 第一级运放实现200 倍放大， 第二级是电压跟随器， 以实现阻抗变换功能。

（5） 门限比较

当人体从传感器前走过时，会随着与传感器的夹角不同而输出强弱变化的脉冲信号， 因而， 需要设定一个门限值， 当信号大于门限值时， 输出一个脉冲信号。系统采用双门限电路，如图5 所示。上下门限分别设置为3.75V 和1.25V。两个二极管可以实现稳定的输出。

图5 门限比较器