本發(fā)明涉及人體紅外控制領(lǐng)域，具體涉及一種熱釋電紅外控制芯片。

背景技術(shù)：

熱釋電傳感器(pir)能夠探測微弱的人體紅外線信號，可廣泛應(yīng)用于人體探測應(yīng)用領(lǐng)域。例如：樓道燈自動照明控制、自動沖水以及防盜報警等領(lǐng)域。傳感器輸出的信號過于微弱，并且有很多干擾信號，因此需要后級電路對pir傳感器輸出信號進(jìn)行放大和濾波處理，放大有用信號、抑制無用信號；同時內(nèi)置比較器，自動判別信號強(qiáng)度；內(nèi)置定時，實現(xiàn)“人來燈亮，人走燈滅”等功能。

傳統(tǒng)的模擬pir處理電路內(nèi)置兩級運算放大器，通過外接電阻、電容構(gòu)成的二階帶通濾波器將pir信號進(jìn)行濾波、放大處理。濾波放大后的信號如果大于閾值電壓將產(chǎn)生觸發(fā)信號，進(jìn)而啟動延遲計數(shù)功能模塊。由于人體運動信號頻率較低，帶通濾波器所需要的外圍電阻，特別是電容通常采用的是大容量的電解電容，無法進(jìn)行集成，傳統(tǒng)方案功耗也較大，外圍器件較多，占用pcb面積較大，成本較高，因此有必要進(jìn)行深入研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提供了一種功耗低、且抗干擾性強(qiáng)的熱釋電紅外控制芯片。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種熱釋電紅外控制芯片，包含芯片本體，芯片本體上設(shè)有芯片電源引腳、人體紅外信號輸入引腳、芯片接地引腳、觸發(fā)引腳、時間連接引腳、模式選擇引腳與輸出引腳；在芯片本體內(nèi)設(shè)有放大單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、帶通數(shù)字濾波器、閾值基準(zhǔn)單元、帶隙基準(zhǔn)單元、多位數(shù)值比較器、狀態(tài)控制單元、固定頻率振蕩器、定時單元、遲滯比較器以及驅(qū)動模塊；所述帶隙基準(zhǔn)單元的輸入與芯片電源引腳相連，用于將外部直流供電轉(zhuǎn)換為芯片內(nèi)放大單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、帶通數(shù)字濾波器、多位數(shù)值比較器、狀態(tài)控制單元、定時單元、遲滯比較器及驅(qū)動模塊的所需用電；所述閾值基準(zhǔn)單元包含固定大小且有多位的數(shù)字單元，用作帶通數(shù)字濾波器的輸出比較基準(zhǔn)；所述狀態(tài)控制單元包含有狀態(tài)輸入端、使能端與輸出端，其中一個狀態(tài)輸入端與模式選擇引腳直接相連；放大單元的輸入端與人體紅外信號輸入引腳相連，用于放大所連接外部pir傳感器采集的傳感信號；放大單元的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、帶通數(shù)字濾波器順序連接，帶通數(shù)字濾波器的輸出通過多位數(shù)值比較器與閾值基準(zhǔn)單元相比較；遲滯比較器的輸入與觸發(fā)引腳相連，其輸出與狀態(tài)控制單元的使能端相連；模式選擇引腳與狀態(tài)控制單元的狀態(tài)輸入端相連；定時單元的輸入與時間連接引腳相連，其輸出與狀態(tài)控制單元的狀態(tài)輸入端相連；定時單元還包含觸發(fā)端，用于啟動定時，定時單元的觸發(fā)端與多位數(shù)值比較器的輸出端相連；固定頻率振蕩器用作芯片本體內(nèi)部的最小時間參照基準(zhǔn)，與定時單元和/或狀態(tài)控制單元相連；所述狀態(tài)控制單元的輸出端與驅(qū)動模塊的輸入相連，在狀態(tài)控制單元接到多位數(shù)值比較器的輸出后觸發(fā)驅(qū)動模塊維持高電平輸出，再接到定時單元的延遲輸出后轉(zhuǎn)為低電平輸出。

本發(fā)明通過在芯片本體內(nèi)將pir信號傳感器獲取的傳感信號經(jīng)過放大單元放大后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將模擬信號改為數(shù)字信號，并通過數(shù)字濾波器實現(xiàn)濾波，從而避免了模擬方法濾波時所需要的大電容，有效的減小了電路部件體積及pcb占用面積，并且通過數(shù)字濾波器能好的濾除干擾雜波，輸出更穩(wěn)定；通過定時單元的設(shè)計，可以根據(jù)需要輸出所需時間長短的高電平，并驅(qū)動外部電路如繼電器或led或其他所需驅(qū)動電路，使用靈活。通過觸發(fā)引腳可外接光敏元件，如光敏電阻與普通電阻構(gòu)成的電阻分壓器，從而便于實現(xiàn)根據(jù)不同照度而自動觸發(fā)或切換控制模塊的使能端控制電平，進(jìn)而實現(xiàn)對應(yīng)白天黑夜或不同照度的工作狀態(tài)控制輸出；遲滯比較器由于其上下限存在一定的差值，能夠有效避免外部干擾，穩(wěn)定性更好。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

⑴、采用數(shù)字技術(shù)，功耗低，大幅延長電池使用壽命；

⑵、集成度高，采用的外部構(gòu)件數(shù)量少，整體結(jié)構(gòu)小，易于小型化設(shè)計；

⑶、抗干擾性強(qiáng)，工作更穩(wěn)定可靠；

⑷、延遲時間方便調(diào)節(jié)，更換芯片時間連接引腳所連rc電阻電容即可；

⑸、內(nèi)置放大單元，可與多種pir傳感器匹配，適用性廣；

⑹、觸發(fā)模式可選單次觸發(fā)或重復(fù)觸發(fā)，使用靈活。

附圖說明

圖1為實施例的原理結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為實施例的使用電路連接示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)一步說明。

一種熱釋電紅外控制芯片，呈sop貼片8腳封裝形式，如圖1所示，各引腳分別為芯片電源引腳vdd、人體紅外信號輸入引腳pirin、芯片接地引腳gnd、觸發(fā)引腳cds、時間連接引腳tci、模式選擇引腳mode、第一輸出引腳output1與第二輸出引腳output2；在芯片本體內(nèi)設(shè)有自動增益放大單元amp、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元adc、0.4hz～7hz帶通數(shù)字濾波器、閾值基準(zhǔn)單元、帶隙基準(zhǔn)單元、多位數(shù)值比較器、狀態(tài)控制單元、固定頻率振蕩器、定時單元、遲滯比較器以、第一驅(qū)動單元及第二驅(qū)動單元；所述帶隙基準(zhǔn)單元的輸入與芯片電源引腳vdd相連，用于將外部直流供電轉(zhuǎn)換為芯片內(nèi)自動增益放大單元amp、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元adc、0.4hz～7hz帶通數(shù)字濾波器、多位數(shù)值比較器、狀態(tài)控制單元、定時單元、遲滯比較器、第一驅(qū)動單元及第二驅(qū)動單元的所需用電；所述閾值基準(zhǔn)單元包含固定大小且有多位的數(shù)字單元，用作帶通數(shù)字濾波器的輸出比較基準(zhǔn)；所述狀態(tài)控制單元包含有狀態(tài)輸入端、使能端與輸出端，其中一個狀態(tài)輸入端與模式選擇引腳mode相連，當(dāng)模式選擇引腳mode輸入高電平時，則在定時單元工作過程中，狀態(tài)控制單元接收的觸發(fā)信號同樣有效，且定時單元重新計時，為重復(fù)觸發(fā)狀態(tài)；當(dāng)模式選擇引腳mode輸入低電平時，則在定時單元工作過程中，狀態(tài)控制單元接收的觸發(fā)信號不再有效，為單次觸發(fā)狀態(tài)；自動增益放大單元amp的輸入端與人體紅外信號輸入引腳pirin相連，用于放大所連接外部pir傳感器采集的傳感信號，且自動增益放大單元amp自動調(diào)節(jié)的增益倍數(shù)，可避免輸入信號出現(xiàn)放大倍數(shù)過大或過小呈如削頂或缺少動態(tài)的平緩輸出之類的失真，從而影響精確控制；自動增益放大單元amp的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、0.4hz～7hz帶通數(shù)字濾波器順序連接，0.4hz～7hz帶通數(shù)字濾波器的輸出通過多位數(shù)值比較器與閾值基準(zhǔn)單元相比較，當(dāng)多位數(shù)值比較器比對0.4hz～7hz帶通數(shù)字濾波器的輸出值大于閾值基準(zhǔn)單元數(shù)值時，則輸出觸發(fā)信號；遲滯比較器的輸入與觸發(fā)引腳cds相連，其輸出與狀態(tài)控制單元的使能端相連；模式選擇引腳mode與狀態(tài)控制單元的狀態(tài)輸入端相連；定時單元的輸入與時間連接引腳tci相連，其輸出與狀態(tài)控制單元的狀態(tài)輸入端相連；定時單元還包含觸發(fā)端，用于啟動定時，定時單元的觸發(fā)端與多位數(shù)值比較器的輸出端相連；固定頻率振蕩器用作芯片本體內(nèi)部的最小時間參照基準(zhǔn)，與定時單元和/或狀態(tài)控制單元相連；所述固定頻率振蕩器的振蕩頻率為64k赫茲；一方面提供秒級較長的時間已經(jīng)足夠，另一方面，避免過高的頻率帶來不必要的emi干擾問題；所述狀態(tài)控制單元的輸出端與第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元的輸入相連，在狀態(tài)控制單元接到多位數(shù)值比較器的輸出后觸發(fā)第一驅(qū)動單元和/或第二驅(qū)動單元維持高電平輸出，再接到定時單元的延遲輸出后轉(zhuǎn)為低電平輸出；所述第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元包含有mos管或三極管，以增大狀態(tài)控制單元的帶負(fù)載能力；所述定時單元包含1.8秒固定延時單元、rc波形發(fā)生振蕩器與計數(shù)器，其中，決定振蕩頻率或振蕩周期的rc波形發(fā)生振蕩器的rc電阻電容結(jié)構(gòu)以外部電路連接方式，通過時間連接引腳tci與rc波形發(fā)生振蕩器相連；計數(shù)器與rc波形發(fā)生振蕩器的輸出相連；1.8秒固定延時單元的輸入與固定頻率振蕩器相連，其輸出與計數(shù)器相連；計數(shù)器的輸出與狀態(tài)控制單元的輸入相連。通過1.8秒固定延時單元的延時，能夠有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的電源波動引起的各種干擾；時間連接引腳tci輸入一個周期脈沖，則計數(shù)器在被觸發(fā)后開始計數(shù)1，計數(shù)器設(shè)定滿溢輸出，如為49152，則在419152個周期脈沖后計數(shù)器滿溢輸出至狀態(tài)控制器；由于計數(shù)器的存在及倍乘的關(guān)系，使得外部與時間連接引腳tci相連的rc電阻電容結(jié)構(gòu)可以選擇小值元件，特別是電容，可以選擇0603等規(guī)格的貼片電容，進(jìn)一步的減小整體電路結(jié)構(gòu)；所述閾值基準(zhǔn)單元、多位數(shù)值比較器、狀態(tài)控制單元、定時單元均包含數(shù)字邏輯電路或由中央控制單元集成實現(xiàn)；其中，中央控制單元可基于單片機(jī)內(nèi)核實現(xiàn)，此為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。

在使用時，如圖2所示，電阻r3與電容c2串聯(lián)連接在電源vdd與地之間，電容c2與電阻r3的連接端與時間連接引腳tci相連；模式選擇引腳mode選擇連接vdd，即選擇高電平重復(fù)觸發(fā)狀態(tài)模式；如需要，也可以選擇直接接地。電阻r4與光敏電阻r5組成的電阻分壓器連接在vdd供電端與地端之間，其分壓端與觸發(fā)引腳cds相連；人體紅外傳感器sensor1通過電阻r1、電容c1、電阻r2組成的初步濾波網(wǎng)絡(luò)后與人體紅外信號輸入引腳pirin相連。芯片的第一輸出引腳output1接限流電阻r6及驅(qū)動三極管t1的基極，并通過驅(qū)動三極管t1驅(qū)動繼電器j1的線圈，d1為保護(hù)二極管；此為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述；實際使用時，也可根據(jù)情況，選擇第二輸出引腳output2連接led驅(qū)動發(fā)光，增加使用靈活性；由圖可見，外部所用零件數(shù)量少，非常便于小型化設(shè)計或與其他芯片組合封裝。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。