简易光控防盗报警电路设计

郑州轻工业学院课程设计（论文）任务书题目简易光控防盗报警电路专业：电气工程11-02学号:姓名:主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1．阅读相关科技文献。2．学习protel软件的使用。3．学会整理和总结设计文档报告。4．学习如何查找器件手册及相关参数。技术要求1.要求电路能够通过感应装置，检测出是否有物体接近所要保护的财产。2.要求电路当判定有物体接近时，能够通过声光形式报警3.要求电路当发出警报一段时间后，能够自动喷洒出麻醉剂。4.要求电路可以根据需要，调节喷洒出麻醉剂的等待时间主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003完成期限：2013年06月28日指导教师签章：专业负责人签章：2013年06月28日目录1.概述...................................................................................................12.系统总体方案设...............................................................................22.1设计要求........................................................................................22.2简易光控防盗报警电路的组成框图...................................................23.电路元件介绍...................................................................................33.1电源电路.......................................................................................33.2红外线发射电路............................................................................33.3红外线接收电...............................................................................43.4选频及接收电路.............................................................................53.5声光报警电路...............................................................................53.6时间延迟及麻醉剂电路..................................................................63.7555定时器....................................................................................83.8继电器..........................................................................................103.9LM567........................................................................................113.10电路的工作原理..........................................................................11结论与展望.............................................................................................12参考文献.................................................................................................12附录.........................................................................................................13简易光控防盗报警电路第1页1概述随着数码时代的发展，以后电脑、手机的普及，在加上目前高科技犯罪的案例越来越多，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客。家用报警器将来也会在普通老百姓家里普及，而且前景可观，因为人们的生活水平提高了，安全意识不断的加强，对家庭的防盗也必不可少，所以作为新一代的智能家居安全防盗报警器系统就应运而生，并日益受到广泛的重视和运用。另外，为了进一步规范住宅小区智能化建设，建设部特别制定了智能小区的等级标准，按照其要求智能小区中必须具有安全防范、信息管理、物业管理和信息网络等系统。因此小区安全防范系统建设已逐渐纳入许多小区建设的必备项目中了。随着企业和住宅小区需求的凸现，数字化智能安防当前面临新的发展契机，因此，家庭安防系统在中国乃至全世界都有广阔的前景，必将有很大的发展，并且也将从一线发达城市向内地蔓延开来，安防监控应用已经由城市化建设逐渐向农村普及，形成一个全新的朝阳行业。就目前的发展趋势分析，预计在今后的几年内全世界将有近亿的家庭构建智能、舒适、高效的家居生活，目前60%以上的新房都具有一定的“智能型报警”功能。家庭安防正在成为一个大的产业。它蕴含着巨大的市场潜力！简易光控防盗报警电路第2页2系统总体方案设计2.1设计要求1.要求电路能够通过感应装置，检测出是有物体接近所要保护的财产。2.要求电路当判定有物体接近时，能过通过声光形式报警。3.要求电路当发出警报一段时间T后，能够自动喷洒出麻醉剂。4.要求电路可以根据需要，调节喷洒出麻醉剂的等待时间T。2.2简易光控防盗报警电路的组成框图简易光控防盗报警电路的总体框架图如图2.2.1所示。图2.2.1简易光控报警防盗报警电路的总体框图本试验由红外线发射电路、红外线接收电路，选频及声光报警电路、时间延迟电路，自动喷洒麻醉剂电路和电源电路6部分构成的。简易光控防盗报警电路第3页3单元电路介绍3.1电源电路图3.1.1电源电路电源电路的设计可以采用两种方法来实现：第一种方法是采用电池供电，但需要注意的问题是选择合适电池的指标参数与电路相匹配；第二种方法就是采用上图所示电路。电路直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换为+12V的直流电压。电路中的变压器采用常规的铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，，C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。3.2红外线发射电路图3.2.1红外线发射电路简易光控防盗报警电路第4页本图为总图的第一部分，是红外线发光二极管发射光脉冲，从而使感应物体的靠近。双束红外线发射电路（如图3.2.1）：由集成电路NE555及其外围阻容元件构成一多谐振荡器，频率f＝1.443/〔（R1＋2R）×C1〕，本电路设在1400Hz左右。合上开关SA，发射器就发射出两束相距10cm的调制红外线，照射在红外接收管上，作为报警的信号源。3.3红外线接收电路图3.3.1红外线接收电路本图使红外线接受电路，主要工作点为两个光敏二极管接受一图中发光二极管发射的信号，来判断是否有人靠近。信号接收处理上（如图3.3.1）：两只光电接收管分别接收一束红外光，并将其转化为相同频率的信号电压，经过红外线全频放大电路放大后送入锁相环频率解码集成电路LM567进行选频。简易光控防盗报警电路第5页3.4选频及接收电路图3.4.1选频及接收电路本图主要功能是选频，核心使LM567。红外线接收电路接受的信号经过放大，由此电路选频。选频电路主要由锁相环频率解码器LM567及相关元件组成，其中心频率f＝1/1.1RNCN，改变RN或者CN的数值,可使中心频率改变.当外加在LM567第3引脚上的外来信号频率与选频电路的中心频率一致时,LM567第8引脚便呈低电平,VT3处于截止状态,则后面的电路都处于不工作状态。3.5声光报警电路简易光控防盗报警电路第6页图3.5.1声光报警电路声光报警电路（如图3.5.1），它主要由多谐振荡电路、音频振荡电路及稳压电路组成。当红外发射电路发射出的两束红外线同时被遮断时，接收选频电路失去与中心频率相一致的外来信号，LM567第8引脚立即跳变为高电平，VT3导通，可控硅被触发导通，发光二极管LED点亮，扬声器发出类似警车笛声。如果只有一束红外线被遮断或两束红外线非同时被遮断，则该报警电路不会报警，因此可防止小动物闯入警戒范围内而引起的误报警，提高了其可靠性。3.6时间延迟及麻醉剂电路简易光控防盗报警电路第7页图3.6.1时间延迟及麻醉剂电路图3.6.1中，由NE555组成的左半部电路为时间延迟电路。该电路主要由两部分组成：一是整流和滤波电路；二是由NE555集成电路构成的单稳态电路。前端电路的输出电压V1首先经过二极管D5和D6整流，再经过电容C1滤波，则在NE555集成电路的TREG端产生了触发电平信号。当接收到红外线脉冲时，前端电路输出电压V1经由整流和滤波在TRIG端产生一个高电平信号，由NE555集成电路构成的单稳态电路特性可知，输出端Q输出低电平；当由于人体或者物体的阻隔，没有接收到红外线脉冲时，前端电路没有输出电压V1，则TRIG端输入为零，单稳态电路接收到触发信号，输出端Q输出为高电平并保持一段时间。延迟时间由可变电阻R2和电容C2的数值决定，通过调节可变电阻的大小，可以改变延迟时间的长短，以适合不同场合的应用。该图的右半部分为麻醉剂开关电路。由于电磁阀通过的是大电流、在功率，而直流电源一般无法提供很大的电流和功率，因此电磁阀需要交流供电，从而电路中的开关需要采用继电器电路。而一般NE555集成电路的输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。极管构成的电流放大电路是一种比较典型和简单的电路，其中R21为限流电阻，防止输入电流过大烧毁在极管。VT9为共发射极电路，当输出端Q为高电平时，三极管导通饱和，将输入电流放大倍；当输出端Q输出低电平时，三极管截止，无电流通过。继电器连接VT9的集电极，当有电流驱动时，开关吸合，电磁阀通电，麻醉剂喷洒出；当无电流驱动时，开关断开，电磁阀不通电，没有麻醉剂喷洒出，同时在继电器两端并联一个二极管实现保护。同时电路中加入发光二极管D7作为显示电路，显示是否有麻醉剂喷洒出。简易光控防盗报警电路第8页3.7555定时器一、内部结构及引脚功能555定时器电路是一块介于模与数字电路的一种混合电路，由于这种特殊地位，故555定时电路在报警电路、控制电路得到了广泛的应用。下图为555的内部电路，从图上可以看出，其仅有两个比较器、一个触发器、一个倒相器、放电管和几个电阻构成，由于比较器电路是一个模拟器，而触发器电路为数字电路，故其为混合器件。图3.7.1555定时器内部结构555为一8脚封装的器件，其各引脚的名称和作用如下：1脚—GND,接地脚2脚—TL,低电平触发端3脚—Q,电路的输出端4脚—/RD,复位端