红外遥控报警器—模电课设报告

课程设计说明书课程设计名称：模拟电路课程设计课程设计题目：红外遥控报警器学院名称：南昌航空大学信息工程学院专业：通信工程班级：学号：姓名：评分：教师：2013年3月15日模拟电路课程设计任务书2012－2013学年第2学期第1周－3周注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。题目红外遥控报警器内容及要求①当有人遮挡红外光时发出报警信号，无人遮挡红外光时报警器不工作；②红外发射器，发射频率为30kHz，控制距离≥2m；③报警信号频率800Hz。进度安排第1周：查阅资料，到机房学习仿真软件，确定方案，完成原理图设计及仿真；第2周：领元器件、仪器设备，制作、焊接、调试电路，完成系统的设计；第3周：检查设计结果、撰写课设报告。学生姓名：指导时间：周一、周三、周四下午指导地点：E楼311室任务下达2013年2月25日任务完成2013年3月15日考核方式1.评阅□√2.答辩□3.实际操作□√4.其它□指导教师系（部）主任摘要本次课设课设题目为红外遥控报警器，是以电路为基础，低频电子线路为指导，采用中小规模集成芯片NE555、三极管、红外二极管、蜂鸣器和各种电阻设计而成。该电路工作原理简单，由555芯片经电源产生的自激信号为红外发射二极管提供电压使其发出特定频率红外光，红外接收二极管作为一个开关控制蜂鸣器的响与不响。本报警器可以实现对局部通道的监控报警作用，也可用来对重要物品的保护。通过对报警电路的设计及焊接，最后能够实现它的功能。关键词：红外线自激振荡报警器目录前言...................................................................................................................................1第一章电路设计方案与选择.............................................................................................2第二章系统组成.................................................................................................................32.1红外遥控报警器发射电路....................................................................................32.2红外遥控报警器接收电路....................................................................................3第三章系统原理及电路设计.............................................................................................43.1红外发射电路........................................................................................................43.11工作原理......................................................................................................43.12红外发射部分设计电路图..........................................................................43.2红外接收电路........................................................................................................53.21工作原理......................................................................................................53.22红外接收部分设计电路图..........................................................................5第四章系统元件选择和参数计算.....................................................................................64.1红外发射电路........................................................................................................64.2红外接收电路........................................................................................................6第五章系统调试和结果.....................................................................................................7第六章结论.......................................................................................................................10参考文献..............................................................................................................................111前言红外遥控报警器是一种广泛应用的遥控方式，在室内近距离监控，工业控制，家用电器，医疗等领域得到了大量应用。具有电路设计简单，稳定性好，性价比高，不影响周边环境，不干扰其他电器设备的优点。其体积小、功耗低、功能强、成本低，抗干扰能力强的特点也越来越在智能仪器系统中得到重视。在现在社会中，每个人都对自己的私人财产或者重要文件比较重视，在对贵重物品的保护方法上也越来越严谨。比如说在一个保险箱中，如果加入一个报警器，必然会对保险箱中物品起到一个保护效果。正是因为这种原因，报警器这种小器件也在当前社会中出现的比较广泛。采用红外发射二极管和接收二极管组成的控制系统就可以实现一个红外报警器的功能。2第一章电路设计方案与选择从光敏二极管的特性考虑。光敏二极管具有受光导通，不受光截止的特性，以可以利用光敏二级管作为开关，控制蜂鸣器的响与不响,此为第一个方案。在这个方案中需要首先给蜂鸣器提供一个可以使蜂鸣器响的电源，可以使直流或者自激信号，再用二极管作为开关控制蜂鸣器所在的线路的闭合与断开。红外光敏二极管还具有将接收到的红外线转化为电信号的特点，虽然转化的电信号比较微弱，但是可以经过放大器的放大使产生的信号满足要求，此为第二个方案。在这个方案中，首先给发射二极管一个脉冲信号，这样才可以使接收二极管产生一个不对称脉冲信号，同时是一个交流信号。再由运放使交流信号放大，并且需要利用三极管的开关作用对蜂鸣器的支线进行短路或者不短路。对比两种不同的想法，最终选择第一种，因为第二种方案中需要的元件更多，并且会使用到多个芯片，在可以达到同一个目的的情况下采用电路简单，成本更低的方案。3第二章系统组成2.1红外遥控报警器发射电路系统组成：红外发射电路由自激电路和发射二极管组成。是由555自激多谐荡器产生脉冲波传递到红外发射二极管中发出红外光。2.2红外遥控报警器接收电路系统组成：红外接收报警器电路由555振荡报警电路和蜂鸣器组成。由红外收二极管接收到光与否导致555芯片是否工作在控制蜂鸣器是否报警。4第三章系统原理及电路设计3.1红外发射电路3.11工作原理本部分电路工作原理如下：直流稳压电源给NE555芯片供电使555产生自激信号，此信号经过三管脚输出给红外发射二极管，使二极管发出红外光。3.12红外发射部分设计电路图图3.1红外遥控报警器发射电路53.2红外接收电路3.21工作原理本部分工作原理如下：当红外接收二极管接收到红外线时，接收二极管导通，使得555芯片的四管脚短接，从而555芯片不工作，不会产生自激作用，因此蜂鸣器两端没有电压则不响，反之，当红外接收二极管没有接收到红外线时，接收二极管截止，555芯片正常工作，给蜂鸣器提供电压，则蜂鸣器响3.22红外接收部分设计电路图图3.2红外遥控报警器接收电路6第四章系统元件选择和参数计算由于NE555芯片具有稳定自激作用，可以产生稳定的脉冲波，可以较好的满足本课程设计的要求，在发射电路中作为二极管的发射启动器、在接收电路中为蜂鸣器提供电压源都是较好的选择。并且NE555芯片的造价很低，在实际应用中被普遍使用，所以使用NE555芯片作为本次设计的主要芯片。4.1红外发射电路由555定时器和三极管构成的红外线报警器发射电路。其中555构成多谐振荡器，取R1=510Ω，R2=2.0kΩ，C1=10nF，此时可以达到所要求的30KHZ频率。电容C2的作用是抗干扰作用，取C2=10nf。为了保护ne555芯片，与三管脚串联一个电阻R3，取R3=1.0kΩ。理论计算结果如下：fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］=31.7kHz4.2红外接收电路所选的光敏二极管为普通型远红外光敏二极管。为了保护二极管，选用R6为30kΩ。NE555构成多谐振荡器取R4=10kΩ，R5=4kΩ，C3=100nF，此时可以达到所要求的800HZ频率。C4的作用是为了提高NE555芯片的抗干扰能力，取C4=10nf。理论计算结果如下：f1＝1．43／［（R4＋2R5）C］=794Hz；7第五章系统调试和结果在调试的过程中，注意了以下几个关键，一是电源的正负不能接反。否则二极管很容易被击穿或者烧掉。二是必须确保发射电路中NE555芯片产生了正常的波形，否则会导致发射二极管不工作，对应的仿真波形如图5.4。三是接收二极管的保护电阻必须足够大，否则可能会导致接收二极管直接击穿。确保上述情况正确之后，再经过调试，器件正常工作，实物图如图5.6所示，经过测量，记录部分数据。如表5.1表5.1实际测量数据无光照射的蜂鸣器电压有光照射时蜂鸣器电压发射二极管两端电压3.89v0v1.96v对应的仿真结果图如下：图5.1无光照射的蜂鸣器电压图5.2有光照射时蜂鸣器电压图5.3发射二极管两端电压82.NE555芯片自激振荡产生的波形图图5.4555芯片产生波形图3.调试过程仿真总图图5.5仿真电路图94.测试过程实物图图5.6设计实物图10第六章结论设计成功之后，用作业本挡在在两个二极管之间，蜂鸣器响，移开作业本蜂蜜器马上不响。这种现象实现了基本报警功能。但就实际对报警功能的实现有一些问题必须做一些处理，首先接收二极管会接收来自于太阳的红外光，所以必须用黑色胶带将接收二极管的周围覆盖，最好将这一对二极管管尖相对。这样才可以实现绝对控制领域。除此之外，经过最后的测量，虽然各电压结果显示，系统确实是可以正常工作，但是实际的频率和要求不是很相符，导致这个情况的原因猜想有一下几点：元器件的实际值和标值不一样，例如电容的标值比用万用表测量值要大；元件会收到环境的影响，从而导致频率的变化。对此，应