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：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）主任摘要本次课设是红外遥控器报警器，采用了555多谐振荡器，自激多谐振荡器产生红外光的调制脉冲，脉冲经功率放大后控制红外发光二极管发射红外脉冲。芯片经稳压电源产生方波并利用红外发射与接收二极管的开关功能实现对蜂鸣器的控制从而达到警报功能。达到了当无人阻挡时，远红外接收二极管接收到红外发射二极管发出的红外线，蜂鸣器不发出警报；当有人阻挡时，蜂鸣器发出警报的效果。关键字：警报﹑功率放大﹑多谐振荡目录前言...............................................................................................................................1第一章电路组成及工作原理.............................................................................................21.1方案选择.................................................................................................................21.2设计原理.................................................................................................................21.2.1红外发射电路..............................................................................................31.2.2红外光敏接收电路......................................................................................4第二章电路设计及器材选择.............................................................................................52.1红外发射电路.........................................................................................................52.2红外光敏接收器电路.............................................................................................52.3放大电路.................................................................................................................52.4整流开关电路.........................................................................................................6第三章电路仿真和系统调试.............................................................................................73.1电路仿真.................................................................................................................73.2仿真结果.................................................................................................................83.3系统调试.................................................................................................................9第四章结论.......................................................................................................................10第五章参考文献................................................................................................................111前言随着经济的发展和生活水平的提高，人们的防盗意识也增强，相应的对报警器的需求也日益丰富，报警器的运用已深入到各行各业，比如银行、学校及一些保密行业。市场上大部分的报警器都比较昂贵，一般人难以接受，如果通过设计一些低价且性能好灵敏度高可靠地防盗报警器，必将在防盗和保护人民财产上发挥有效作用。由于红外光为不可见光具有较强的隐蔽性和保密性，因此在防盗，警戒上得到广泛运用。电子通讯技术的发展我们通过利用所学知识去创造适合与家庭的低价位低成本，但是运行可靠的智能型安全防范报警系统，对于室内出现入室盗窃，可发出信息并及时处理。在博物馆中的名贵物品周围布置红外线，一旦有人越过观看范围，对其物品有所企图时，挡住了红外光线，报警器就会发出声音，从而起到保护名贵物品的作用！2第一章电路组成及工作原理1.1方案选择第一方案：地球上的物质都会辐射红外线,有的强烈有的平静，当有人进入探测器范围内，探测器探测到人体发出的较强的红外热辐射，经过光电转换，引起报警系统报警。第二方案：在探测区域范围内，红外光由发射端发射到接收端。当有人进入区域内，挡住红外光线，接收端接受不到红外光线，以此引起接收系统中报警电路的反应，报警系统报警。通过分析和比较，方案一的可行性不是很好，其设计的内容超出我们所学知识的范围，所以我和同组人选择方案二。其原因是控制范围要求在2米以上，就要求红外发射器功率不能太小，且报警器的灵敏度是判断报警器好坏的一个重要标准，灵敏度越高越好。但是要考虑到报警器对飘浮物和微小动物的误报，另外还要考虑白天黑夜光线的影响。还有，在选择器件时还要从经济上考虑，最好选用一些常用芯片器件，从而选择555芯片作为本设计的理想芯片。1.2设计原理红外遥控报警器由红外发射部分和红外接收部分组成。红外发射电路由555自激振荡电路和脉冲发生电路；红外接收则由红外接收二极管控制自激振荡电路，使得蜂鸣器发生变化。电路框图如下：红外发射电路框红外接收电路框图1.1系统组成图自激振荡发射二极管接收二极管自激振荡蜂鸣器3系统主要是由集成运算放大路和整流开关电路组成。通过将脉冲信号放大、整流以控制三极管通断从而控制蜂鸣器是否工作发声，到报警目的。谐振荡器产生30KHz的不对称脉冲红外信号，远红外光敏二极管对红外线敏感，当无人遮挡时，红外线照射使远红外光敏二极管导通，同时将555芯片4管脚短路导致555芯片不发生自激，从而蜂鸣器不响。反之，则555正常工作，给蜂鸣器提供电压使蜂鸣器响。1.2.1红外发射电路此电路主要由一个555芯片和一个三极管构成。其中555芯片自激振荡会产生脉冲波，其频率由R1、R2和电容C1确定，该信号控制红外发光二极管发出所需的30kHz的红外脉冲信号，电容C2是为了提高555芯片的抗干扰能力。图1.2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，振荡频率计算公式为：fo＝1．43／［（R1＋2R2）C1］；（1-1）按要求，需产生30kHz的信号，所以取R1=1kΩ，R2=2.0kΩ，C1=10nF。作为抗干扰作用的电容C2取C2=10nF。由于此时555芯片三管脚外没有任何电阻，极易使555芯片烧毁，所以与三管脚串联一个电阻R3，取R3=1.0kΩ。41.2.2红外光敏接收电路此电路由一个远红外光敏二极管和一个555芯片构成。其原理如下：红外发射器由自激多谐振荡器产生30kHz的不对称脉冲红外信号，远红外光敏二极管对红外线敏感，当无人遮挡时，红外线照射使远红外光敏二极管导通，同时将555芯片4管脚短路导致555芯片不发生自激，从而蜂鸣器不响。反之，则555正常工作，给蜂鸣器提供电压使蜂鸣器响。图1.3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。根据要求蜂鸣器要产生800HZ的报警频率，由555构成多谐振荡器，振荡频率f1由公式：f1＝1．43／［（R4＋2R5）C3］（1-2）计算可得，所以取R4=10kΩ，R5=4kΩ，C3=100nF。C4的作用是为了提高555芯片的抗干扰能力，使得报警器能够正常工作，故取C4=10nF5第二章电路设计及器材选择2.1红外发射电路由555芯片和三极管构成的红外发射的电路，其目的为了发射一个30kHz的不对称红外脉冲信号。555是组成一个多谐振荡器，其频率为fo＝1．43／［（R1＋2R2）C1］（2-1），R1=1kΩ，R2=2.0kΩ，C1=10nF，作为抗干扰作用的电容C2取C2=10nF。2.2红外光敏接收器电路电路由一个远红外光敏二极管和一个耦合电容C1构成其原理如下：红外发射器由自激多谐振荡器产生30kHz的不对称脉冲红外信号，远红外光敏二极管对红外线敏感，当无人遮挡时，红外线照射使远红外光敏二极管导通，同时将脉冲红外光信号转化为交流电信号。而耦合电容C1起传递信号以供放大和隔绝供电源之直流信号作用。所选的光敏二极管为普通型远红外光敏二极管，耦合电容C1仅起耦合和隔直通交作用，故选普通的1uF瓷介电容。电阻R3选1kΩ,电阻R4选33kΩ2.3放大电路放大电路是个两极放大.主要由集成运算放大器，耦合电容C2和三极管Q1构成。原理如下:交流电信号经C1、R3流入555进行放大倍数由R5/R3的值控制。考虑到此时555电源供电在其管脚3处接入分压偏置电阻R1、R2以减小3管脚的输入电压从而利于放大。电信号经管脚6进入耦合电容C2滤去了供电源带来的直流信号直达三极管进行二次放大使信号显著增强。62.4整流开关电路整流开关电路由耦合电容C5、整流二极管D2、D3和三极管Q2、充电电容C4构成。其原理如下：大后的交流信号经电容C5滤去由供电源带来的直流成份后分成两支，正半周经