光控防盗报警器设计终极版

,.东北石油大学课程设计2012年7月1日课程电子技术课程设计题目光控防盗报警器设计院系电气信息工程专业班级自动化10-3学生姓名孙中原学生学号100601140317指导教师刘小斌白丽丽,.东北石油大学课程设计任务书课程电子技术课程设计题目光控防盗报警器设计专业自动化姓名孙中原学号100601140317主要内容：根据设计要求，运用所学的模拟电子技术及电路基础等知识，自行设计一种通过红外线发光二极管发射光脉冲，实现电路对人或物体的感应，从而通过声音和显示信号通知主人，从而进行警报以达到保护财产安全基本要求：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。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，山东科技技术出版社，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[6]陈尔绍，实用声光控制电子装置制作精选200例，人民邮电出版社，1999[7]杨志忠，电子技术课程设计，机械工业出版社，2008年7月完成期限2012.6.25-2012.7.1指导教师刘小斌白丽丽专业负责人,.2012年6月24日,.目录1任务与要求..................................................................................................................................22总体方案设计与选择................................................................................................................22.1简易光电报警电路模块图...........................................................................................22.2工作原理........................................................................................................................23电路总原理框图设计................................................................................................................64单元电路设计............................................................................................................................64.1555定时器.......................................................................................................................64.2LM567..............................................................................................................................85单元电路的级联设计...............................................................................................................106个人总结....................................................................................................................................10参考文献.......................................................................................................................................12附录.............................................................................................................................................1,.1任务与要求任务：设计一个光控装置检测是否外人接近个人私有财产，并自动采取相应措施要求：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总体方案设计与选择2.1简易光电报警电路模块图简易光控防盗报警电路的总体框架图如图1所示。它由红外线发射电路、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。图1简易光控报警防盗报警电路的总体框图红外线发射电路的功能是利用红外线发光二极管发射光脉冲，从而实现电路对人体或物体的感应。红外线接收电路的功能是利用光敏元件接收发射出来的光脉冲，并且将光脉冲信号转化为电信号，同时对其进行放大。声光报警电路的功能是当有人体或物体接近防盗报警电路时，通过声音和显示信号提示主人。时间延迟和自动喷洒电路的功能是当声光报警一段时间之后自动喷洒麻醉剂来保护财产。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电压，该电路也可采用电池供电，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。2.2工作原理2.2.1电源电路红外线接收电路选频及声光报警电路时间延迟和自动喷洒电路红外线发射电路电源电路,.图2电源供电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和+5V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，，C3、C5、C4、C6、C7、C8和C6完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成芯片LM7812和LM7805来实现。其中+5V电源主要用来给LM567芯片供电。2.2.2红外发射电路图3红外发射电路双束红外线发射电路（如图）：由一块时基集成电路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。但是考虑到实际中电源开启后防止人未离开就发生误报警，在复位端加一个延时复位电路。电源开启一段时间后对电容C9充电充满后4端复位，电路起振。,.2.2.3红外接收电路图4红外接收电路信号接收处理上（如图）：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，经过红外线经两个三极管组成的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。2.2.4选频电路图5选频电路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,当外来信号与中心频率不一致时，8引脚置高电平。2.2.5声光报警电路1KR151KR141KR16Q32N3904OUT+12D71KR18GNDLS1SpeakerTRIG2OUT34CVOLT5THOLD6DISCHG781RESETVCCGNDU？5550.1uFC16100uFC2010KR1310KR25图6声光报警电路声光报警电路（如图四），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，555芯片被置位导通，555开始振荡，发光二极管LED点亮并开始闪烁，扬声器发出类似警车笛声——这样做的目的是对歹徒有一定的震慑作用，将其吓走。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。2.2.6时间延迟及麻醉喷射电路TRIG2OUT34CVOLT5THOLD6DISCHG781RESETVCCGNDU31KR190.01uFC180.01uFC19GND+121KR201KR17Q42N3904D4K1Relay-SPSTQ52N3904D8D91KR210.1uFC170011U5NOTOUT喷洒药剂模块图7时间延迟及麻醉喷射电路图7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。由在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R10为限流电阻，防止输入电流过大烧毁在极管。Q4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Q5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。3电路总原理框图设计把上述各部分电路连接起来便构成了完整的光控防盗报警器控制电路。其总电路图如附录所示。4单元电路设计4.1555定时器4.1.1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，由于这种特殊的地位，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