红外遥控报警器--模电课设报告

1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9日22012－2013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3摘要红外报警器的制作意义体现在报警上，首先设计电路图，该电路由一个信号发射电路和一个接收电路构成。经过电脑仿真，元件排版焊接，最终实现报警功能。为了深入学习电子技术基础这门课程并将所学的知识结合实际应用于生活，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。关键词报警发射接收目录4前言........................................................................................................................1第一章设计内容及要求.............................................................................................2第二章系统组成及其工作原理...............................................................................32.1系统的组成.......................................................................................................32.2工作原理....................................................................................................42.2.1红外发射电路....................................................................................42.2.2红外光敏接收器电路........................................................................52.2.3放大电路............................................................................................62.2.4整流开关电路....................................................................................6第三章系统设计方案与选择...................................................................................7方案一.....................................................................................................................7方案二.....................................................................................................................7第四章单元电路设计、参数计算、器件选择.......................................................84.1红外发射电路................................................................................................84.2红外接收电路................................................................................................8第五章重要元件及其介绍...................................................................................95.1光敏二极管....................................................................................................95.2555芯片.....................................................................................................10第六章调试及测试结果与分析...........................................................................11第七章实验结论及其体会.................................................................................13参考文献......................................................................................................................14附录..............................................................................................................................14元件清单...............................................................................................................141前言很多电路要使用555来产生一个脉冲，555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，在电路应用中主要用来做定时器，可构成施密特触发器、多谐振荡器和单稳态触发器。本次课程设计中，就是使用了555多谐振荡器，自激多谐振荡器产生30KHZ的不对称脉冲，此脉冲为红外光的调制脉冲，调制脉冲经功率放大后控制红外发光二极管发射红外脉冲。红外接受信号由红外光敏晶体二极管放大、整流、报警电路组成。把红外脉冲信号转换成电信号，即解调出调制脉冲，然后把此信号放大，整流变成直流信号，控制报警电路器不工作，有人挡住红外光线时报警器发出声音。当今社会，人们对于防盗需要借助于外物。报警器应运而生。红外报警器的优点在于对于很多空间都能进行防范，优势颇大。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。红外报警器的应用广泛，抗干扰能力强，原理也并不算复杂。深受人们青睐。做这个课程设计，是很有实用性的。可以将它应用到很多非常地区。并起到非比寻常的作用。2第一章设计内容及要求本文的设计任务和目标如下：①当有人遮挡红外发光时发出报警信号，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报警器信号频率为800HZ（实验中用蜂鸣器代替报警器）。注：可使用实验室电源，以及示波器。3第二章系统组成及其工作原理2.1系统的组成该系统由一个红外发射电路以及一个接收电路构成。红外发射电路：由震荡和脉冲发生电路和功放电路构成。其电路示意图（图2.1）：红外接收电路：由集成运算放大电路和整流电路结合成。其电路示意图（图2.2）：自激多谐振荡器功率放大器电源R图2.1红外信号发射电路4图2.2红外接收电路2.2工作原理2.2.1红外发射电路此电路主要由一个555芯片和两个三极管构成。其中555芯片自激振荡会产生脉冲波，其频率由R5、R6和电容C3确定，该信号可通过由两个三极管构成的复合管放大后控制红外发光二极管发出所需的30KHz的红外脉冲信号，电容C1是为了提高555芯片的抗干扰能力，另外，为了给三极管设置合适的静态工作点，选取两个电阻R7、R8。5图2.2.1红外遥控报警器发射电路2.2.2红外光敏接收器电路此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。图2.2.2红外光敏接收器电路62.2.3放大电路放大电路是个两极放大.主要由集成运算放大器LM555、耦合电容C2构成。原理如下：交流电信号经R3流入LM555进行放大，放大倍数由R7/R3的值控制。考虑到此时LM741单电源供电，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。2.2.4整流开关电路整流开关电路由电阻R4和三极管Q2构成。其原理如下：放大信号由LM555发出后经过电阻再到三极管Q2，蜂鸣器发声频率来源于其本身的发声频率。当有人遮挡时，则三极管Q2截止，蜂鸣器由直流供电源供电工作而发声。7第三章系统设计方案与选择方案一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。方案二在探测区域范围内，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。8第四章单元电路设计、参数计算、器件选择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=300Ω，R2=300Ω，C1=0.047uF，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］=33.8kHz4.2红外接收电路所