精品資料（2021-2022年收藏）紅外遙控報警器模電課設(shè)報告

1、課程設(shè)計說明書課程設(shè)計名稱： 模擬電路課程設(shè)計 課程設(shè)計題目： 紅外遙控報警器 學(xué) 院 名 稱： 南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院 專業(yè)： 班級： 學(xué)號： 姓名： 評分： 教師： 2013 年 3 月 15 日 模擬電路 課程設(shè)計任務(wù)書20122013 學(xué)年第 2學(xué)期第 1 周 3 周 題目紅外遙控報警器內(nèi)容及要求 當有人遮擋紅外光時發(fā)出報警信號，無人遮擋紅外光時報警器不工作； 紅外發(fā)射器，發(fā)射頻率為30kHz，控制距離2m； 報警信號頻率800Hz。進度安排第1周：查閱資料，到機房學(xué)習仿真軟件，確定方案，完成原理圖設(shè)計及仿真；第2周：領(lǐng)元器件、儀器設(shè)備，制作、焊接、調(diào)試電路，完成系統(tǒng)的設(shè)計；第3周：

2、檢查設(shè)計結(jié)果、撰寫課設(shè)報告。學(xué)生姓名： 指導(dǎo)時間：周一、周三、周四下午指導(dǎo)地點：E 樓 311室任務(wù)下達2013 年2月25日任務(wù)完成2013 年 3 月15日考核方式1.評閱 2.答辯 3.實際操作 4.其它指導(dǎo)教師 系（部）主任注：1、此表一組一表二份，課程設(shè)計小組組長一份；任課教師授課時自帶一份備查。2、課程設(shè)計結(jié)束后與“課程設(shè)計小結(jié)”、“學(xué)生成績單”一并交院教務(wù)存檔。 摘要本次課設(shè)是紅外遙控器報警器，采用了555多諧振蕩器，自激多諧振蕩器產(chǎn)生紅外光的調(diào)制脈沖，脈沖經(jīng)功率放大后控制紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外脈沖。芯片經(jīng)穩(wěn)壓電源產(chǎn)生方波并利用紅外發(fā)射與接收二極管的開關(guān)功能實現(xiàn)對蜂鳴器的控制從而

3、達到警報功能。達到了當無人阻擋時，遠紅外接收二極管接收到紅外發(fā)射二極管發(fā)出的紅外線，蜂鳴器不發(fā)出警報；當有人阻擋時，蜂鳴器發(fā)出警報的效果。關(guān)鍵字：警報功率放大多諧振蕩 目 錄 前 言1第一章 電路組成及工作原理21.1方案選擇21.2設(shè)計原理21.2.1紅外發(fā)射電路31.2.2紅外光敏接收電路4第二章 電路設(shè)計及器材選擇52.1紅外發(fā)射電路52.2紅外光敏接收器電路52.3放大電路52.4整流開關(guān)電路6第三章 電路仿真和系統(tǒng)調(diào)試73.1電路仿真73.2仿真結(jié)果83.3系統(tǒng)調(diào)試9第四章 結(jié)論10第五章 參考文獻11 前 言 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，人們的防盜意識也增強，相應(yīng)的對報警器的需

4、求也日益豐富，報警器的運用已深入到各行各業(yè)，比如銀行、學(xué)校及一些保密行業(yè)。市場上大部分的報警器都比較昂貴，一般人難以接受，如果通過設(shè)計一些低價且性能好靈敏度高可靠地防盜報警器，必將在防盜和保護人民財產(chǎn)上發(fā)揮有效作用。由于紅外光為不可見光具有較強的隱蔽性和保密性，因此在防盜，警戒上得到廣泛運用。電子通訊技術(shù)的發(fā)展我們通過利用所學(xué)知識去創(chuàng)造適合與家庭的低價位低成本，但是運行可靠的智能型安全防范報警系統(tǒng)，對于室內(nèi)出現(xiàn)入室盜竊，可發(fā)出信息并及時處理。在博物館中的名貴物品周圍布置紅外線，一旦有人越過觀看范圍，對其物品有所企圖時，擋住了紅外光線，報警器就會發(fā)出聲音，從而起到保護名貴物品的作用！第一章 電路

5、組成及工作原理1.1方案選擇第一方案：地球上的物質(zhì)都會輻射紅外線,有的強烈有的平靜，當有人進入探測器范圍內(nèi)，探測器探測到人體發(fā)出的較強的紅外熱輻射，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，引起報警系統(tǒng)報警。第二方案：在探測區(qū)域范圍內(nèi)，紅外光由發(fā)射端發(fā)射到接收端。當有人進入?yún)^(qū)域內(nèi)，擋住紅外光線，接收端接受不到紅外光線，以此引起接收系統(tǒng)中報警電路的反應(yīng)，報警系統(tǒng)報警。通過分析和比較，方案一的可行性不是很好，其設(shè)計的內(nèi)容超出我們所學(xué)知識的范圍，所以我和同組人選擇方案二。其原因是控制范圍要求在2米以上，就要求紅外發(fā)射器功率不能太小，且報警器的靈敏度是判斷報警器好壞的一個重要標準，靈敏度越高越好。但是要考慮到報警器對飄浮物和微小

6、動物的誤報，另外還要考慮白天黑夜光線的影響。還有，在選擇器件時還要從經(jīng)濟上考慮，最好選用一些常用芯片器件，從而選擇555芯片作為本設(shè)計的理想芯片。1.2設(shè)計原理紅外遙控報警器由紅外發(fā)射部分和紅外接收部分組成。紅外發(fā)射電路由555自激振蕩電路和脈沖發(fā)生電路；紅外接收則由紅外接收二極管控制自激振蕩電路，使得蜂鳴器發(fā)生變化。電路框圖如下：自激振蕩發(fā)射二極管接收二極管自激振蕩蜂鳴器紅外發(fā)射電路框 紅外接收電路框 圖1.1系統(tǒng)組成圖系統(tǒng)主要是由集成運算放大路和整流開關(guān)電路組成。通過將脈沖信號放大、整流以控制三極管通斷從而控制蜂鳴器是否工作發(fā)聲，到報警目的。諧振蕩器產(chǎn)生30KHz的不對稱脈沖紅外信號，遠紅

7、外光敏二極管對紅外線敏感，當無人遮擋時，紅外線照射使遠紅外光敏二極管導(dǎo)通，同時將555芯片4管腳短路導(dǎo)致555芯片不發(fā)生自激，從而蜂鳴器不響。反之，則555正常工作，給蜂鳴器提供電壓使蜂鳴器響。1.2.1紅外發(fā)射電路此電路主要由一個555芯片和一個三極管構(gòu)成。其中555芯片自激振蕩會產(chǎn)生脈沖波，其頻率由R1、R2和電容C1確定，該信號控制紅外發(fā)光二極管發(fā)出所需的30kHz的紅外脈沖信號，電容C2是為了提高555芯片的抗干擾能力。圖1.2 紅外發(fā)射電路由555定時器和三極管構(gòu)成的紅外線報警器發(fā)射電路，其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率計算公式為：fo143（R12R2）C1；（1-1）按要求，需

8、產(chǎn)生30kHz的信號，所以取R1=1k，R2=2.0k，C1=10nF。作為抗干擾作用的電容C2取C2=10nF。由于此時555芯片三管腳外沒有任何電阻，極易使555芯片燒毀，所以與三管腳串聯(lián)一個電阻R3，取R3=1.0k。1.2.2紅外光敏接收電路此電路由一個遠紅外光敏二極管和一個555芯片構(gòu)成。其原理如下：紅外發(fā)射器由自激多諧振蕩器產(chǎn)生30kHz的不對稱脈沖紅外信號，遠紅外光敏二極管對紅外線敏感，當無人遮擋時，紅外線照射使遠紅外光敏二極管導(dǎo)通，同時將555芯片4管腳短路導(dǎo)致555芯片不發(fā)生自激，從而蜂鳴器不響。反之，則555正常工作，給蜂鳴器提供電壓使蜂鳴器響。圖 1.3 紅外接收電路所選

9、的光敏二極管為普通型遠紅外光敏二極管。為了保護二極管，選用R6為30k。根據(jù)要求蜂鳴器要產(chǎn)生800HZ的報警頻率，由555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率f1由公式：f1143（R42R5）C3 （1-2） 計算可得，所以取R4=10k，R5=4k，C3=100nF。C4的作用是為了提高555芯片的抗干擾能力，使得報警器能夠正常工作，故取C4=10nF第二章 電路設(shè)計及器材選擇2.1紅外發(fā)射電路由555芯片和三極管構(gòu)成的紅外發(fā)射的電路，其目的為了發(fā)射一個30kHz的不對稱紅外脈沖信號。555是組成一個多諧振蕩器，其頻率為fo143（R12R2）C1 （2-1），R1=1k，R2=2.0k，C1=10n

10、F，作為抗干擾作用的電容C2取C2=10nF。2.2紅外光敏接收器電路電路由一個遠紅外光敏二極管和一個耦合電容C1構(gòu)成其原理如下：紅外發(fā)射器由自激多諧振蕩器產(chǎn)生30kHz的不對稱脈沖紅外信號，遠紅外光敏二極管對紅外線敏感，當無人遮擋時，紅外線照射使遠紅外光敏二極管導(dǎo)通，同時將脈沖紅外光信號轉(zhuǎn)化為交流電信號。而耦合電容C1起傳遞信號以供放大和隔絕供電源之直流信號作用。所選的光敏二極管為普通型遠紅外光敏二極管，耦合電容C1僅起耦合和隔直通交作用，故選普通的1uF瓷介電容。電阻R3選1k,電阻R4選33k2.3放大電路 放大電路是個兩極放大.主要由集成運算放大器，耦合電容C2和三極管Q1構(gòu)成。 原理

11、如下:交流電信號經(jīng)C1、R3流入555進行放大倍數(shù)由R5/R3的值控制?？紤]到此時555電源供電在其管腳3處接入分壓偏置電阻R1、R2以減小3管腳的輸入電壓從而利于放大。電信號經(jīng)管腳6進入耦合電容C2濾去了供電源帶來的直流信號直達三極管進行二次放大使信號顯著增強。2.4整流開關(guān)電路 整流開關(guān)電路由耦合電容C5、整流二極管D2、D3和三極管Q2、充電電容C4構(gòu)成。其原理如下：大后的交流信號經(jīng)電容C5濾去由供電源帶來的直流成份后分成兩支，正半周經(jīng)二極管D3流入充電電容C4和作為開關(guān)作用的三極管Q2中,使三極管Q2導(dǎo)通,同時給C4充電,因為信號負半周不經(jīng)過三極管Q2，會導(dǎo)致信號間斷半個周期,所以這里

12、充電后的電容C4就會相當于一個供電源,起一個延時的作用給三極管Q2供電以使其導(dǎo)通時間延長Q2導(dǎo)通則蜂鳴器會被旁路而不發(fā)聲其負半周通過二極管D2流出。蜂鳴器發(fā)聲頻率來源于其本身的發(fā)聲頻率。當有人遮擋時則三極管Q2截止蜂鳴器由直流供電源供電工作而發(fā)聲。C5起到耦合和隔直作用，故也選普通的1uF瓷介電容。設(shè)置電阻R8=1 K整流作用的二極管D2、D3選用普通的2N711型管。C4作為充電電容,可選用1uF瓷介電容。三極管Q2作用相當于一個開關(guān),選用普通的NPN管。電阻R9是控制蜂鳴器的輸入電壓的,阻值設(shè)為550。第三章 電路仿真和系統(tǒng)調(diào)試3.1電路仿真仿真時，我們用開關(guān)代替接收二極管。閉合開關(guān)，相當

13、于接受二極管導(dǎo)通，此時報警器處于短路狀態(tài)，因此蜂鳴器不響。當開關(guān)斷開，即是接收二極管沒有接收到發(fā)光二極管發(fā)射出的紅外光線，此時有電流從蜂鳴器處流過，發(fā)出報警信號。電路仿真圖如下：圖3.1電路仿真圖 3.2仿真結(jié)果1.在紅外接受二極管接收紅外光時，也就是報警器處于短路狀態(tài)是，蜂鳴器兩端的波形為一條直線，并且此時電壓3.717V。仿真圖如下：圖3.2紅外接收二極管接收紅外光波形2.隔絕紅外光線時，此時紅外接收二極管不導(dǎo)通，報警器響起時，蜂鳴器兩端的波形為直線波，此時兩端電壓值為300pV。仿真圖如下： 圖3.3蜂鳴器導(dǎo)通時波形3.3系統(tǒng)調(diào)試當連接上5V直流電源后用萬用表測試各電路模塊，功能基本正常

14、。但在發(fā)射電路紅外發(fā)射二極管與紅外接收二極管之間用物體擋住時，蜂鳴器沒有響，未達到報警功能，于是再次檢查了一下電路圖，卻發(fā)現(xiàn)沒有問題，經(jīng)過仔細查看元件后，才發(fā)現(xiàn)紅外光敏二極管焊反了，于是取下該管，另去庫房領(lǐng)了個新的遠紅外接收管焊了上去，再測試，發(fā)現(xiàn)可以達到報警功能，但是連著電源的時候電路板受到移動和碰撞時蜂鳴器聲音會產(chǎn)生變化，便猜想是某個元件接觸不良，重點查看剛剛換過的二極管，發(fā)現(xiàn)由于激動導(dǎo)致二極管管腳焊接不牢，經(jīng)過補焊之后解決該問題。最后再測試，發(fā)現(xiàn)效果良好，蜂鳴器響聲正常。實物圖如下：圖3.4 實物圖實物圖焊好之后我們進行一些測量，在未接收紅外線照射時測量蜂鳴器的輸入電壓，測得結(jié)果為3.8

15、9V，接收到紅外線時，蜂鳴器兩端電壓為0V，并且在紅外發(fā)射二極管兩端電壓為0.96V。測量結(jié)果表明我們已經(jīng)達到實驗所要求結(jié)果，完成此次要求。第四章 結(jié)論本次實驗關(guān)鍵在于報警器是否按規(guī)定要求，即是遮住紅外光線，讓接收端不接受紅外光線時，蜂鳴器就不報警。在設(shè)計仿真時候我們利用555芯片經(jīng)穩(wěn)壓電源產(chǎn)生方波并利用紅外發(fā)射與接收二極管的開關(guān)功能實現(xiàn)對蜂鳴器的控制從而達到警報功能。 然而在調(diào)試過程中不是那么理想，遮住紅外發(fā)光二極管發(fā)出光線，報警器沒有反應(yīng)，有關(guān)資料的查詢我們明白在此時太陽光中的紅外光線對實驗造成影響，于是我們想辦法遮住太陽光，就在紅外接收二極管上面纏繞黑色膠帶，以隔絕太陽光。在調(diào)試過程中，555芯片因為電壓太大燒壞了一次，更換了芯片之后，在芯片在芯片三管腳處加上了一個保護電阻。為了保護紅外接收二極管，串聯(lián)一個電阻R6，起到保護二極管作用。加上保護措施之后，電路不僅實現(xiàn)了報警功能，而且能確保我們在操作過程中安全