紅外遙控報(bào)警器

1、.前 言 很多電路要使用555來(lái)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，在電路應(yīng)用中主要用來(lái)做定時(shí)器，可構(gòu)成施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 本次課程設(shè)計(jì)中，就是使用了555多諧振蕩器，自激多諧振蕩器產(chǎn)生30KHZ的不對(duì)稱脈沖，此脈沖為紅外光的調(diào)制脈沖，調(diào)制脈沖經(jīng)功率放大后控制紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外脈沖。紅外接受信號(hào)由紅外光敏晶體二極管放大、整流、報(bào)警電路組成。把紅外脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，即解調(diào)出調(diào)制脈沖，然后把此信號(hào)放大，整流變成直流信號(hào)，控制報(bào)警電路器不工作，有人擋住紅外光線時(shí)報(bào)警器發(fā)出聲音。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們的防盜意識(shí)也增強(qiáng)，相應(yīng)

2、的對(duì)報(bào)警器的需求也日益豐富，報(bào)警器的運(yùn)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)。雖然這只是一個(gè)課程設(shè)計(jì)，但是如果弄明白了其中的原理，就可以將其用到更有用的地方，比如在博物館中的名貴物品周圍布置紅外線，一旦有人越過(guò)觀看范圍，對(duì)其物品有所企圖時(shí)，擋住了紅外光線，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出聲音，從而起到保護(hù)名貴物品的作用！第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求本文的設(shè)計(jì)任務(wù)和目標(biāo)如下： 當(dāng)有人遮擋紅外發(fā)光時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，無(wú)人遮擋紅外光時(shí)報(bào)警器不工作。 紅外發(fā)射器，發(fā)射頻率為30KHZ，控制距離2M。 報(bào)警器信號(hào)頻率為800HZ（實(shí)驗(yàn)中用蜂鳴器代替報(bào)警器）。注：可使用實(shí)驗(yàn)室電源，以及示波器。第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與選擇方案

3、一 地球上的物質(zhì)都會(huì)輻射紅外線,有的強(qiáng)烈有的平靜，當(dāng)有人進(jìn)入探測(cè)器范圍內(nèi)，探測(cè)器探測(cè)到人體發(fā)出的較強(qiáng)的紅外熱輻射，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換，引起報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。方案二 在探測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)，紅外光由發(fā)射端發(fā)射到接收端。當(dāng)有人進(jìn)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(bào)警電路的反應(yīng)，報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。 通過(guò)分析和比較，方案一的可行性不是很好，其設(shè)計(jì)的內(nèi)容超出我們所學(xué)知識(shí)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(bào)警器的靈敏度是判斷報(bào)警器好壞的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，靈敏度越高越好。但是要考慮到報(bào)警器對(duì)飄浮物和微小動(dòng)物的誤報(bào)，另外還要考慮白天黑夜光

4、線的影響。還有，在選擇器件時(shí)還要從經(jīng)濟(jì)上考慮，最好選用一些常用芯片器件。其電路圖如下： 圖2.1 紅外遙控報(bào)警器發(fā)射電路 圖2.2 紅外遙控報(bào)警器接收電路 第三章 系統(tǒng)組成及工作原理3.1 系統(tǒng)組成本設(shè)計(jì)主要由兩個(gè)系統(tǒng)組成：紅外發(fā)射電路和紅外接收?qǐng)?bào)警電路。其中紅外發(fā)射電路由兩個(gè)子電路組成：震蕩和脈沖發(fā)生電路和功放電路。如圖三所示:自激多諧振蕩器功率放大器電源R圖3.1 紅外信號(hào)發(fā)射電路框 紅外接收?qǐng)?bào)警器電路由兩個(gè)子電路組成：集成運(yùn)算放大電路和整流開(kāi)關(guān)電路。如圖四所示： 圖3.2 紅外接收電路框 3.2 工作原理3.2.1 紅外發(fā)射電路 此電路主要由一個(gè)555芯片和兩個(gè)三極管構(gòu)成。其中555芯片

5、自激振蕩會(huì)產(chǎn)生脈沖波，其頻率由R1、R2和電容C2確定，該信號(hào)可通過(guò)由兩個(gè)三極管構(gòu)成的復(fù)合管放大后控制紅外發(fā)光二極管發(fā)出所需的30KHz的紅外脈沖信號(hào)，電容C1是為了提高555芯片的抗干擾能力，另外，為了給三極管設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，選取兩個(gè)電阻R3、R4。3.2.2 紅外光敏接收器電路 此電路由一個(gè)遠(yuǎn)紅外光敏二極管和一個(gè)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(duì)稱脈沖紅外信號(hào)，遠(yuǎn)紅外光敏二極管對(duì)紅外線敏感，當(dāng)無(wú)人遮擋時(shí)，紅外線照射使遠(yuǎn)紅外光敏二極管導(dǎo)通，同時(shí)將脈沖紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)化為交流電信號(hào)。而耦合電容C1起傳遞信號(hào)以供放大和隔絕供電源之直流信號(hào)作用。3.2.

6、3 放大電路 放大電路是個(gè)兩極放大.主要由集成運(yùn)算放大器LM741、耦合電容C2和三極管Q1構(gòu)成。 原理如下：交流電信號(hào)經(jīng)C1、R3流入LM741進(jìn)行放大，放大倍數(shù)由R5/R3的值控制。考慮到此時(shí)LM741單電源供電，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(hào)經(jīng)管腳6進(jìn)入耦合電容C2濾去了供電源帶來(lái)的直流信號(hào)直達(dá)三極管進(jìn)行二次放大，使信號(hào)顯著增強(qiáng)。3.2.4 整流開(kāi)關(guān)電路 整流開(kāi)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：放大后的交流信號(hào)經(jīng)電容C5濾去由供電源帶來(lái)的直流成份后分成兩支：其正半周經(jīng)二極管D3流入充電

7、電容C4和作為開(kāi)關(guān)作用的三極管Q2中，使三極管Q2導(dǎo)通，同時(shí)給C4充電，因?yàn)樾盘?hào)負(fù)半周不經(jīng)過(guò)三極管Q2，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)間斷半個(gè)周期，所以這里充電后的電容C4就會(huì)相當(dāng)于一個(gè)供電源，起一個(gè)延時(shí)的作用，給三極管Q2供電以使其導(dǎo)通時(shí)間延長(zhǎng)，Q2導(dǎo)通則蜂鳴器會(huì)被旁路而不發(fā)聲；其負(fù)半周通過(guò)二極管D2流出。蜂鳴器發(fā)聲頻率來(lái)源于其本身的發(fā)聲頻率。當(dāng)有人遮擋時(shí)，則三極管Q2截止，蜂鳴器由直流供電源供電工作而發(fā)聲。第四章 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、器件選擇4.1 紅外發(fā)射電路由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的紅外線報(bào)警器發(fā)射電路，其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo143（RI2R2）C，按要求，需產(chǎn)生30KHz的信號(hào)，所

8、以取R1=400ohm，R2=300ohm，C2=8200pF。4.2 紅外光敏接收器電路 所選的光敏二極管為普通型遠(yuǎn)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1Kohm,電阻R4選33Kohm。4.3 放大電路 所選集成運(yùn)放為L(zhǎng)M741，考慮到使放大效果良好，設(shè)置R5=510 Kohm ，此時(shí)放大倍數(shù)為R5/R3=510 Kohm/1 Kohm=510倍，同時(shí)設(shè)置分壓偏置電阻R1=10 Kohm 、R2 =10 Kohm，這時(shí)LM741的3管腳輸入的電壓為12V/2=6V. 耦合電容C2起耦合和隔直通交作用，故也選普通的1uf瓷介電容。三極管Q1

9、選用普通的NPN管，為設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)以達(dá)到良好的放大效果，設(shè)置R6=620 Kohm ，R7=6.2 Kohm。4.4 整流開(kāi)關(guān)電路 C5起耦合和隔直通交作用，故也選普通的1uf瓷介電容。設(shè)置電阻R8=1 Kohm，整流作用的二極管D2、D3選用普通的IN4148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(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，選用普通的NPN管。電阻R9是控制蜂鳴器的輸入電壓的，設(shè)置小點(diǎn)，設(shè)為550 ohm.第五章 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及測(cè)試結(jié)果與分析等了一周終于拿到元器件了，作者清點(diǎn)了一下元器件后就立馬開(kāi)始焊接。同組人負(fù)責(zé)發(fā)射電路部分，而作者負(fù)責(zé)接收電路部分。當(dāng)日則根據(jù)萬(wàn)能板的大小尺

10、寸和所選電路圖，按照電路模塊先在草稿紙上進(jìn)行了大概的布局，然后就開(kāi)始焊接了。為了能很好的實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，作者焊接完紅外線接收電路所有元器件用了3天時(shí)間，因?yàn)闆](méi)有焊接的經(jīng)驗(yàn)，所以焊接時(shí)小心翼翼，深怕會(huì)掉焊。焊接好后對(duì)照電路圖仔細(xì)檢查了各個(gè)焊點(diǎn)和連線，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有虛焊、脫焊現(xiàn)象的存在，各個(gè)連線也沒(méi)有開(kāi)路及短路，現(xiàn)象，只是焊得不大美觀。但電路完全按電路圖布局的。當(dāng)連接上12V直流電源后用萬(wàn)用表測(cè)試各電路模塊，功能基本正常。但是，當(dāng)啟用同組人設(shè)計(jì)的正常紅外線發(fā)射電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)未達(dá)到報(bào)警功能，于是作者再次檢查了一下電路圖，果然發(fā)現(xiàn)紅外光敏二極管焊反了，于是取下該管，另去庫(kù)房領(lǐng)了個(gè)新的遠(yuǎn)紅外接收管焊了上去，再測(cè)

11、試，發(fā)現(xiàn)可以達(dá)到兩外之外報(bào)警，但蜂鳴器聲音還是不對(duì)。于是在未接收紅外線照射時(shí)檢查蜂鳴器的輸入電壓，發(fā)現(xiàn)電壓太小。當(dāng)時(shí)使用的電阻R9是3 Kohm，考慮到這點(diǎn)，為使蜂鳴器輸入電壓升高，作者通過(guò)串并聯(lián)的方式最終使電阻R9阻值降為550ohm。最后再測(cè)試，發(fā)現(xiàn)效果良好，信號(hào)放大效果好，蜂鳴器也響亮了，各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)及功能指標(biāo)均正常。 第六章 結(jié)論和心得在開(kāi)始做這個(gè)課設(shè)的時(shí)候開(kāi)始就沒(méi)有設(shè)計(jì)好每一步該怎么做！后來(lái)想想自己沒(méi)有用mutisim仿真軟件來(lái)仿真，其次沒(méi)有把電力路線布置的美觀，沒(méi)有把實(shí)驗(yàn)的草圖畫(huà)的很清楚！焊接也不美觀！和同組人商量下，下決心去找找看有沒(méi)有剩余的器件！在同學(xué)的幫助下 ，找完所需的器件

12、！重新開(kāi)始第二次實(shí)驗(yàn) ，用了一個(gè)上午，試了下 ，成功了，搞定了！在做本次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，作者感觸最深的當(dāng)屬查閱了很多次設(shè)計(jì)書(shū)和指導(dǎo)書(shū)。如何把平時(shí)所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)用到實(shí)踐中去呢.一開(kāi)始看著題目是無(wú)從著手，在一次次的參看資料和書(shū)籍后才開(kāi)始有了眉目，在課程設(shè)計(jì)過(guò)中進(jìn)一步的加強(qiáng)和了解了課上學(xué)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，了解到多更多的元件，初步體會(huì)到了要設(shè)計(jì)一個(gè)電路去完成某項(xiàng)工作的過(guò)程是如此的繁瑣，怎樣進(jìn)行對(duì)一個(gè)工程設(shè)計(jì)，它需要很高的邏輯思維能力和創(chuàng)新能力，是一個(gè)將理論上升為實(shí)踐的過(guò)程，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了很多在學(xué)習(xí)理論知識(shí)中出現(xiàn)的問(wèn)題，課堂上有部分知識(shí)不太清楚，于是又不得不邊學(xué)邊用，在參數(shù)的設(shè)定也存在很大的問(wèn)題

13、，還有，在焊接方面開(kāi)始也是一竅不通的，但通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)后，懂了很多！所以平時(shí)時(shí)刻鞏固所學(xué)知識(shí)是很有必要，由于水平有限，難免會(huì)有錯(cuò)誤，還望老師批評(píng)指正。通過(guò)不懈的努力，也養(yǎng)成了獨(dú)立思考的習(xí)慣，極大地培養(yǎng)鍛煉了自己的動(dòng)手能力。同時(shí)也懂得了團(tuán)結(jié)合作的重要性。參考文獻(xiàn)1康光華, 陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分(第五版): 科學(xué)出版社，2002年2康光華, 鄒壽彬.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分(第五版):科學(xué)出版社，2002年3鄒其洪, 黃智偉. 電工電子實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真: 電子工業(yè)出版社，2003年4劉原, 管金云. 電路分析基礎(chǔ): 電子工業(yè)出版社，2006年4月5黃繼昌, 郭繼忠. 實(shí)用單元電路及其應(yīng)用: 人民郵電出版社第一版，2000年10月6黃繼昌, 郭繼忠. 電子元器件應(yīng)用手冊(cè)： 人民郵電出版社，2004年7月7王文郁, 石玉.電力電子技術(shù)應(yīng)用電路： 機(jī)械工業(yè)出版社，2001年5月8蔡灝, 李平. 電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)： 中國(guó)電力出版社，2005年9月附錄一 相關(guān)芯片介紹555外部引腳及其輸出波形附錄圖一 附錄圖二1接地 GND端 ；2觸發(fā)端 ；3輸出端 ；4復(fù)位端 ；5控制電壓端 ；6門限(閾值）端； 7放電 端；8