紅外線感應防盜報警設計畢業(yè)論文

張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書目錄摘................................................................................................................................2第1章引言........................................................................................................................31.1設計概述..........................................................................................................................31.2設計目標與意義..............................................................................................................41.3章節(jié)安排..........................................................................................................................4第2章方案論證與選型........................................................................................................52.1方案論證與選擇..............................................................................................................52.1.1方案一.......................................................................................................................52.1.2方案二.......................................................................................................................52.2方案確定..........................................................................................................................5第3章硬件電路設計............................................................................................................63.1硬件系統(tǒng)總體設計..........................................................................................................63.2硬件所用芯片及元件介紹..............................................................................................63.2.1555的介紹................................................................................................................63.2.2發(fā)光二極管的介紹...................................................................................................83.2.3LM358的介紹.........................................................................................................113.2.4一體化紅外接收頭的介紹.....................................................................................123.2.5BJT開關電路的介紹...............................................................................................133.2.6Multisim仿真軟件的應用...................................................................................153.3硬件各部分原理...........................................................................................................163.3.1紅外線發(fā)射電路設計組成.....................................................................................163.3.2紅外接收電路.........................................................................................................183.3.3LM358電壓比較電路.............................................................................................193.3.4三極管開關電路工作原理.....................................................................................193.3.5.................................................................................................................20第4章..................................................................................................................234.1調(diào)試的設備...................................................................................................................234.2調(diào)試步驟.......................................................................................................................234.3故障分析.......................................................................................................................23第5章產(chǎn)品使用說明..........................................................................................................255.1功能描述.......................................................................................................................255.2使用說明.......................................................................................................................25第6章..................................................................................................................26參考文獻.........................................................................................................................27......................................................................................................................................81張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書摘要家庭的安全程度，有效保證了居民的人身財產(chǎn)安全。保裝置中得到了廣泛應用，通過紅外線發(fā)射機和接收系統(tǒng)來感應是否有人闖入，系統(tǒng)以時基電路NE555發(fā)展前景，系統(tǒng)的基本電路結構和系統(tǒng)的設計。關鍵字：報警器、NE555時基電路、紅外線發(fā)射、紅外線接收。2張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書第1章引言1.1設計概述發(fā)出紅外線，紅外線碰到障礙物，就會反彈回來，被報警器的探頭接收。如果探測到有異常，就會報警。的溫度高于0越高的物體輻射出的紅外線越強，當感應到環(huán)境中存在高出背景強度的輻射時,就觸發(fā)報警。幾百米遠的接收裝置輻射一束紅外線，當被遮斷時，接收裝置即發(fā)出報警信號，的紅外光束，射向接收端，如圖1.1所示。圖1.1紅外線報警器主動式源，入侵者難以發(fā)覺與躲避，防御界線非常明確。主動式紅外報警器是點型、線型探測裝置，除了用作單機的點警戒和線警戒外，為了在更大范圍有效地防范，3張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書成立體警戒區(qū)。單光路由一個發(fā)射器和一個接收器組成。交叉誤射；多光路構成警戒面；反射單光路構成警戒區(qū)。1.2設計目標與意義分子也是越來越多。這點就是看到了大部分人防盜意識還不夠強.造成偷盜現(xiàn)象屢見不鮮。因此，越來越多的居民家庭對財產(chǎn)安全問題十分擔憂。的先進技術,其功能也非常先進。其中包括被動式熱釋電型紅外報警器。還有紅外監(jiān)控無線報警器,超聲波防盜報警器,紅外線防盜報警器,高靈敏紅外報警器,觸摸式延時防盜報警器,觸摸式防盜報警器,紅外報警器,紅外線聲先報警器。防盜報警系統(tǒng)是在探測到防范現(xiàn)場有入侵者時能及時發(fā)出報警信號的專用電子系統(tǒng)，一般由探測器（報警器）、傳輸系統(tǒng)和報警控制器組成。探測器檢測警信號[7]。探測器（報警器）的種類很多，按所探測的物理量的不同，可分為微波、紅外、激光、超聲波和振動等方式；按電信號傳輸方式不同，又可分為無線傳輸和有線傳輸兩種方式[8]。由于紅外線是不見光，有很強的隱蔽性和保密大公司財政機構，價格高昂，一般人們難以接受，如果再設計和生產(chǎn)一種價廉、財產(chǎn)安全方面發(fā)揮更加有效的作用。1.3章節(jié)安排第六部分是產(chǎn)品的使用說明。4張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書第2章方案論證與選型2.1方案論證與選擇2.1.1方案一接收機組成，發(fā)射機是由電源、發(fā)光源和控制電路組成。接收機由光電傳感器、外光束被遮擋，接收機收到的紅外信號發(fā)生變化，提取這一變化，經(jīng)適當處理，欄等。一般應用在周界防范居多，最大的優(yōu)點就是防范距離遠。2.1.2方案二利用51單片機為核心，外接熱釋電紅傳感器，能夠以非接觸方式探測出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉化為相應的電信號輸出，平時傳感器輸出低電平，包含如下結構：熱釋電紅外傳探頭電路、報警電路、單片機、復位電路、LED顯示控制電路及相關的控制管理軟件組成。2.2方案確定度較高，抗干擾能力強，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定的要求，也符合設計要求中用ne555警系統(tǒng)。5張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書第3章硬件電路設計3.1硬件系統(tǒng)總體設計本設計將由以下幾大部分組成。包括：紅外線發(fā)射電路，紅外線接收電路，比較電路，報警電路四大部分組成，下圖3.1為總體設計框圖。紅外線接收電路報警電路比較電路圖3.1系統(tǒng)總體設計框圖3.2硬件所用芯片及元件介紹3.2.1555的介紹極廣，可由幾微秒至幾小時之久。出電平及輸入觸發(fā)電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配。3.其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負載。4.它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜，引腳圖如圖3.2所示。圖3.2555引腳功能電路圖6張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書Pin1(接地)-地線(或共同接地)，通常被連接到電路共同接地。Pin2(觸發(fā)點)-這個腳位是觸發(fā)NE555使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3VCC，下緣須低于1/3VCC。Pin3(輸出)-當時間周期開始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7O流大約200mA。Pin4(重置)-一個低邏輯電位送至這個腳位時會重置定時器和使輸出回到一個低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。Pin5(控制)-這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當計時器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運作方式下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。Pin6(重置鎖定)-Pin6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當這個接腳的電壓從1/3VCC電壓以下移至2/3VCC以上時啟動這個動作。Pin7(放電)-這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當輸出為ON時為LOW，對地為低阻抗，當輸出為OFF時為HIGH，對地為高阻抗。Pin8(V+)-這是555個計時器IC的正電源電壓端。供應電壓的范圍是+4.5V(MIN)至+16V(MAX)，如圖3.3所示。NE555定時器由3個阻值為5kΩ的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD和緩沖反相器G4組成。虛線邊沿標注的數(shù)字為管腳號。其中，1腳為接地端；2腳為低電平觸發(fā)端，由此輸入低電平觸發(fā)脈沖；6腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4腳為復位端，輸入負脈沖（或使其電壓低于555電壓可以改變比較器的參考電壓，不用時，經(jīng)0.01uF的電容接地，以防止引入7張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書干擾；7腳為放電端，555定時器輸出低電平時，放電晶體管TD導通，外接電容元件通過TD放電；3腳為輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1V—3V，輸出電流可達可在5V—18V范圍內(nèi)使用。NE555定時器工作時過程分析如下：5腳0.01uF電容接地，比較器C1和C2的比較電壓為：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。當VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器置0，G3輸出高電平，放電三極管TD導通，定時器輸出低電平。當VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC時，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，555定時器輸出狀態(tài)保持不來。當VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器兩端都被置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時器輸出高電平。當VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC時，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時器輸出高電平。3.2.2發(fā)光二極管的介紹紅外線是波長介乎微波與可見光之間的電磁波，波長在760納米（nm）至1毫米（mm）之間，比紅光長的非可見光。高于絕對零度（-273.15℃）的物質(zhì)都與遠紅外線。含熱能，太陽的熱量主要通過紅外線傳到地球。紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由英國科學家赫歇爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射，他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計，試圖測量各種顏色的光的加熱效應。結果發(fā)現(xiàn)，必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當作傳輸之媒介。1.介紹：紅外線二極管由紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵）制成PN結，外加正向偏壓向PNCCD黑白能發(fā)出紅外線的二極管，通常應用于遙控器等場合。2.電流—電壓特性：8張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書紅外線二極管陽極（P極）電壓加正，陰極（N極）電壓加負，此時二極管所加之電壓為正向電壓，同時亦產(chǎn)生正向電流，提供了紅外線發(fā)光二極管發(fā)射出光束的能量，其發(fā)光的條件與一般的發(fā)光二極管(LED)一樣，只是紅外線為不可見光。一般而言砷化鎵的紅外線發(fā)光二極體約須1V，而鎵質(zhì)的紅色發(fā)光二極管切入電壓約須1.8V；綠色發(fā)光二極管切入電壓約須2.0V左右。當加入之電壓超過切入電壓之后，電流便急速上升，而周圍溫度對二極管的切入電壓影響亦很大，當溫度較高時，將使其切入電壓數(shù)值降低，反之，切入電壓升高。紅外線發(fā)光二極管工作在反向電壓時，只有微小的漏電流，但反向電壓超過崩4極管反向耐壓之值約為3-6V，在使用時盡量避免有此一情形發(fā)生。3.方向特性：100%，指向性越靈敏。一般使用紅外線發(fā)光二極管均附有透鏡，使其指向性更靈敏。4.發(fā)射束電流特性：一般可見光的發(fā)光二極管其輸出光的強度是以光度表示之，而不可見光如紅外線發(fā)光二極管其輸出光的能量大小，是以發(fā)射束Fe表示，其單位為瓦特。性曲線。同時，發(fā)射束亦受周圍溫度影響，溫度下降時，發(fā)射束反而增強；溫度上升時，則下降（正向電流一般都有一固定值），然而因熱損失之故，元件上的溫度便形增加，如此發(fā)光效率就會受到影響而降低。5.簡易測試：高亮度LED、紅外LED、光電三極管外形是一樣的，非常容易搞混，因此需要通過簡易測試將它們區(qū)分出來。用指針式萬用表(1k擋)黑表筆接陽極、紅表筆接陰極(應采用帶夾子的表筆)測得正向電阻在20～40kΩ；黑表筆接陰極、紅表筆接陽極測得反向電阻大于500kΩ以上者是紅外發(fā)光二極管。透明樹脂封裝的可用目測法：有圓形淺盤的極是負極。若正向電阻在200kΩ以上(或指針微動)，反向電阻接近∞者是普通發(fā)光二極管。若黑表筆接短腳，紅表筆接長腳，遮住光線時電阻大于200kΩ，有光照射時阻值隨光線強弱而變化(光線強時，電紅外發(fā)光二極管的好壞,可以按照測試普通硅二極管正反向電阻的辦法進行測試。測量紅外發(fā)光二極管正向電阻將萬用表置于“R×10k”擋,黑表筆接紅外發(fā)光二極管正極,紅表筆接負極,測量紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻。正常時,正向電阻值約為15-40kΩ(此值越小越好),反向電阻大9張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書于500kΩ。向電阻值遠遠小于500kΩ,則說明該紅外發(fā)光二極管漏電損壞。6.紅外線二極管包裝與外形：管的外型，如圖3.4所示。圖3.4紅外線二極管實物圖7.紅外線二極管的應用：主要應用于彩電、錄像機、影碟機、音響裝置、空調(diào)器控制板，游戲機、投幣機、遙控器、紅外線攝像頭、電子儀表，電表，水表，各種安防設備，各類紅外遙控的產(chǎn)品系統(tǒng)中。8.紅外接收二極管簡介：視盤機以及錄像機等。用途：它廣泛用于各種家用電器的遙控接收器中，如音響、彩色電視機、空調(diào)器、VCD視盤機以及錄像機等。紅外接收二極管能很好地接收紅外發(fā)光二極管發(fā)射的波長為940nm的紅外光信號，而對于其他波長的光線則不能接收。因而保證了接收的準確性和靈敏度。結構原理：特性的PN結，它被封裝在管殼內(nèi)。發(fā)光二極管管芯的光敏面是通過擴散工藝在N型單晶硅上形成的一層薄膜。光敏二極管的管芯以及管芯上的PN結面積做得較大，而管芯上的電極面積做得較小，PN結的結深比普通半導體二極管做得淺，10張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書這些結構上的特點都是為了提高光電轉換的能力。另外，與普通半導體二極管一樣，在硅片上生長了一層SiO2保護層，它把PN結的邊緣保護起來，從而提高了管子的穩(wěn)定性，減少了暗電流。紅外接收二極管與普通光敏二極管一樣，它的PN結具有單向導電性，因此，實際應用中要的反向飽和漏電流，一般為1X10-8—1X10-9A(稱為暗電流)，此時相當于光敏二極管截止;當有光照射時，PN結附近受光子的轟擊，半導體內(nèi)被束縛的價電子吸收光子能量而被擊發(fā)產(chǎn)生電子一空穴對OP區(qū)和N高，在反向電壓作用下，反向飽和漏電流大大增加，形成光電流，該光電流隨入射光強度的變化而相應變化。光電流通過負載RL時，在電阻兩端將得到隨人射光變化的電壓信號。3.2.3LM358的介紹LM358內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合，如圖3.5所示。圖3.5LM358引腳圖1.相關特性內(nèi)部頻率補償；直流電壓增益高(約100dB)；單位增益頻帶寬(約1MHz)；電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；11張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書雙電源(±1.5一±15V)；低功耗電流，適合于電池供電，低輸入偏流；低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流；共模輸入電壓范圍寬，包括接地；差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍；輸出電壓擺幅大(0至Vcc-1.5V)。2.主要參數(shù)輸入偏置電流45MA；輸入失調(diào)電流50nA；輸入失調(diào)電壓2.9MV；輸入共模電壓最大值VCC~1.5V；共模抑制比80dB；電源抑制比100dB。3.2.4一體化紅外接收頭的介紹1.概述CHQ0038L是一種用于紅外遙控接收或其他方面的小型一體化接收頭，中心頻率為38KHZ，可改善自然光的干擾，獨立的PIN二極管同前置放大器集成在同一封裝上。2.特性PCM進了對電場的防護性；電源電壓5V低功耗；輸出電平兼容TTLCOMS，如圖3.6所示。圖3.6CHQ0038L內(nèi)部框圖3.技術參數(shù)接收距離：2-20M；腳距：2.54MM；接收角度：±45度。12張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書3.2.5BJT開關電路的介紹根據(jù)要控制的負載合理選用集電極限流電阻RC(若負載內(nèi)阻夠大，Vcc合適也可不用RC)，使三極管飽和導通時的電流大于或等于負載正常工作電流，但注0.70.3V）。必須低于0.7Vin值低于0.3伏特。流傳送到負載上，則三極管的集電極與射極必須短路，就像機械開關的閉合動VinVcc均跨在負載電阻上，如此則VcE便接近于0，而使三極管的集電極和射極幾乎呈短路。在理想狀況下，根據(jù)歐姆定律三極管呈飽和時，其集電極電流應該為﹕IC和IB增益，對某些三極管而言，其交流β值和直流β值之間，有著甚大的差異。欲使開關閉合，則其Vin值必須夠高，以送出超過或等于(式1)式所要求的最低Vin可由下式來求解﹕Vin=Ib(飽和)*Rb+0.6V，一旦基極電壓超過或等于Vin所求得的R1上，而完成了開關的閉合動作。BJT3.7所示為一個共發(fā)射極晶體三極管開關電路。圖3.7BJT開關工作狀態(tài)圖13張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書圖中BJT為NPNRbRc三極管T的基極bc及發(fā)射極e形成開關兩個端點，由b極來控制其開閉，c.e兩端的電壓即為開關電路的輸出電壓Uo。當輸入電壓Vi為高電平時，晶體管導通，相當于開關閉合，所以集電極電壓Vc≈0，即輸出低電平，而集電極電流ic≈Vcc/Rc。當輸入電壓Vi為低電平時，由圖可見，晶體管截止，相當于開關斷開，所以得集電極電流ic≈0，而集電極電壓Vc≈Vcc，即輸出為高電平。這就是晶體三極管的理想穩(wěn)態(tài)開關特性。個工作區(qū)，即截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū),如圖3.7(b)所示。使晶體三極管工作于開關的斷開狀態(tài)，就應該使之工作于截止區(qū)，發(fā)射極電流iE=0，這時晶體三極管處于截止狀態(tài)，相當于開關斷開。集電結加有反向電壓，集電極電流并不是為0，而等于-ICBO。VCC極管基極電流iB=0時，晶體管并未進入截止狀態(tài)，這時=Ic=Iceo還是較大的。電極反向飽和電流ICBO，Ib=-ICBO，iE=0，為臨界截止狀態(tài)。進一步加大基極VBO為反向飽和電流Iebo，這時晶體管進入截止狀態(tài)Ib=-(ICBO+IEBO)，iC=ICBO。隨著基極電流Ib,的增加基極電位VB升高，而隨著集電極電流Ic的增加，集電極電位VC卻下降。當基極電流iB增大到一定值時，將出現(xiàn)VBE=VCE的情況。這時集電結為Ic,Ib為正向偏置，集電結位壘降低，集電區(qū)電子也將注入基區(qū)，從而使集電極電流Ic隨基極電流Ib的增大而增大的速度減小。這時在基區(qū)存儲大量多余電子-空穴對，當iB繼續(xù)增大時，iC基本維持不Ib失去對Ic時稱晶體管工作于飽和狀態(tài)。一般地說，在飽和狀態(tài)時飽和壓降VBE(sat)近似等于0.7V，VCE(sat)近似等于0.3V。由圖3.7(a)可看出，集電極電流Ic的增加受外電路的限制。由電路可得出iC的最大值為ICM=VCC/RC。晶體管進入飽和狀態(tài)，基極電流增大，集電極14張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書電流變化很小，即iC=ICS=(VCC-VBE(sat))/RC晶體管處于臨界飽和時的基極電流為IBS=ICS/β=(VCC-VBE(sat))/βRC。多余電子-空穴對而呈飽和狀態(tài)。3.2.6Multisim仿真軟件的應用Multisim軟件是一個專門用于電子線路仿真與設計的EDA為Windows下運行的個人桌面電子設計工具，Multisim是一個完整的集成化設計環(huán)境。Multisim計算機仿真與虛擬儀器技術可以很好地解決理論教學與實際仿真分析能力。為適應不同的應用場合，Multisim推出了許多版本，用戶可以根據(jù)自己的需要加以選擇。特點：(1)直觀的圖形界面：整個操作界面就像一個電子實驗工作臺，繪制電路所和特性曲線如同在真實儀器上看到的一樣。(2)豐富的元器件庫：Multisim大大擴充了EWB的元器件庫，包括基本元和CMOS數(shù)字及其他各種部件，liT公司網(wǎng)站或其代理商獲得元件模型的擴充和更新服務。(3)豐富的測試儀器：除EWB具備的數(shù)字萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙通道示波器、掃頻儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀和邏輯轉換儀外，Multisim新增了瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡分析儀。尤其與EWB不同的是：所有儀器均可多臺同時調(diào)用。(4)完備的分析手段：除了EWB提供的直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、參數(shù)掃描分析、溫度掃描分析、極點一零點分析、傳輸函數(shù)分析、靈敏度分析、最壞情況分析和蒙特卡羅分析外，Multisim射頻分析等，基本上能滿足一般電子電路的分析設計要求。15張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書3.3硬件各部分原理下面介紹紅外線發(fā)射電路、接收電路，比較電路和報警電路的原理與分析。3.3.1紅外線發(fā)射電路設計組成1.紅外發(fā)射電路工作原理紅外線發(fā)射部分由電阻C2和555定時器構成多諧振蕩器，555定時器3角輸出正玄波，通過三極管Q1放大導通后發(fā)送給紅外線發(fā)射二極管，當電路接通+5V后，電路開始工作，由紅外線二極管發(fā)出信號。發(fā)射機以NE555為核心組成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、電路只要一加上電壓VCC，振蕩器便能起振，剛通電時，由于C2上的電壓不能突變，即2腳電位的起始電平為低電NE555通過T1=0.7R1C2，當C2上的電壓充到閾值電平2/3VCC時，NE555復位，3腳轉呈低電平，此時C2通過D2,R2放電，555內(nèi)部的放電時間T2=0.73R2C2,設占空比為D，D=R1/(R1+R2)，振蕩頻率F=1.44/(R1+2R2)*C2,由于元器件差異當可調(diào)電阻R2調(diào)到20.5K時，頻率為38KHz、占空比約為30%的振蕩器，振蕩信號經(jīng)過3腳輸出，加至輸出Q1基極，由Q1驅動紅外發(fā)光二極管LED1,LED2發(fā)射紅外線出去。圖3.8555工作時的波形圖電路基本思路已經(jīng)明確，接下來就是參數(shù)的選擇了，在本設計中，產(chǎn)生一個38KHZ的報警聲音，要實現(xiàn)這個要求，需多加一片555芯片，用它做多諧振蕩器產(chǎn)生38KHZ頻率，555定時器做多諧振蕩，若2、6腳相接，就可以形成多諧振蕩，外接電容C通過R1、R2、充電，而放電電流僅通過R2。根據(jù)公式充電時間：T1=(R1+R2)Cln(Ucc-1/3Ucc)/(Ucc-2/3Ucc)=(R1+R2)Cln216張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書=0.7(R1+R2)C；放電時間：T2=R2C1n(0-2/3Ucc)/(0-1/3Ucc)=R2CIn2=0.7R2C；周期:T=T1+T=0.7(R1+R2)C；占空比：D=T1/T2=R1/R1+R2。由公式計算：由于頻率為38KHZ,電容C1選擇0.001UF,因為R2遠大于R1,計算出電阻值R1、R2選擇值約為10在進行設計時，最重要的是在IF電流的控制，設計出的驅動電流IF不能太大，若大于IF(max)則元件有燒毀之慮，IF若太小，則其發(fā)射束就會變小。通過查閱資料可知IF(max)在40MA左右，通過計算可得限流R3電阻的最小值為5歐。如圖3.9所示。圖3.9紅外線發(fā)射圖2.1940nm紅外發(fā)射二極管參數(shù)工作電壓：1.5—2.5V；發(fā)射距離：2-20M；發(fā)射角度：±45度。1N4148、可調(diào)電阻R2、電容C1、C2、NE555時基芯片以及電阻器R1、R3、R4組成。如下圖所示3.10為555定時器3腳的輸出波形；17張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書3.10555定時器3腳的輸出波形3.3.2紅外接收電路1.紅外接收頭工作原理數(shù)據(jù)“0”和“1”的區(qū)別通常體現(xiàn)在高低電平的時間長短或信號周期上，單片中斷間隔的時間從而獲取數(shù)據(jù)。重點是找到數(shù)據(jù)“0”與“1”間的波形差別。3據(jù)信號，如圖3.11所示。圖3.11紅外線接收電路圖張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書電路中選用0038L38KHZ續(xù)輸出低電平。圖中C1，C2用于防干擾，R3，R4用于限流。3.3.3LM358電壓比較電路電壓比較器的功能：比較兩個電壓Uo1，Uo2的大?。ㄓ幂敵鲭妷旱母呋虻碗娖?，表示兩個輸入電壓的大小）。電壓比較電路工作原理：電路中LM358分壓給同相端參考電壓，與紅外接收頭輸出端接運放的反相輸入端進行比較，輸出高低電平控制開關電路。工作原理：當紅外接收頭接到紅外線時輸出低電平，由于U1同相端電壓為0V小于反相端參考電壓2.5V,,Uo1輸出端輸出低電平。當紅外接收頭沒接收到紅外線時，輸出高電平，由于U1同相端電壓為5V大于反相端電壓2.5V，Uo2輸出高電平，U2工作原理同上。電路中D1,D2作用是利用二極管的單向導電性，以不至于Uo1，Uo2輸出電壓相互影響，如圖3.12所示。圖3.12電壓比較器電路圖3.3.4三極管開關電路工作原理1.簡介：本產(chǎn)品選用的三極管是8050是非常常見的NPN型晶體三極管，在各種放大電路，開關電路中經(jīng)?？吹剿?，應用范圍很廣，如圖3.13所示。19張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書圖3.13三極管開關電路圖2.8050三極管參數(shù)：集電極電流：0.5A；直流電增益：85-300；集電極--基極電壓：40V；集電極--基極飽和壓降：0.5V；基極--發(fā)射極電壓：1V。3.工作原理：根據(jù)上述BJT開關設計原理。如圖當U0輸入個高電平時,Ib（飽和）=Vcc/βRc三極管將飽和導通，Uce≈0，集電極輸出低電平，由于Q1集電極接在Q2基極，將Q2基極電位也拉低，Q2飽和導通，Uce≈0，Q2集電極輸出5V給報警電路供電工作。3.3.5報警電路電路由兩只555組成，它們都工作在多諧振蕩狀態(tài)，A1的工作在低頻率狀態(tài)，A2的工作在高頻率狀態(tài)，電路只要一加上電壓VCC，振蕩器便能起振，剛通電時，由于C3上的電壓不能突變，即2腳電位的起始電平為低電位，使NE555置位，3腳呈高電平。C2通過R1對其充電，充電時間T1=0.7R1C2，當C2上的電壓充到閾值電平2/3VCC時，NE555復位，3腳轉呈低電平，此時C2通過R2放電，555內(nèi)部的放電時間T2=0.7R2C2,其頻率為：f1=1.44／(R1+2R4)C3該頻率由A1的3R5用來控制A23.14所示。20張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書圖3.14報警電路圖A2因為555的5腳控制端如果外接一個參考電壓，則可以改變觸發(fā)電平值，當A1的3腳輸出方波為低電平時，LED1加上正向電壓導通，LED2反偏截止，因此LED1點亮，在通過R5，加到A2的5腳，A2的振蕩頻率就變低，當A1的3腳輸出為高電平時，LED1加上反向電壓截止，LED2加上正向電壓導通，因此LED2點亮，通過R5接到A2的5腳使得振蕩頻率變高，其變化的信號通過電解電容C4，使揚聲器發(fā)出高、低音交錯的警叫聲，近似于警笛聲,可以通過改變R3、R2、C1的值，警叫聲的頻率也會發(fā)出相應的變化。如下圖3.15為555定時器3腳的輸出波形；21張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書在本設計中，產(chǎn)生一個38KHZ的報警聲音，要實現(xiàn)這個要求，需多加一片555芯片，用它做多諧振蕩器產(chǎn)生38KHZ頻率，555定時器做多諧振蕩，若2、6腳相接，就可以形成多諧振蕩，外接電容C通過R1、R2、充電，而放電電流僅通過R2。根據(jù)公式充電時間：T1=(R1+R2)Cln(Ucc-1/3Ucc)/(Ucc-2/3Ucc)=(R1+R2)Cln2=0.7(R1+R2)C；放電時間：T2=R2C1n(0-2/3Ucc)/(0-1/3Ucc)=R2CIn2=0.7R2C；周期:T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C；占空比：D=T1/T2=R1/R1+2R2。由公式計算：由于頻率為38KHZ,電容C1選擇0.01UF,因為R2遠大于R3,計算出電阻值R3、R2選擇值約為10千歐、100千歐；同理R1，R4選擇10千歐，200千歐。555工作時的波形圖如圖3.16所示。圖3.16555工作時的波形圖22張家界航空工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書第4章產(chǎn)品調(diào)試4.1調(diào)試的設備調(diào)試過程中所需要的設備見表4-1。表4-1示波器測試4.2調(diào)試步驟1、檢