简易光控防盗报警电路的基本组成及工作原理课程设计.doc

1 目目 录录 摘要 2 第一章 设计目的 2 第二章 简易光控防盗报警电路的功能要求 2 第三章 简易光控防盗报警电路的基本组成及工作原理 3 第一节 系统组成框图 3 第二节 工作原理 4 一 红外线发射电路 4 二 接收装置 5 三 报警装置 6 四 时间延迟及喷射装置 8 五 电源电路 9 六 总电路图 11 第四章 所用器材及应用原理 12 第五章 课程设计心得体会 15 2 摘要 简易光控防盗报警电路的功能要求 电路原理图 简易光控防盗报警电路的基本组成及工作原理 所用元件 第一章 设计目的 一 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法 二 了解电路结构及其接线方法 三 了解元器件的工作原理 四 熟悉简易光控防盗报警电路的设计与制作 五 查阅文献 整理文挡 第二章 简易光控防盗报警电路的功能要求 一 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 二 要求电路当判定有物体接近时 能过通过声光形式报警 三 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 四 要求电路可以根据需要 调节喷洒出麻醉剂的等待时间 T 3 第三章 简易光控防盗报警电路的基本组成及 工作原理 第一节 系统组成框图 简易光控防盗报警电路的总体框图如图 1 所示 它是有红外线发射 电路 红外线接收电路 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 红外线 接收电路 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 4 第二节第二节 工作原理工作原理 该电路能够检测出是否有物体接近时所要保护的财产 并且当判定 有物体接近时能够通过声光形式报警 同时在一段时间 T 后 自动喷洒 出麻醉剂 并可调节时间 T 的长短 通过该装置的原理图我们可以知道该装置有四部分组成 红外线发 射器 红外线接收装置 报警装置 和喷射装置 其中各个原理如下 一 红外线发射电路 该电路的核心器件是红外线发光二极 管 SE303 红外线发光二极管 PN 节构成 其发光波段处于可见光波段 之外 因此不能在显示中使用 一般作为光信号传输使用 本电路的感 应装置一般不要求可见 因此只能采用红外线发光二极管作为感应装置 红外线发光二极管正向电流不能超出其最大值 而作为感应装置则 要求其具有较大的光输出 因此电路前端需要一个脉冲信号电路 本电 路采用的是由 NE555 集成电路构成的多谐振荡器组成 其电路运行包含 两个过程 一是利用直流电源经电阻 R1 和 R2 对电容 C1 的充电过程 而是电容 C1 经电阻 R2 从 NE555 集成电路的 DIS 端的放电过程 通过这 两个过程的交替运行 就可以在 NE555 集成电路的输出端 Q 产生出脉冲 信号 其输出脉冲信号的频率 f 和占空比 q 为 f 1 0 7 R1 2R2 C1 1 0 7 220K 2 22K 100uF 541Hz q R1 R1 2R2 220K 220K 2 22K 83 3 5 这样输出端 q 输出脉冲信号来控制红外线发光二极管发射光脉冲 二极管 D1 起包含红外线发光二极管的作用 TRIG 2 OUT 3 RST 4 CVOLT 5 THR 6 DISC 7 VCC 8 GND 1 U1 NE555 D1D2 SE303 100nF C1 0 01uF C2 220k R1 22K R2 470K R3 二 接收装置 红外线照射在接收器的光电晶体管 VT1 上 光电管 VT1 的电阻变小 三极管 VT2 上的上偏置电路接通 VT2 很快导通 VT2 道同时他的几集电极电位降低 UCE1 0 所以三极管 VT3 截至 皆 在 VT3 集电极回路的继电器不吸动 其触点 J1 J2 断开 J2 断开声光 控电路的电源电路 一旦有人通过红外线的封锁线 红外线被挡住 光 电管因无光照内阻变大 于是 VT2 截至 VT3 导通 继电器 J 动作 其触点 J1 导通 继电器 J 自锁 J2 接通了生光控电路的电源 该电路 工作 其原理图如下 6 D VT1 VT2 VT3 J2 J1 J 1K R15K R2 10K R3 1K R Res Adj2 12V 三 报警装置 如下当该装置接通时 V 电压为高电平 则三极管 T1 导通 此时电源过电阻 R1 和 R2 对电容 C1 充电 NE555 集成电路的 THR 和 TRIG 端输入电压升高 当电压升高到 2 3 VCC 时 输出端 Q 为 低电平 此时 THR 和 TRIG 端通过 DIS 端放电 当电压下降到 1 3 VCC 时 输出端为高电平 这样周而复始循环往复 NE555 集成电路的 输出端就可以输出震荡信号 同样输出端接入由运算放大器构成的反相 电路 则运算放大器的输出电压也输出震荡信号 这样 发光二极管 D1 在截止和导通状态之间转换 D1 呈现闪烁状态 三极管 T2 同样在截 止和导通状态之间转换 蜂鸣器进行间断工作 即此时进行声光报警 7 TRIG 2 OUT 3 RST 4 CVOLT 5 THR 6 DISC 7 VCC 8 GND 1 U2 NE555 V T1 10K R1 10K R2 10K R3 Res2 10K R4 1K R5 1K R6 D3 0 01uF C2 10uf C1 D1 T2 2 3 1 411 A A Speaker 12v 12v 四 时间延迟及喷射装置 时间延迟和自动喷洒麻醉剂电路 图示电路为时间延迟和自动喷洒麻醉剂电路 时间延迟电路由两部 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 整流和滤波电路的输出电压 V1 首先经过二极管 D1 和 D2 整流后 再经过电容 C1 滤波 则在 NE555 集成电路的 TRIG 端产生电平信号 当 接收到红外线脉冲时 整流和滤波电路的输出电压 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 的特性可知 输出端 Q 为低电平 当由于人体或者物体接近时所要保护 的财产时 阻隔到红外线脉冲时 则电路没有输出电压 V1 则在 TRIG 端输入为零 单稳态电路接收到触发信号 输出端 Q 为高电平并保持一 段时间 而延迟时间由可变电阻 R2 和电容 C2 的数值决定 通过调节可 8 变电阻 R2 和电容 C2 的大小 可以改变延迟时间的长短 来使用于不同 的场合 自动喷洒麻醉剂电路中 由于电磁阀通过的是大电流 大功率 一 般的直流电源无法提供很大的电流和功率 故需要交流供电 从而电路 中的开关需要采用继电器电路 然而 一般的 NE555 集成电路地输出电 流无法驱动继电器 因此需要加入电流放大电路 即三极管 T1 构成的 电流放大电路 其中 R3 为限流电阻 防止输入电流过大而烧毁三极管 T1 为共射极电路 当输出端 Q 为高电平时 三极管导通饱和 将输入 电流放大 当输出端 Q 为低电平时 三极管截止 无电流通过 继电器 连接 T1 的集电极 当有电流驱动时 开关闭合 电磁阀通电 喷洒麻 醉剂 当无电流驱动时 开关断开 电磁阀不通电 没有麻醉剂喷出 同时 在继电器两端并联一个二极管来实现保护作用 同时电路中加入 发光二极管来作为显示电路 显示麻醉剂是否喷出 9 TRIG 2 OUT 3 RST 4 CVOLT 5 THR 6 DISC 7 VCC 8 GND 1 U2 NE555 D1 D2 D4 D3 R2 10K R1 1K R4 1K R3 0 1uF C1 470uF C2 0 01uF C3 T1 J 12V 喷喷喷喷 220V 五 电源电路 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 但这种方法耗电量大 还得选择合适的指标参数 而电池的使用 时间太短 故不易采用 二是采用如图所示电路 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交流电转换 为 12V 的直流电 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 C1 C2 C3 和 C4 组成滤波电路 而稳压电 路是用三端稳压集成电路来实现 10 六 总电路图 六 总电路图 11 TRIG 2 OUT 3 RST 4 CVOLT 5 THR 6 DISC 7 VCC 8 GND 1 U1 NE555 D1 D2 SE303 100nF C1 0 01uF C2 220k R1 22K R2 470K R3 12v D VT1 VT2 VT3 J2 J1 J 1K R15K R2 10K R3 1KR 12V TRIG 2 OUT 3 RST 4 CVOLT 5 THR 6 DISC 7 VCC 8 GND 1 U2 NE555 V T1 10K R1 10K R2 10K R3 Res2 10K R4 1K R5 1K R6 D3 0 01uF C2 10uf C1 D1 T2 2 3 1 411 A A Speaker 12v TRIG 2 OUT 3 RST 4 CVOLT 5 THR 6 DISC 7 VCC 8 GND 1 U2 NE555 D1 D2 D4 D3 R2 10K R1 1K R4 1K R3 0 1uF C1 470uF C2 0 01uF C3 T1 J 12V 喷喷喷喷 220V 第四章 所用器材及应用原理 器材 发光二极管 SE303 NE555 集成电路 晶体管 继电器 铁心变压 器 MC78L12CP 集成电路 电容 电阻 扬声器 光电晶体管 滑 12 动变阻器 应用原理 继电器 是一种用途广泛的产品 广泛应用于家电产品 如空调器 彩电 冰箱 洗衣机等 也应用于工业自动化控制和仪表 在电子元器件中 继电器一般被认为是一种最不可靠的电子元件 在整机可靠性设计中 把继电器 电位器 可调电感器及可变电容器列为建议不用或少用的元 件 但是 由于继电器在控制电路中有独特的电气 物理特性 其断态 的高绝缘电阻和通态的低导通电阻 使得其它任何电子元器件无法与其 相比 加上继电器标准化程度高 通用性好 可简化电路等优点 所以 继电器仍得以广泛应用 随着科技的飞速发展 继电器在程控通信设备 中的使用量还在进一步增加 发光二极管 发光二极管简称 LED 采用砷化镓 镓铝砷 和磷化镓等材料制 成 其内部结构为一个 PN 结 具有单向导电性 当在发光二极管 PN 结上加正向电压时 PN 结势垒降低 载流子的扩散 运动大于漂移运动 致使 P 区的空穴注入到 N 区 N 区的电子注入到 P 区 这样相互注入的空穴与电子相遇后会产生复合 复合时产生的能量 大部分以光的形式出现 因此而发光 发光二极管在制作时 使用的材料有所不同 那么就可以发出不同颜色 的光 发光二极管的发光颜色有 红色光 黄色光 绿色光 红外光 等 发光二极管的外形有 圆形 长方形 三角形 正方形 组合形 13 特殊形等 常用的发光二极管应用电路有四种 即直流驱动电路 交 流驱动电路 脉冲驱动电路 变色发光驱动电路 使用 LED 作指示电 路时 应该串接限流电阻 该电阻的阻值大小应根据不同的使用电压和 LED 所需工作电流来选择 发光二极管的压降一般为 1 5 2 0 V 其工作电流一般取 10 20 mA 为 宜 NE555 集成电路 555 时基集成电路的工作原理与应用 555 时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组 合集成电路 它设计新颖 构思奇巧 用途广泛 备受电子专业设计人 员和电子爱好者的青睐 人们将其戏称为伟大的小 IC 图示为 555 定 时器电路图 变压器 是发电厂和变电所的主要设备之一 变压器的作用是多方面的不 仅能升高电压把电能送到用电地区 还能把电压降低为各级使用电压 以满足用电的需要 总之 升压与降压都必须由变压器来完成 在电力 14 系统传送电能的过程中 必然会产生电压和功率两部分损耗 在输送同 一功率时电压损耗与电压成反比 功率损耗与电压的平方成反比 利用 变压器提高电压 减少了送电损失 变压器是由绕在同一铁芯上的两个 或两个以上的线圈绕组组成 绕组之间是通过交变磁场而联系着并按电 磁感应原理工作 变压器安装位置应考虑便于运行 检修和运输 同时 应选择安全可靠的地方 晶体管 半导体三极管主要分为两大类 双极性晶体管和场效应晶体 晶体 管有三个极 双极性晶体管的三个极 分别由 N 型跟 P 型组成发射极 基极 和集电极 Collector 场效应晶体管的三个极 分别是源极 栅极 和漏极 晶体管因为有三种极性 所以也有三种的使用方式 分别是发射极接地 又称共射放大 CE 组态 基极接地 又称路最 常用的用途应该是属于