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： 班级： 学号： 姓名： 评分： 教师： 2013 年 3 月 15 日 模拟电路 课程设计任务书20122013 学年第 2学期第 1 周 3 周 题目红外遥控报警器内容及要求 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； 红外发射器，发射频率为30kHz，控制距离2m； 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：

2、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。摘要本次课设是红外遥控器报警器，采用了555多谐振荡器，自激多谐振荡器产生红外光的调制脉冲，脉冲经功率放大后控制红外发光二极管发射红外脉冲。芯片经稳压电源产生方波并利用红外发射与接收二极管的开关功能实现对蜂鸣器的控制从而达

3、到警报功能。达到了当无人阻挡时，远红外接收二极管接收到红外发射二极管发出的红外线，蜂鸣器不发出警报；当有人阻挡时，蜂鸣器发出警报的效果。关键字：警报功率放大多谐振荡目 录 前 言1第一章 电路组成及工作原理21.1方案选择21.2设计原理21.2.1红外发射电路31.2.2红外光敏接收电路4第二章 电路设计及器材选择52.1红外发射电路52.2红外光敏接收器电路52.3放大电路52.4整流开关电路6第三章 电路仿真和系统调试73.1电路仿真73.2仿真结果83.3系统调试9第四章 结论10第五章 参考文献11前 言 随着经济的发展和生活水平的提高，人们的防盗意识也增强，相应的对报警器的需求也日

4、益丰富，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。市场上大部分的报警器都比较昂贵，一般人难以接受，如果通过设计一些低价且性能好灵敏度高可靠地防盗报警器，必将在防盗和保护人民财产上发挥有效作用。由于红外光为不可见光具有较强的隐蔽性和保密性，因此在防盗，警戒上得到广泛运用。电子通讯技术的发展我们通过利用所学知识去创造适合与家庭的低价位低成本，但是运行可靠的智能型安全防范报警系统，对于室内出现入室盗窃，可发出信息并及时处理。在博物馆中的名贵物品周围布置红外线，一旦有人越过观看范围，对其物品有所企图时，挡住了红外光线，报警器就会发出声音，从而起到保护名贵物品的作用！第一章 电路组成及

5、工作原理1.1方案选择第一方案：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。第二方案：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

6、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，从而选择555芯片作为本设计的理想芯片。1.2设计原理红外遥控报警器由红外发射部分和红外接收部分组成。红外发射电路由555自激振荡电路和脉冲发生电路；红外接收则由红外接收二极管控制自激振荡电路，使得蜂鸣器发生变化。电路框图如下：自激振荡发射二极管接收二极管自激振荡蜂鸣器红外发射电路框 红外接收电路框 图1.1系统组成图系统主要是由集成运算放大路和整流开关电路组成。通过将脉冲信号放大、整流以控制三极管通断从而控制蜂鸣器是否工作发声，到报警目的。谐振荡器产生30KHz的不对称脉冲红外信号，远红外光敏

7、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555芯片4管脚短路导致555芯片不发生自激，从而蜂鸣器不响。反之，则555正常工作，给蜂鸣器提供电压使蜂鸣器响。1.2.1红外发射电路此电路主要由一个555芯片和一个三极管构成。其中555芯片自激振荡会产生脉冲波，其频率由R1、R2和电容C1确定，该信号控制红外发光二极管发出所需的30kHz的红外脉冲信号，电容C2是为了提高555芯片的抗干扰能力。图1.2 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，振荡频率计算公式为：fo143（R12R2）C1；（1-1）按要求，需产生3

8、0kHz的信号，所以取R1=1k，R2=2.0k，C1=10nF。作为抗干扰作用的电容C2取C2=10nF。由于此时555芯片三管脚外没有任何电阻，极易使555芯片烧毁，所以与三管脚串联一个电阻R3，取R3=1.0k。1.2.2红外光敏接收电路此电路由一个远红外光敏二极管和一个555芯片构成。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555芯片4管脚短路导致555芯片不发生自激，从而蜂鸣器不响。反之，则555正常工作，给蜂鸣器提供电压使蜂鸣器响。图 1.3 红外接收电路所选的光敏

9、二极管为普通型远红外光敏二极管。为了保护二极管，选用R6为30k。根据要求蜂鸣器要产生800HZ的报警频率，由555构成多谐振荡器，振荡频率f1由公式：f1143（R42R5）C3 （1-2） 计算可得，所以取R4=10k，R5=4k，C3=100nF。C4的作用是为了提高555芯片的抗干扰能力，使得报警器能够正常工作，故取C4=10nF第二章 电路设计及器材选择2.1红外发射电路由555芯片和三极管构成的红外发射的电路，其目的为了发射一个30kHz的不对称红外脉冲信号。555是组成一个多谐振荡器，其频率为fo143（R12R2）C1 （2-1），R1=1k，R2=2.0k，C1=10nF，作

10、为抗干扰作用的电容C2取C2=10nF。2.2红外光敏接收器电路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。所选的光敏二极管为普通型远红外光敏二极管，耦合电容C1仅起耦合和隔直通交作用，故选普通的1uF瓷介电容。电阻R3选1k,电阻R4选33k2.3放大电路 放大电路是个两极放大.主要由集成运算放大器，耦合电容C2和三极管Q1构成。 原理如下:

11、交流电信号经C1、R3流入555进行放大倍数由R5/R3的值控制。考虑到此时555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。2.4整流开关电路 整流开关电路由耦合电容C5、整流二极管D2、D3和三极管Q2、充电电容C4构成。其原理如下：大后的交流信号经电容C5滤去由供电源带来的直流成份后分成两支，正半周经二极管D3流入充电电容C4和作为开关作用的三极管Q2中,使三极管Q2导通,同时给C4充电,因为信号负半周不经过三极管Q2，会导致信号间断半个周期,所以这里充电后

12、的电容C4就会相当于一个供电源,起一个延时的作用给三极管Q2供电以使其导通时间延长Q2导通则蜂鸣器会被旁路而不发声其负半周通过二极管D2流出。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。C5起到耦合和隔直作用，故也选普通的1uF瓷介电容。设置电阻R8=1 K整流作用的二极管D2、D3选用普通的2N711型管。C4作为充电电容,可选用1uF瓷介电容。三极管Q2作用相当于一个开关,选用普通的NPN管。电阻R9是控制蜂鸣器的输入电压的,阻值设为550。第三章 电路仿真和系统调试3.1电路仿真仿真时，我们用开关代替接收二极管。闭合开关，相当于接受

13、二极管导通，此时报警器处于短路状态，因此蜂鸣器不响。当开关断开，即是接收二极管没有接收到发光二极管发射出的红外光线，此时有电流从蜂鸣器处流过，发出报警信号。电路仿真图如下：图3.1电路仿真图 3.2仿真结果1.在红外接受二极管接收红外光时，也就是报警器处于短路状态是，蜂鸣器两端的波形为一条直线，并且此时电压3.717V。仿真图如下：图3.2红外接收二极管接收红外光波形2.隔绝红外光线时，此时红外接收二极管不导通，报警器响起时，蜂鸣器两端的波形为直线波，此时两端电压值为300pV。仿真图如下： 图3.3蜂鸣器导通时波形3.3系统调试当连接上5V直流电源后用万用表测试各电路模块，功能基本正常。但在

14、发射电路红外发射二极管与红外接收二极管之间用物体挡住时，蜂鸣器没有响，未达到报警功能，于是再次检查了一下电路图，却发现没有问题，经过仔细查看元件后，才发现红外光敏二极管焊反了，于是取下该管，另去库房领了个新的远红外接收管焊了上去，再测试，发现可以达到报警功能，但是连着电源的时候电路板受到移动和碰撞时蜂鸣器声音会产生变化，便猜想是某个元件接触不良，重点查看刚刚换过的二极管，发现由于激动导致二极管管脚焊接不牢，经过补焊之后解决该问题。最后再测试，发现效果良好，蜂鸣器响声正常。实物图如下：图3.4 实物图实物图焊好之后我们进行一些测量，在未接收红外线照射时测量蜂鸣器的输入电压，测得结果为3.89V，

15、接收到红外线时，蜂鸣器两端电压为0V，并且在红外发射二极管两端电压为0.96V。测量结果表明我们已经达到实验所要求结果，完成此次要求。第四章 结论本次实验关键在于报警器是否按规定要求，即是遮住红外光线，让接收端不接受红外光线时，蜂鸣器就不报警。在设计仿真时候我们利用555芯片经稳压电源产生方波并利用红外发射与接收二极管的开关功能实现对蜂鸣器的控制从而达到警报功能。 然而在调试过程中不是那么理想，遮住红外发光二极管发出光线，报警器没有反应，有关资料的查询我们明白在此时太阳光中的红外光线对实验造成影响，于是我们想办法遮住太阳光，就在红外接收二极管上面缠绕黑色胶带，以隔绝太阳光。在调试过程中，555芯片因为电压太大烧坏了一次，更换了芯片之后，在芯片在芯片三管脚处加上了一个保护电阻。为了保护红外接收二极管，串联一个电阻R6，起到保护二极管作用。加上保护措施之后，电路不仅实现了报警功能，而且能确保我们在操作过程中