电动车无线防盗报警器设计毕业论文

1、图书分类号：密 级：毕业设计(论文)电动车无线防盗报警器设计THE ELECTRIC BICYCLE WIRELESS ANTI-THEFT ALARM SYSTEM DESIGN学生姓名学院名称专业名称指导教师年月02日 徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日徐州工程学院学位论文版权协议

2、书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要本论文课题是开发设计一款基于单片机的电动自行车无线防盗报警器。通过市场调研和查阅相关资料，论证了本设计的必要性和可行性。文中主要

3、论述了该无线防盗报警器各个模块的详细设计过程。设计从总体方案的设计入手，对无线收发模块、信号触发模块、报警电路模块等进行了相关的分析、选择及最终方案的确定；使用Protel软件绘制出该设计的最终方案的电路图，通过Protel电路图清晰地表达出该设计各个工作模块电器元件的连接情况，并通过protel电路图生成PCB图，为PCB电路板的焊接奠定基础，根据Protel电路图连接电路并进行硬件调试；使用Pro|E软件对产品的外观进行了设计。本设计用单片机作为控制单元，弹簧开关作信号触发，远距离无线收发模块作信号传输，扬声器（或蜂鸣器）作报警装置。当单片机收到无线收发模块发出的预警信号后，进入预警状态，

4、并当弹簧开关在收到外界振动影响后，接通电路,以使报警器报警，以此来威慑犯罪分子，达到保护电动自行车的目的。本课题开发设计的电动车无线防盗报警器体积小、结构紧凑、技术先进、成本低、生产率高、实用性强，适用于千千万万电动车使用者。关键词 单片机；无线收发模块；弹簧开关；防盗报警器；扬声器AbstractThis thesis focuses on the development and design of the electric bicycle SCM of wireless anti-theft alarm based on Monolithic integrated circuit. Thr

5、ough market research and access to relevant information, demonstrated the necessity and feasibility of the design . In the major expositions of the wireless anti-theft alarm for the detailed design of each module process . Design from starting with the design of the overall plan, carrying out the re

6、levant analysis about the radio transceiver modules, signal trigger module, alarm circuit module , selection and exterminating the final package; Protel software is used to map out the final design of the circuit, Through the Protel clearly show the work of various electrical components connecting m

7、odule, and generate PCB by Protel circuit plans, lay the foundation for welding the PCB circuit boards , according to the Protel circuit ,connecting circuits and hardware debug; products Appearance was designed by using the Pro | E software .The design is used as a control unit SCM, spring switch to

8、 trigger signal, wireless transceiver modules for long-distance signal transmission, speakers (or buzzer) for the alarm device. When the wireless transceiver module SCM received a warning signal, go into the early warning status , and when the spring switch vibration impact of the receipt of the out

9、side world, connected to circuit , to enable the alarm warning, in order to deter crime Elements, to realize the purpose of protecting electric bicycles.The topic of electric vehicle development and design wireless anti-theft alarm system are small, compact, technologically advanced, low cost, high

10、productivity, practical, applied to millions of users of electric vehicles.Keywords SCM Wireless Transceiver Module Spring switch Anti-theft Alarm System Loudspeakers 目 录1 绪论31.1 电动车无线防盗报警器研究背景31.2 电动车无线防盗报警器的研究现状31.3 电动车无线防盗报警器的研究要求41.4 电动车无线防盗报警器的研究意义42 总体方案设计52.1 框架结构体系设计52.2 各功能模块方案设计5 无线收发模块5 信

11、号触发模块7 报警电路模块82.3 本章小结103 无线收发模块设计113.1 LR-T15CTM4-S红外接收远程控制系统模块介绍11主要特性11 工作原理方框图12外部应用电路13 光电特性14外部特征153.2 无线收发模块设计163.3 本章小结174 音乐集成电路模块设计184.1 音乐集成电路18音乐集成电路内部结构及其工作原理18音乐集成电路使用过程中应注意的问题194.2 音乐集成电路报警模块设计194.2.1 整流二极管的选用19晶体三极管的选用20电磁继电器的选用22 音乐集成电路报警模块的设计224.3 本章小结235 安装与调试245.1 硬件安装24AT89C51单片

12、机相关特性及参数介绍24硬件安装275.2 硬件调试28无线收发模块调试28音乐集成电路模块调试28复位电路及晶振电路调试285.3 C语言编程29单片机软件编程的注意事项29 C语言编程315.4 软件调试355.5 本章小结366 产品外观设计376.1 控制电路外观设计376.2 执行电路外观设计396.3 本章小结40结论41致谢42参考文献43附录44 附录1441 绪论1.1 电动车无线防盗报警器研究背景随着科学技术的迅猛发展，人民生活水平的不断提高，电动自行车已经进入人们的生活，并进一步改善了人们的出行方便。电动自行车以电为能源，无废气排放，噪音小，不污染环境，且骑行省力，经济适

13、用，通用性广，上牌手续方便，政府也大力支持。目前摩托车，燃油助力车因污染环境而受到限制。国家出台燃油含税政策，又给电动自行车带来了福音，因此电动自行车成为工薪阶层的最佳选择，也受到越来越多人青睐。然而就在电动自行车进入千家万户的同时，其失盗率也连连攀升，给使用者带来了很大的经济损失，为解决广大电动自行车使用者的后顾之忧，现设计一套基于单片机的关于电动自行车用无线防盗报警器的方案，给广大使用者装上一把“安心锁”。1.2 电动车无线防盗报警器的研究现状为了充分掌握电动车市场防盗报警类产品的现状及发展动态，我深入开展了市场调研和文献搜索，从商家提供的电动车年销量和报警器（包括报警锁）年销量数据不完全

14、统计，现在购买电动车的用户同时配备防盗报警装置的约占98。目前市场上出售的电动车防盗报警装置大致有如下几类： （1）防盗报警锁，将报警器与车锁集成，只要内部振动传感器感知到车身振动，就会立即触发启动锁上报警喇叭报警。这种防盗报警锁使用比较方便，售价也能为大家接受，一般在50元左右，如杰达KL02、新奇特FB8224。但是用户反映使用这种防盗报警锁，发生误报的频率较高，而且发现是误报还得不到解除，同时在锁紧状态下无法人为撤防，造成不必要的干扰。（2）普通防盗报警器，与防盗报警锁相比，这类报警装置体积较小，可独立安装在电动车上较为隐蔽的地方，不易被发现而拆卸。其布防、撤防都是通过报警器外壳上的同一

15、开关按钮实现，探测警情信号的也是各种类型的振动传感器，电源一般使用两节7号电池，性能比较稳定，价格在60元左右。但是一旦将其安装在车身较为隐蔽的地方，如车身底部等，那么车主启动布防和撤防时要按开关就很困难，不易操作；如果安装在方便车主启动开关的地方，此报警器又很容易被盗贼发现而将其拆卸。（3）遥控防盗报警器，由车载主机和手持遥控发射器组成，报警喇叭多是只安装在车载主机上，遥控器的作用主要是设防、撤防和启动报警功能，相当于主机的一个无线遥控电源开关，如新奇特E-12，龙锐lr-007。这类报警器是现在电动车市场上的主流防盗产品，一般灵敏度较高，性能稳定，报警声响可达100分贝以上，基本可以满足一

16、般电动车用户的需要，市场价格在80元左右。漏报率和故障率都较低，但是误报率很高，报警噪音扰民现象严重。（4）无线智能数字报警器，如荣高VA-2型、旭飞报警器。这类防盗报警器一般采用微电脑技术，智能化程度较高，除了能遥控设防撤防、强警寻车外，还具有遥控熄火、自动延时设防和智能记忆等功能。这类产品设计合理、性能优越，但是作为电动车的附属配件，它们的价格相对较高，一般要超过150元，普通用户不能接受，因而在电动车市场也就得不到推广。电动自行车之所以能走进千家万户，为广大消费者所青睐，一个很重要的原因就是其价格相对于摩托车和汽车要低得多，能被一般收入的人们所接受。因此，开发一种高性能、低价位的电动车专

17、用防盗报警器是适合市场需要的，也是目前电动车用户这个消费群体给我们提出的一项艰巨任务。1.3 电动车无线防盗报警器的研究要求电动车无线防盗报警器的的研究要求就是体积小，能安装在比较隐蔽的地方，不易被盗车贼发现拆卸，而车主又能操作方便；灵敏度较高，性能稳定，漏报率、误报率和故障率都应比较低，报警声应适中，能在有效范围内提醒车主或路人，达到震慑盗车贼的目的即可，以免报警声音太大，噪音扰民；价格适中能让普通消费者所接受。1.4 电动车无线防盗报警器的研究意义现在市场上有各式各样的电动车防盗报警装置出售，一些高档的智能报警器由于价格过高，用户不愿意为售价仅两三千的电动车去配置，而得不到推广；另外，也有

18、价格适中、质量可靠的防盗报警器出售，但是此类报警器的报警喇叭一般都只是安装在电动车身上，而完成警情传递任务的主要部件都是振动传感器，其灵敏度较高，致使一些外界环境因素，如刮风打雷，儿童嬉闹等，都有可能使其动作，并触发报警器报警，这种由于误报警带来的噪音污染常常造成不必要的扰民。种种原因使得大部分电动车用户并没有为他们的车去配备防盗报警装置，导致一些不法分子有机可乘，电动车被盗现象日益严重，“电动自行车保险”也因出险率太高而销声匿迹。报警装置作为电动车的一个重要附属配件，其防盗守护的重要作用众所周知。由此，一种低价位、高品质，适合于普通用户的防盗报警器将是电动自行车市场翘首以盼的。 着眼于解决上

19、述问题，我们展开了一系列调查研究、开发创新工作，希望我们的努力可以在报警器成本与性能之间找到一个最佳平衡点，为电动车增加一道理想的安全防线，解除用户的后顾之忧。2 总体方案设计电动车无线防盗报警器的总体方案设计是根据其功能和设计要求，从全局的角度，以系统的观点而进行整体方面的设计，主要包括无线收发模块设计，信号触发模块设计和报警电路模块设计等内容。2.1 框架结构体系设计本设计主要依据下列框架结构(如图2-1)进行设计。AT89C51单片机信号触发模块无线发送模块无线接收模块报警电路模块图2-1 总体框架结构体系其中单片机作为控制单元模块，弹簧开关作信号触发模块，采用远距离无线收发装置作无线收

20、发模块，扬声器（或蜂鸣器）作报警电路模块。当单片机收到无线收发模块发出的预警信号后，进入预警状态，并让弹簧开关在收到外界振动影响后，接通电路使报警器报警，以此来威慑犯罪分子，达到保护电动自行车的目的。2.2 各功能模块方案设计本设计各功能模块主要包括无线收发模块，信号触发模块和报警电路模块等，下面将分模块讨论各个模块拟采用方案和最终方案的确定。 无线收发模块HF-15/HJ-15红外收发组件普通红外遥控器作用距离一般为10m左右，且方向性很强。而由HF-15/HJ-15构成的红外遥控发射/接收电路（见图2-2）作用距离可达25m，其对射夹角大于15°，且外接电路简单，安装方便。HF-

21、15为红外遥控发射组件，其工作电压412V，典型值9V；工作频率3250kHz可调，由第1、2脚之间所接的电位器来调节发射电路的载波频率，一般选40kHz。HJ-15内部设有前置放大电路、整形电路和滤波电路，放大器放大倍数可达2.5万倍。如果需要加大遥控距离，可在红外发射或接收管的前面加只带凸镜聚光片的聚光筒，但此时应注意调整好焦距，否则无效果。图2-2 HF-15/HJ-15红外收发应用电路图当红外遥控发射电路的SK开关闭合时，通过HF-15装置的5、6脚将HF-15装置启动，再经HF-15装置的1、2脚之间所接的电位器调节发射电路的载波频率，载波频率的大小直接影响传输距离。电位器调节的数值

22、越大发射电路的载波频率就越小，其传输距离也就越短；电位器调节的数值越小发射电路的载波频率就越大，其传输距离就越长，因为频率低衰减小，频率高衰减大。当载波频率确定后HF-15装置的3、4脚所接的型号为PH303的发光二极管，将给红外遥控接收电路型号为PH303的二极管一个脉冲，HJ-15通过内部的前置放大电路、整形电路和滤波电路对接收到的脉冲信号进行分析，当是其识别的波形时就启动该电路，完成红外收发的工作。HF-15/HJ-15红外收发装置的传输距离和安全性的确可以满足本设计的需要，但是其体积比较大，价格也远远超出了市场上现在所出售的整套电动车无线防盗报警器的价格，从产品的性价比考虑，不予采纳。

23、LR-T15CTM4-S红外接收远程控制系统模块LR-T15CTM4-S系列是红外遥控接收模块。该模块的最大优点就是即使在很弱的光源下也能可靠运行、并保护、防止受到其他输出脉冲的干扰。LR-T15CTM4-S系列所需的供电电压在2.4V6.5V之间，与本设计所构想的5V供电电压很吻合；而其低电流消耗是HF-15/HJ-15红外收发组件不可比拟的；其输出信号为4.5V高电压正好能被本设计中采用的AT89C51单片机所识别。LR-T15CTM4-S系列与无线发送装置的有效作用距离为28米，相对HF-15/HJ-15红外收发组件有了相当大的改观，其最大优点就是即使在很弱的光源下也能可靠运行、并能有效

24、防止受到其他输出脉冲的干扰。本设计就是想找到这样的红外无线收发模块：体积小、重量轻，5V供电电压，4.5V高电平输出，低电流消耗；作用距离长，能适用恶劣环境，而不至于受到其他输出脉冲的干扰。因此欲采用LR-T15CTM4-S红外接收远程控制系统模块为本设计的无线收发模块。该模块将在第3章中详细介绍。水银开关水银开关（见图2-3），又称倾侧开关，是电路开关的一种，用一个接着电极的小巧容器储存着一小滴水银，容器中多数注入惰性气体或为真空。因为重力的关系，水银水珠会随容器中较低的地方流去，如果同时接触到两个电极的话，开关便会将电路闭合，开启开关。图2-3 水银开关容器的形状亦会影响水银水珠接触电极的

25、条件，例如邮包炸弹使用的会是倒 V 字型的，令收件人在不知情的情况下倾侧邮包，闭合电路、制动爆炸，但送件人（或邮包携带者）则不会。水银开关的原理很简单，在普通固定电路中均可用于信号触发，但在本设计中，电动车无线防盗报警器不可能完全保持水平状态；并且水银对人体及环境均有毒害，不适合在本设计中采用。振动传感器振动传感器在测试技术中是关键部件之一，它的作用主要是将机械量接收下来，并转换为与之成比例的电量。由于它也是一种机电转换装置。所以我们有时也称它为换能器、拾振器等。振动传感器目前广泛应用的报警检测传感器，它内部用压电陶瓷片加弹簧重锤结构检测振动信号，并通过LM358等运放器放大并输出控制信号。当

26、检测到振动大于一定幅度时，动作指示灯点亮，并发出报警，振动检测的灵敏度可以通过灵敏度调节旋钮调节，顺时针灵敏度增加，逆时针灵敏度降低。振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量，而是将原始要测的机械量作为振动传感器的输入量Mi，然后由机械接收部分加以接收，形成另一个适合于变换的机械量Mt，最后由机电变换部分再将Mt变换为电量E，如图2-4所示。因此一个传感器的工作性能是由机械接收部分和机电变换部分的工作性能来决定的。振动传感器具有成本低、灵敏度高、工作稳定可靠，振动检测可调节范围大的优点，器件的内部均含有专用的控制芯片,应用非常方便,可直接带动小功率负载,用一只三极管进行电流放大后,即可

27、驱动继电器或报警被大量应用到汽车、摩托车、电动车的防盗系统上，目前80的车辆报警器都用这类传感器。 机械接受部分 机电变换部分 Mi Mt E图2-4 振动传感器振动传感器的性能特点符合本设计的需要，但在元件采购的过程中发现徐州电子市场找不到振动传感器的销售，给本设计的实物制作造成了困难。因此将在第4章音乐集成电路报警模块设计中对信号触发模块的设计做详细介绍。 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种，在电路中用字母“H”或“HA”（

28、旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。（1）压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHz的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。（2）电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈

29、产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。（3）自制简易蜂鸣器电路目前蜂鸣器被广泛应用与多种控制装置和家用电器的特定功能指示。笔者在做本设计的时候发现了一种简易蜂鸣器电路12，现介绍给大家（如图2-5）。图2-5 简易蜂鸣器电路基本电路如上图所示，由R1R4、C1、C2和Q1、Q2组成自激多谐振荡器电路，产生的音频振荡信号经Q3放大、驱动压电陶瓷片发出响亮的蜂鸣声。电路的振荡频率见式（2.1）。 f= 式（2.1）改变其元件的参数，就可以得到自己满意的声调。压电陶瓷片为该电路的发声部件，其质量好坏直接影响发声音量的大小，选用时还要注意其工作电压。在制作时，最好选用带有助

30、声腔的蜂鸣器。图中电感L可用线圈完好的废旧6V12V直流继电器绕组代替，也可用废旧录音机磁头和晶体管收音机中音频变压器绕组代替。按图中所示数值，本电路可在3V15V直流电压范围内正常工作，其最大工作电流为45ma。若加大工作电压，须将Q3换成耐压和电流值较大的三极管。扬声器扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件，扬声器的性能优劣对音质的高低影响很大。扬声器的种类很多，按其换能原理可分为电动式（即动圈式）、静电式（即电容式）、电磁式（即舌簧式）、压电式（即晶体式）等几种；按其频率范围可分为低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器。电动式扬声器的结构和工作原理电动式扬声器应用最广泛，它又分为纸盆式、

31、号筒式3和球顶形三种。而前两种应用比较广泛，因此这里只介绍前两种。（1）纸盆式扬声器纸盆式扬声器其结构如图2-6所示。它由三部分组成：振动系统，包括锥形纸盆、音圈和定位支片等；磁路系统，包括永久磁铁、导磁板和场心柱等；辅助系统，包括盆架、接线板、压边和防尘罩等。当处于磁场中的音圈有音频电流通过时，就产生随音频电流变化的磁场，这一磁场和永久磁铁的磁场发生相互作用，使音圈沿着轴向振动，由于扬声器结构简单、低音丰满、音质柔和、频带宽，但效率较低。（2）号筒式扬声器号筒式扬声器其结构如图2-7所示，它由振动系统（高音头）和号筒两部分构成。振动系统与纸盆扬声器相似，不同的是它的振膜不是纸盆，而是一球顶形

32、膜片。振膜的振动通过号筒（经过两次反射）向空气中辐射声波。它的频率高、音量大，常用于室外及广场扩声。音乐集成电路就在商榷报警电路元件的选用时，无意中发现了音乐集成电路4，它是一种乐曲发生器，它可以向外发送固定存储的乐曲。它具有声音悦耳、外接元件少、价格低、功能全面及使用方便等特点，因而音乐集成电路在家用电器，时钟，玩具等方面得到了广泛的应用。通过比较蜂鸣器扬声器和音乐集成电路的外接元件数量、价格、功能全面性及使用方便等特点决定采用音乐集成电路作为本设计的报警电路模块，该模块将在第4章音乐集成电路报警模块设计中做详细介绍。2.3 本章小结本章对该设计的总体框架结构体系设计进行了论述，并对该设计的

33、各功能模块拟采用和最终采用的方案进行了详细的介绍，通过比较HF-15/HJ-15红外收发组件和LR-T15CTM4-S红外接收远程控制系统模块确定了本设计的无线收发模块；通过比较水银开关和振动传感器确定了本论文的信号触发模块；通过比较蜂鸣器、扬声器和音乐集成电路确定了本论文的报警电路模块，而被选定的模块元件将在下面几章做详细的介绍。3 无线收发模块设计LR-T15CTM4-S系列是红外遥控接收模块。它已转移成型、体积小、重量轻和低电流消耗。该模块的最大优点就是即使在很弱的光源下也能可靠运行、并保护、防止不受控制的输出脉冲的干扰。3.1 LR-T15CTM4-S红外接收远程控制系统模块介绍本小节

34、将详细介绍LR-T15CTM4-S红外遥控接收模块（见图3-1）的主要特性、引脚特征、光电特性、极限参数、材料配置，外部尺寸等物理特性。（1）供电电压2.4 V6.5v之间 ；（2）光电检测器及前置放大器封装在一起；（3）PCM频率的内部过滤器；（4）对不同种干扰光源的免疫力较强；（5）低效输出（6）低功率消耗； 图3-1 LR-T15CTM4-S因LR-T15CTM4-S红外遥控接收模块具有上述的主要特性，所以其应用范围也是比较广泛的。大致有AV设备（如：电视，DVD播放机，音响，CD播放机，机顶盒等）；家电（如：电脑，空调，照相机等）；红外遥控器控制玩具。LR系列红外遥控接收模块的引脚配置

35、和载波频率如表3-1所示。表3-1 LR系列引脚配置和载波频率在本设计中该元件要与单片机连接使用，完成报警系统的上锁和解锁过程，因此要选择合适的工作电压和输入频率，焊接电路板时应考虑该电子元件的焊锡温度，以免过高烧坏元件。LR-T15CTM4-S红外遥控接收模块的建议操作条件和极限参数见表3-2和表3-3。表3-2 建议操作条件参数符号数值单位运行电压Vcc2.46.5V输入频率fin3060kHz表3-3 极限参数 (温度=25)参数符号数值单位供电电压Vcc7V输出电流Iout2.5mA运行温度Topr-20+80存储温度Tstg-30+85焊锡温度Tsd270图3-2方框图发射装置输出波

36、形 红外模块输出波形 图3-3 输出波形LR-T15CTM4-S红外遥控接收模块工作原理方框图如图3-1所示。当无线发射装置有信号输入后，通过自动增益控制器保证通道内的信号同步放大稳定动态工作点,以达到更高的传输效率。通过限制器将突发的信号、过强的信号、误操作所产生的大信号和声反馈，按一定的比例进行压缩或限幅，解决了功率放大器过载问题，从而保护了昂贵的功率放大器和扬声器。通过滤波器过滤掉不理想的信号，得到单一频段的理想信号，保证了信号传输的正确。通过高峰活塞和比较器比较电压，然后根据比较结果，把输出电压设定在数字高态。通过积分器将前后信号叠加。最后通过施密特触发器对脉冲边缘进行整形和产生输出方

37、波脉冲，如图3-3所示。（1）该元件的外部应用电路5如图3-4所示。防止电压包括任何噪音因素的影响，请将RC滤波器放在顶端. RC滤波器应和Vcc引脚和GND引脚紧密联接 ON/OFF脉冲宽度最好是小于0.3米图3-4 外部应用电路*光照强度检查检测表面的红外模块是0 Lux（照度单位）图3-5 抵达物距离试验条件LR-T15CTM4-S红外遥控接收头与红外发射装置的夹角直接影响传输的距离，夹角越小传输距离越远，当夹角=0°时传输距离最远为28 m ；当夹角=45°时传输距离为15m。抵达物距离试验条件见图3-5。（2）当LR-T15CTM4-S系列受到一些干扰信号抑制时，

38、它仍然可以接收数据信号。不过灵敏度降低到不能产生理想脉冲的水平。一些抑制LR-T15CTM4-S系列干扰信号的例子：荧光灯信号电子镇流器（参照图3-6，图3-7 ） 频率为38KHz的连续信号或在其他任何频率直流灯（钨灯泡或节能灯）图3-6和图3-7显示的信号来自一个用60Hz电子镇流器作用的荧光灯。一种荧光灯电子镇流器造成的不同类型的干扰信号。如果灯的频率在50kHz-100kHz之间，那么通常的振荡频率是光学干扰信号，这个频率是电气振荡驱动电路镇流器频率的两倍。所有LR-T15CTM4-S系列的红外接收机模块都可以制止这种干扰信号如图3-6和图3-7所示。所以这些灯将不会产生不理想的输出脉

39、冲。不过敏感性会根据干扰信号的强弱而有所降低，更重要的是电子镇流器的高调制的振荡幅度。LR-T15CTM4-S红外接收模块的光电特性6见表3-4。表3-4 光电特性参数符号条件最小典型最大单位供电电压Vcc-2.456.5V供电电流Icc无信号输入0.811.3mA包过滤器中心频率fo-3fo3%峰值波长p-940-nm高层次的输出电压Voh图3.5Vcc-0.5-V低层次的输出电压Vol图3.5-0.20.4V高层次输出脉冲宽度Twh图3.5450600750s低层次输出脉冲宽度Twl图3.5450600750s到达物距离L图3.5 ±0°-28m图3.6 ±3

40、0°-22m图3.7 ±45°-15m通过下表可以看出当LR-T15CTM4-S红外遥控接收模块的供电电压为5V时，其灵敏度最高；供电电压和电流是成正比关系，即供电电压越大电源电流越大，反之越小；距离和输出脉冲宽度近似成反比例关系，即距离越远输出脉冲宽度越窄，反之越宽。测试条件如表3-9所示。表3-5灵敏度与供电电压 表3-6电源电流与电压表3-7输出脉冲宽度与距离 表3-8方向性（水平/垂直）表3-9测试条件参数试验条件备注高温Ta=+75,Vcc=5.0V t=500h，低温Ta=-25, Vcc=5.0V t=500h，高气温/高湿度Ta=+80 90%RH

41、, Vcc=5.0V t=500h，热循环Ta=-30(0.5h)-+85(0.5h) 20圈，属性测试高度=75cm 3次负载测试的供电电压是5V光电学特性正常条件下应在停止2小时后恢复正常 加热周期测试应在无负载条件下重复20次 测试装置应从高度75厘米的硬木版上下降3次注意事项（1）在不会造成其变型或变质的地方储存和使用。 （2）在非很湿的地方储存和使用。 （3）为了防止静电的损害，在使用前确保人体和烙铁间接地。 （4）电源和地线之间接入解耦冷凝器（47f-470f）以减少供电线路噪音影响。（5）远程控制系统的表现取决于环境条件和周边元件的能力。因此，这里强烈推荐该接收模块与周边元件如电

42、阻器，冷凝器，继电器等共同使用。2 材料配置表3-10 LR-T15CTM4-S系列材料配置规格配置备注集成电路硅(99%)光电二极管硅(99%)引线框架铁（99.5%），银（0.5%）环氧树脂树脂（55.5%），固化剂（45.5%）银环银（80%）树脂（10%），固化剂（10%）导线金（99.9%）盾状盒铁（99%），锡（1%）内部外部尺寸（单位：mm）图3-10 LR-T15CTM4-S系列外部尺寸3.2 无线收发模块设计本设计无线接收模块的设计如图3-10所示，LR-T15CTM4-S红外接收远程控制系统模块的Vcc脚接+5V电压，GND脚接地，Vout脚接AT89C51单片机的P00口

43、。当LR-T15CTM4-S红外接收头收到彩色电视遥控器的脉冲信号后，就能通过其内部电路给单片机P00口一个4.5V高电平，完成无线收发模块的工作环节。图3-10 无线收发模块3.3 本章小结 本章介绍了作为本设计无线收发模块的LR-T15CTM4-S系列电子元件的一般特性、引脚特征、光电特性、极限参数、材料配置，外部尺寸等物理特性，并根据其特性设计出无线收发模块。4 音乐集成电路模块设计音乐集成电路报警模块是该设计的信号触发模块和报警电路模块的组合模块，将弹簧开关作为信号触发模块，音乐集成电路作为报警电路模块。下面将对该部分的设计做详细的介绍。4.1 音乐集成电路音乐集成电路是一种乐曲发生器

44、，它可以向外发送固定存储的乐曲。它具有声音悦耳、外接元件少、价格低、功能全面及使用方便等特点，因而音乐集成电路在家用电器，时钟，玩具等方面得到了广泛的应用。音乐集成电路的内部结构如下图4-1所示，它由振荡电路、音调发生器、包络发生器、驱动电路、速度控制、节奏发生器、存储器（ROM）和前置放大器等组成。图4-1 音乐集成电路的内部结构框图下面将图中各电路的功能作以简要介绍。（1）振荡电路振荡电路与外接电阻R构成完整的振荡器，其振荡频率与R阻值的大小有关，一般振荡频率为5OkHz或10OkHz，振荡频率是音调发生器和节奏发生器的时间基准，该频率用作音调、节奏、速度的时间基础，它直接影响乐曲的质量。

45、（2）音调发生器音调发生器按存储器（ROM）的数据分配产生不同音调的代码。音调频率范围一般包括两个八度音音阶。（3）包络发生器包络发生器的功能是产生包络信号，包络信号的形状决定着乐曲的音色。音调信号和节奏信号经包络发生器形成合成音乐信号后输送给驱动电路。（4）驱动电路不同的集成电路驱动电路各不相同，有的在输出端输出电流，可直接驱动压电蜂鸣器，有的集成电路内还设置有前置放大器。（5）速度控制速度控制可提供与放音速度相匹配的速度，这种速度已按编好的程序固化在集成电路内，不能由外部选择。（6）节奏发生器节奏发生器按存储器（ROM）的数据分配，可提供八种节拍去控制ROM地址时钟，如1/4、1/3、3/

46、4、3/2、2、3、4拍。（7）存储器存储器(ROM)的存储容量有64字七位的，也有512字七位的不等，其中四位用于控制音调发生器，三位用于控制节奏发生器，同时也提供自停信号。（1）音乐集成电路种类很多，每一个系列的集成电路的外形和接线方式一样，但乐曲不同。因此选购时最好临时搭接外围元件视听一下曲调是否满意。（2）不同系列的音乐集成电路，它们的工作电压差异较大，如2830系列最大工作电压为1.65V，若大于这个电压音调就会失真，而2850系列的工作电压为1.255V。使用时应注意正确选择工作电压，才能保证集成电路的正确工作。（3）外接电阻阻值大小与输出乐曲的音调有关，阻值小时音调高，阻值大时音

47、调低，调试时应注意阻值的选取。（4）有的系列电路虽能驱动压电蜂鸣器，但输出的电流极小，对于这类集成电路在外接功放时要注意。（5）音乐集成电路由CMOS电路构成，因此焊接时应将电烙铁外壳可靠接地，或待电烙铁烧热后切断电源用余热进行焊接。4.2 音乐集成电路报警模块设计该模块用到了整流二极管7、晶体三极管、直流继电器及音乐集成电路等电器元件，下面将对各个元件的工作原理及型号的选用做详细的介绍。4.2.1整流二极管的选用晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的

48、漂移电流相等而处于电平衡状态。 当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑制作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。 当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为整流二极管的击穿现象。二极管最重要的特性就是单向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。（1）正向特性 在电子电路中，将整流二极管的正极接在

49、高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式称为正向偏置。当加在二极管两端的正向电压很小时，整流二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，整流二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。 （2）反向特性 在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。整流二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称

50、为漏电流。当整流二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。在本设计中对整流二极管并没有太多的性能要求，只要具备了二极管的单向导电性就可以了，在电路中起到保护电子元件的作用。所以本设计将采用IN4007型锗二极管。晶体三极管8是一种电流放大器件，有集电极C，基极B，发射极E三个极。晶体三极管按材料分常见的有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，使用最多的是硅NPN和PNP两种，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的。我们仅以NPN型硅三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。图4-2

51、 NPN型硅三极管引脚图如上图4-2所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流Ic受基极电流Ib的控制，并且基极电流Ib很小的变化，会引起集电极电流Ic很大的变化，Ic 的变化量与Ib变化量之比称作三极管的放大倍数。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式可以算得，这电阻上电压就会发生

52、很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。 三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V）。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流Ib就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流Ib的改变（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻），那么当

53、一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流Ib的变化，而基极电流Ib的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了）。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流Ib变小时，集电极电流Ic就可以减小；当输入的基极电流Ib增大时，集电极电流Ic就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。 对于PNP型三极管，分析方法类似，不同的地方就是电流方向跟NPN的刚好相反。三极管的工作状态的判断方法三极管的工作状态可以分为三个区域：截止区、放

54、大区和饱和区，根据三极管发射极和集电极偏置情况，可以判别其工作状态：（1）对于NPN三极管来说，当Ube0时，三极管发射极处于反向偏置，Ib0，三极管工作在截止区；（2）当晶体三极管发射极处于正向偏置而集电极处于反向偏置时，三极管工作在放大区，Ic随Ib近似作线性变化；（3）当发射极和集电极均处于正向偏置状态时，三极管工作在饱和区，Ic基本上不随Ib而变化，失去了放大功能。在本设计中三极管选用型号为S9014 NPN型硅三极管。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹