《模拟电子技术课程设计说明书》

/模拟电子技术课程设计说明书红外线报警器系部：电气与信息工程指导教师:贾雅琼小组成员:张轩（1０4001３0130）专业：电气自动化班级:电气1０012０12年3月1号摘要红外线报警器一般用作防盗报警，是一种最常见的报警装置，该装置由红外线发射部分、红外线接收部分、三极管、5５5定时器以及蜂鸣器组成，可通过发射的红外线被物体阻挡时，红外线接受部分无法接收到红外线时产生信号，利用三极管特性以及555定时器控制蜂鸣器进行报警并控制其报警时长.关键元件红外线接收部分；三极管;５55定时器ABSTRACTInfraredａlarmgeｎerallyusedａsaｎtｉ—ｔhｅftalarm，Iｔ'soneofｔｈemｏstｃommoｎalarmｄevice，Tｈedeｖiｃebyinfraredemissiｏnpart,iｎfrareｄｒeceivｅrpart,trｉode,555timingａndbuｚｚeｒcomposition,Throｕghtｈeirwereｂlocked,ｉｎfrarｅdoｂjeｃｔacｃepｔpａrtialcａnnotｒeceｉｖeｉnｆraｒedgeｎｅｒatedwhｅntheｓigｎal,Usinｇｔrioｄechａrａcteristicsanｄ555timｉngcontrolbuｚｚｅrｏｎthepｏliceandcontｒｏｌｉtsaｌarmｄurａtｉoｎ。KeywordsIｎfrａredreceiverｐａｒts;Trｉoｄe；5５5tｉming目录1总体设计方案与要求··································４1.１设计任务的功能要求说明·························4１．2设计课题总体方案介绍及工作原理说明·············42设计电路及其仿真分析································５2．1设计电路图·····································52。2设计电路的仿真结果·····························63硬件电路各部分电路设计······························83．1硬件电路图及各模块功能简要介绍·················8３.２PCB图········································8３．3元器件清单·····································94系统的调试及性能分析································104。1系统的调试·····································104.２性能分析·······································115设计结论及体会······································1１6参考文献············································117至谢··················································12８附录··················································121总体设计方案与要求1。1设计课题任务设计一个红外线防盗报警器。要求：如果红外线发射极与接收级信号被隔断则立即报警，报警时长为30秒。1.２设计课题总体方案介绍及总体方案说明１.2.１设计课题总体方案介绍该装置以三极管和555定时器为核心，采用红外线发射管和红外线接受管为发射和接受装置，利用三极管的特性和555定时器来控制蜂鸣器工作，在红外线接受管未接收到红外线时输出电平信号来使蜂鸣器报警。系统框图如图1。１所示。电源电源红外线接受装置红外线发射装置三极管555定时器蜂鸣器图1．1系统方框图1.2。2总体方案说明该装置接通电源后，红外线发射管发出红外线,红外线接受管接收到红外线,红外线接收器导通,输出高电平至第一个三极管,令其达到饱和状态，第二个三极管接收到第一个三极管的低电平，便处于截至状态,555定时器接收到高电平，输出低电平至蜂鸣器，蜂鸣器不工作；当有人或物体挡在发射管与接受管之间时，使接受管接收不到红外线，此时，接受管不导通，第一个三极管接收到低电平，此三极管便处于截至状态,输出高电平至第二个三极管，此三极管达到饱和状态,55５定时器接收到低电平，５55定时器输出高电平给蜂鸣器,蜂鸣器开始报警。2设计电路及其仿真2.1设计电路图设计其原理电路图：图２.1。图２。１原理电路图J1:电源R：电阻D１：红外线发射器D2:红外线接收器Q1；一号三极管Ｑ2:二号三极管JP1：５５5计时器CI:储能电能C2：滤波电容U１：蜂鸣器2.2设计电路图的仿真结果在Ｍｕｌtisiｍ中编辑出电路图（见图2。2），在红外线发射部分中加入一个开关来控制红外线发射管工作,从而达到让红外线接收管能处于接收到红外线跟无红外线接收两种状态;用一个电压表来代替蜂鸣器，用来检测当红外线接受管处于不同状态时5５5计时器输出的电平。图2.２电路仿真图将开关闭合,接通电源，此时红外线接收器接收到红外线，处于导通状态，输出高电平至Q1，Q1接收到高电平达到饱和,Ｑ2接收到低电平，Q2处于截至状态,555计时器接收到高电平，输出低电平，所以电压表读数为零,见图2．3.图2.3然后将开关断开，红外线发射器停止工作,不发出红外线,红外线接收器接收不到红外线，其不导通，Ｑ1接收到低电平处于截至状态，Q2接到Q1的高电平达到饱和，555定时器接收到低电平,555定时器输出高电平,所以此时电压表读数为5Ｖ，见图2．4。图２．4３硬件电路各部分电路设计３.1硬件电路图及各模块功能简要介绍在PROTＥＬ99中编辑硬件电路图，见图3。１。图3。1J1为电源输入接口。Ｄ1为红外线发射二极管，用来发射红外线。D2为红外线接收二极管，用来接收红外线,当其接收不到红外线时不导从而改变其输出信号,使蜂鸣器报警。Q1、Q2为三极管,用来调整电平信号的输出。JP1为５55计时器,组成单稳态触发器，达到延时作用.C1与R５组合来调整报警时长。C2为滤波电容,滤去去高频信号。U1为蜂鸣器，用来报警.３。2ＰCＢ图元件电路图检查无误后，点击dｅsiｇn中的创建网络表；新建一个PCB文档,点击deｓigｎ导入网络表,确认各元件编号及封装无误后进行编辑。编辑好后并进行覆铜,见图3.2。图3.２3。３元器件清单列出各元器件的大小，编号及封装。见表3。1。元器件名称元器件参数元器件编号元器件封装蜂鸣器U１AXIAL0。4电容１000UＦC172４3电容0。0１UFＣ27２４3插座J１SIP255５定时器JP1DIＰ8红外线发射器D1DIODＥ0。4红外线接收器Ｄ2AXＩAL0.4三极管Q１TO-５三极管Q2TO-5电阻1KΩR1AXIAＬ0。4电阻１０0ΩR2AXIＡＬ0．4电阻40KΩR3AXIAL０。4电阻22０ΩR4AXＩAL0.4电阻30ＫΩR5ＡＸIＡＬ0。4电阻1０0ΩR6AXIＡL０.4表3.１４系统的调试及性能分析4.１系统的调试（１）将ＰCB图印制并压覆到电路板上，将电路板进行腐蚀处理。（２)进行钻孔并将各元器件焊接到电路板上.并用万用表检测各元件是否接好、焊接无误。（3）接通5V电源，让装置进行工作。４．2红外线报警器的性能分析此红外线报警器属于主动式红外线报警系统，主要由系统自发发射接收红外线,由发射电路部分通过红外线发射管发射红外线,然后通过红外线接收电路中的红外线接受管接收红外线，正常情况下，发射与接收活动正常，当有人或物挡住，使得接收中断,改变其输出电平信号，通过三极管与５55计时器控制蜂鸣器进行报警。5设计结论及体会5。１设计结论及体会该装置中所用元器件都非常便宜并实用，原理也简易，适用于开发实用性家用报警，安装和实用都十分简便.通过这次课题设计,提高了自己各方面的能力,例如对书本基础知识的掌握程度，对资料的查找方法,对自己知识面的扩展都有相应的提高.更加的熟悉了各种元器件的使用方法与其用途.6参考文献康华光编《电子技术基础模拟部分》，北京高等教育出版社，２0０1年1月版ﻭ张宪编《电子电路制作指导》,北京化学工业出版社，2005年８月版杨志忠主编《数字电子技术》，北京高等教育出版社胡宴如主编《模拟电子技术》第三版,北京高等教育出版社致谢本次实验特别感谢贾雅琼汤群芳胡新晚王小虎肖文英胡红艳黄海波附录（简单仪器原理与设计的课程设计是电子信息工程专业学生所必修的，是实践教学不可缺少的