紅外遙控報(bào)警器—模電課設(shè)報(bào)告

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)名稱： 模擬電路課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目： 紅外遙控報(bào)警器 學(xué) 院 名 稱： 南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院 專業(yè)： 通信工程 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 評(píng)分： 教師： 2013 年 3 月 15 日 模擬電路 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)20122013 學(xué)年第 2學(xué)期第 1 周 3 周 題目紅外遙控報(bào)警器內(nèi)容及要求 當(dāng)有人遮擋紅外光時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，無(wú)人遮擋紅外光時(shí)報(bào)警器不工作； 紅外發(fā)射器，發(fā)射頻率為30kHz，控制距離2m； 報(bào)警信號(hào)頻率800Hz。進(jìn)度安排第1周：查閱資料，到機(jī)房學(xué)習(xí)仿真軟件，確定方案，完成原理圖設(shè)計(jì)及仿真；第2周：領(lǐng)元器件、儀器設(shè)備，制作、焊接、調(diào)試電路，完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2、；第3周：檢查設(shè)計(jì)結(jié)果、撰寫(xiě)課設(shè)報(bào)告。學(xué)生姓名： 指導(dǎo)時(shí)間：周一、周三、周四下午指導(dǎo)地點(diǎn)：E 樓 311室任務(wù)下達(dá)2013 年2月25日任務(wù)完成2013 年 3 月15日考核方式1.評(píng)閱 2.答辯 3.實(shí)際操作 4.其它指導(dǎo)教師 系（部）主任 注：1、此表一組一表二份，課程設(shè)計(jì)小組組長(zhǎng)一份；任課教師授課時(shí)自帶一份備查。2、課程設(shè)計(jì)結(jié)束后與“課程設(shè)計(jì)小結(jié)”、“學(xué)生成績(jī)單”一并交院教務(wù)存檔。摘要 本次課設(shè)課設(shè)題目為紅外遙控報(bào)警器，是以電路為基礎(chǔ)，低頻電子線路為指導(dǎo)，采用中小規(guī)模集成芯片NE555、三極管、紅外二極管、蜂鳴器和各種電阻設(shè)計(jì)而成。該電路工作原理簡(jiǎn)單，由555芯片經(jīng)電源產(chǎn)生的自激信號(hào)為紅

3、外發(fā)射二極管提供電壓使其發(fā)出特定頻率紅外光，紅外接收二極管作為一個(gè)開(kāi)關(guān)控制蜂鳴器的響與不響。本報(bào)警器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)局部通道的監(jiān)控報(bào)警作用，也可用來(lái)對(duì)重要物品的保護(hù)。通過(guò)對(duì)報(bào)警電路的設(shè)計(jì)及焊接，最后能夠?qū)崿F(xiàn)它的功能。關(guān)鍵詞：紅外線 自激振蕩 報(bào)警器 目 錄前 言1第一章 電路設(shè)計(jì)方案與選擇2第二章 系統(tǒng)組成32.1 紅外遙控報(bào)警器發(fā)射電路32.2 紅外遙控報(bào)警器接收電路3第三章 系統(tǒng)原理及電路設(shè)計(jì)43.1 紅外發(fā)射電路43.11 工作原理43.12 紅外發(fā)射部分設(shè)計(jì)電路圖43.2 紅外接收電路53.21 工作原理53.22 紅外接收部分設(shè)計(jì)電路圖5第四章 系統(tǒng)元件選擇和參數(shù)計(jì)算64.1 紅外發(fā)射電路

4、64.2 紅外接收電路6第五章 系統(tǒng)調(diào)試和結(jié)果7第六章 結(jié)論10參考文獻(xiàn)11前 言 紅外遙控報(bào)警器是一種廣泛應(yīng)用的遙控方式，在室內(nèi)近距離監(jiān)控，工業(yè)控制，家用電器，醫(yī)療等領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。具有電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，性價(jià)比高，不影響周邊環(huán)境，不干擾其他電器設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。其體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)也越來(lái)越在智能儀器系統(tǒng)中得到重視。在現(xiàn)在社會(huì)中，每個(gè)人都對(duì)自己的私人財(cái)產(chǎn)或者重要文件比較重視，在對(duì)貴重物品的保護(hù)方法上也越來(lái)越嚴(yán)謹(jǐn)。比如說(shuō)在一個(gè)保險(xiǎn)箱中，如果加入一個(gè)報(bào)警器，必然會(huì)對(duì)保險(xiǎn)箱中物品起到一個(gè)保護(hù)效果。正是因?yàn)檫@種原因，報(bào)警器這種小器件也在當(dāng)前社會(huì)中出現(xiàn)的比較廣泛。采用

5、紅外發(fā)射二極管和接收二極管組成的控制系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)紅外報(bào)警器的功能。第一章 電路設(shè)計(jì)方案與選擇從光敏二極管的特性考慮。光敏二極管具有受光導(dǎo)通，不受光截止的特性，以可以利用光敏二級(jí)管作為開(kāi)關(guān)，控制蜂鳴器的響與不響,此為第一個(gè)方案。在這個(gè)方案中需要首先給蜂鳴器提供一個(gè)可以使蜂鳴器響的電源，可以使直流或者自激信號(hào)，再用二極管作為開(kāi)關(guān)控制蜂鳴器所在的線路的閉合與斷開(kāi)。紅外光敏二極管還具有將接收到的紅外線轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的特點(diǎn)，雖然轉(zhuǎn)化的電信號(hào)比較微弱，但是可以經(jīng)過(guò)放大器的放大使產(chǎn)生的信號(hào)滿足要求，此為第二個(gè)方案。在這個(gè)方案中，首先給發(fā)射二極管一個(gè)脈沖信號(hào)，這樣才可以使接收二極管產(chǎn)生一個(gè)不對(duì)稱脈沖信號(hào)，

6、同時(shí)是一個(gè)交流信號(hào)。再由運(yùn)放使交流信號(hào)放大，并且需要利用三極管的開(kāi)關(guān)作用對(duì)蜂鳴器的支線進(jìn)行短路或者不短路。對(duì)比兩種不同的想法，最終選擇第一種，因?yàn)榈诙N方案中需要的元件更多，并且會(huì)使用到多個(gè)芯片，在可以達(dá)到同一個(gè)目的的情況下采用電路簡(jiǎn)單，成本更低的方案。 第二章 系統(tǒng)組成2.1 紅外遙控報(bào)警器發(fā)射電路系統(tǒng)組成：紅外發(fā)射電路由自激電路和發(fā)射二極管組成。是由555自激多諧蕩器產(chǎn)生脈沖波傳遞到紅外發(fā)射二極管中發(fā)出紅外光。2.2 紅外遙控報(bào)警器接收電路系統(tǒng)組成：紅外接收?qǐng)?bào)警器電路由555振蕩報(bào)警電路和蜂鳴器組成。由紅外收二極管接收到光與否導(dǎo)致555芯片是否工作在控制蜂鳴器是否報(bào)警。第三章 系統(tǒng)原理及電

7、路設(shè)計(jì)3.1 紅外發(fā)射電路3.11 工作原理本部分電路工作原理如下：直流穩(wěn)壓電源給NE555芯片供電使555產(chǎn)生自激信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)三管腳輸出給紅外發(fā)射二極管，使二極管發(fā)出紅外光。3.12 紅外發(fā)射部分設(shè)計(jì)電路圖 圖3.1 紅外遙控報(bào)警器發(fā)射電路 3.2 紅外接收電路3.21 工作原理本部分工作原理如下：當(dāng)紅外接收二極管接收到紅外線時(shí)，接收二極管導(dǎo)通，使得555芯片的四管腳短接，從而555芯片不工作，不會(huì)產(chǎn)生自激作用，因此蜂鳴器兩端沒(méi)有電壓則不響，反之，當(dāng)紅外接收二極管沒(méi)有接收到紅外線時(shí)，接收二極管截止，555芯片正常工作，給蜂鳴器提供電壓，則蜂鳴器響3.22 紅外接收部分設(shè)計(jì)電路圖 圖3.2

8、 紅外遙控報(bào)警器接收電路 第4章 系統(tǒng)元件選擇和參數(shù)計(jì)算由于NE555芯片具有穩(wěn)定自激作用，可以產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖波，可以較好的滿足本課程設(shè)計(jì)的要求，在發(fā)射電路中作為二極管的發(fā)射啟動(dòng)器、在接收電路中為蜂鳴器提供電壓源都是較好的選擇。并且NE555芯片的造價(jià)很低，在實(shí)際應(yīng)用中被普遍使用，所以使用NE555芯片作為本次設(shè)計(jì)的主要芯片。4.1 紅外發(fā)射電路 由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的紅外線報(bào)警器發(fā)射電路。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，取R1=510，R2=2.0k，C1=10nF，此時(shí)可以達(dá)到所要求的30KHZ頻率。電容C2的作用是抗干擾作用，取C2=10nf。為了保護(hù)ne555芯片，與三管腳串聯(lián)一個(gè)電阻

9、R3，取R3=1.0k。理論計(jì)算結(jié)果如下：fo143（RI2R2）C=31.7kHz4.2 紅外接收電路所選的光敏二極管為普通型遠(yuǎn)紅外光敏二極管。為了保護(hù)二極管，選用R6為30k。NE555構(gòu)成多諧振蕩器取R4=10k，R5=4k，C3=100nF ，此時(shí)可以達(dá)到所要求的800HZ頻率。C4的作用是為了提高NE555芯片的抗干擾能力，取C4=10nf。理論計(jì)算結(jié)果如下：f1143（R42R5）C=794Hz；第五章 系統(tǒng)調(diào)試和結(jié)果在調(diào)試的過(guò)程中，注意了以下幾個(gè)關(guān)鍵，一是電源的正負(fù)不能接反。否則二極管很容易被擊穿或者燒掉。二是必須確保發(fā)射電路中NE555芯片產(chǎn)生了正常的波形，否則會(huì)導(dǎo)致發(fā)射二極管

10、不工作，對(duì)應(yīng)的仿真波形如圖5.4。三是接收二極管的保護(hù)電阻必須足夠大，否則可能會(huì)導(dǎo)致接收二極管直接擊穿。確保上述情況正確之后，再經(jīng)過(guò)調(diào)試，器件正常工作，實(shí)物圖如圖5.6所示，經(jīng)過(guò)測(cè)量，記錄部分?jǐn)?shù)據(jù)。如表5.1表 5.1 實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)光照射的蜂鳴器電壓有光照射時(shí)蜂鳴器電壓發(fā)射二極管兩端電壓3.89v0v1.96v對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)果圖如下： 圖5.1無(wú)光照射的蜂鳴器電壓 圖5.2有光照射時(shí)蜂鳴器電壓圖5.3發(fā)射二極管兩端電壓 2. NE555芯片自激振蕩產(chǎn)生的波形圖圖5.4 555芯片產(chǎn)生波形圖3.調(diào)試過(guò)程仿真總圖圖5.5 仿真電路圖4.測(cè)試過(guò)程實(shí)物圖圖 5.6 設(shè)計(jì)實(shí)物圖第六章 結(jié)論設(shè)計(jì)成功之后，

11、用作業(yè)本擋在在兩個(gè)二極管之間，蜂鳴器響，移開(kāi)作業(yè)本蜂蜜器馬上不響。這種現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了基本報(bào)警功能。但就實(shí)際對(duì)報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)有一些問(wèn)題必須做一些處理，首先接收二極管會(huì)接收來(lái)自于太陽(yáng)的紅外光，所以必須用黑色膠帶將接收二極管的周圍覆蓋，最好將這一對(duì)二極管管尖相對(duì)。這樣才可以實(shí)現(xiàn)絕對(duì)控制領(lǐng)域。除此之外，經(jīng)過(guò)最后的測(cè)量，雖然各電壓結(jié)果顯示，系統(tǒng)確實(shí)是可以正常工作，但是實(shí)際的頻率和要求不是很相符，導(dǎo)致這個(gè)情況的原因猜想有一下幾點(diǎn)：元器件的實(shí)際值和標(biāo)值不一樣，例如電容的標(biāo)值比用萬(wàn)用表測(cè)量值要大；元件會(huì)收到環(huán)境的影響，從而導(dǎo)致頻率的變化。對(duì)此，應(yīng)該可以有一定的改進(jìn)。在實(shí)際中挑選元件的時(shí)候全部以萬(wàn)用表測(cè)量值為準(zhǔn)。最好對(duì)電路板進(jìn)行簡(jiǎn)單封裝處理，然后再進(jìn)行測(cè)試。參考文獻(xiàn)1鄒其洪,黃智偉,電工電子實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真M,電子工業(yè)出版社，20032劉原,管金云,電路分析基礎(chǔ)M: 電子工業(yè)出版社，2006.43康光華,陳大欽,電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分(第五版)M, 科學(xué)出版社，20024康