應(yīng)物 光控防盜報警器

1、東 北 石 油 大 學(xué)課 程 設(shè) 計課 程 光電檢測技術(shù) 題 目 光控防盜報警器的設(shè)計 院 系 電子科學(xué)學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 2013年3月1日大慶石油學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程 光電檢測技術(shù)題目 光控式防盜報警電路的設(shè)計專業(yè) 姓名 學(xué)號 主要內(nèi)容： 應(yīng)用光敏電阻、HFC209語音全成集成電路，設(shè)計一光控式防盜報警電路，實現(xiàn)當(dāng)有人通過時開始報警的功能?；疽螅?） 研究光敏電阻、HFC209語音集成電路的功能特性。2） 設(shè)計光控防盜報警器電路的功能框圖。3） 設(shè)計光電檢測電路、音頻電路、信號控制電路。4） 設(shè)計直流6V供電源。5） 調(diào)試安裝。6） 完成課程設(shè)計總結(jié)報告。主

2、要參考資料：1）陳有卿編著. 新穎集成電路制作精選M.人民郵電出版社, 2005.4.2) 陳振官，陳宏威等編著.光電子電路制作實例M. 2006.4.3) 黃繼昌等編著.檢測專用集成電路及應(yīng)用M. 2006.10.完成期限 2013.2.252013.3.1 指導(dǎo)教師 2013年2月25日專業(yè)負(fù)責(zé)人 第1章 光控防盜報警器的概述報警器是生活中我們經(jīng)常遇到的電子設(shè)備，在提醒人們著一方面，他發(fā)揮著重要的作用。隨著人們生活水平的提高和電子技術(shù)的進(jìn)步，“安全防范”電子保安系統(tǒng)防盜報警系統(tǒng)及閉路監(jiān)控系統(tǒng)越來越廣泛地應(yīng)用于銀行、交通、超市等公共場合，維護(hù)社會公共安全為目的，防入侵、防被盜、防破壞等，我們

3、采用了以電子技術(shù)、傳感器等技術(shù)為基礎(chǔ)的安全防范技術(shù)。本課程設(shè)計要求采用光傳感原理，通過感應(yīng)和邏輯等待裝置制造一個簡易光控防盜報警器。它擁有在報警后，可以延時一段時間后控制電機(jī)噴灑麻醉劑這一特點1.1 光控防盜報警器的應(yīng)用隨著時代的不斷進(jìn)步,人們對自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不時刻留意那些不速之客。所以作為新一代的智能家居安全防盜報警器系統(tǒng)就應(yīng)運而生，并日益受到廣泛的重視和運用。另外，為了進(jìn)一步規(guī)范住宅小區(qū)智能化建設(shè)，建設(shè)部特別制定了智能小區(qū)的等級標(biāo)準(zhǔn)，按照其要求智能小區(qū)中必須具有安全防范、信息管理、物業(yè)管理和信息網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)。因此小區(qū)安全防范系統(tǒng)建設(shè)已逐漸納入

4、許多小區(qū)建設(shè)的必備項目中了。以深圳為例，幾乎所有新建的住宅樓盤都預(yù)裝了防盜系統(tǒng)，并禁止安裝防盜網(wǎng)，而上海、廣州、溫州、南昌等地更是花費重金拆除了防盜網(wǎng)，其防盜功能則必須由電子防盜系統(tǒng)來完成。因此，家庭安防系統(tǒng)必將有很大的發(fā)展，并且也將從北京、上海、廣東等發(fā)達(dá)城市向內(nèi)地蔓延開來，形成一個全新的朝陽產(chǎn)業(yè)。1.2 光控防盜報警器的發(fā)展趨勢防盜報警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)，自動探測發(fā)生在布防監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報警信號，并輔助提示值班人員發(fā)生報警的區(qū)域部位，顯示可能采取的對策的系統(tǒng)。防盜報警系統(tǒng)是預(yù)防搶劫、盜竊等意外事件的重要設(shè)施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過聲光報警信號在安?？刂浦行臏?zhǔn)確顯示出

5、事地點，使于迅速采取應(yīng)急措施。防盜報警系統(tǒng)與出入口控制系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、訪客對講系統(tǒng)和電子巡更系統(tǒng)等一起構(gòu)成了入侵防范系統(tǒng)。防盜報警系統(tǒng)通常由探測器（又稱防盜報警器）、傳輸通道和報警控制器三部分構(gòu)成。報警探測器是由傳感器和信號處理組成的用來探測入侵者入侵行為的電子和機(jī)械部件組成的裝置，是防盜報警系統(tǒng)的核心，而傳感器又是報警探測器的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構(gòu)成不同種類、不同用途、達(dá)到不同探測目的的報警探測裝置。（1）報警探測器按工作原理主要可分為紅外線報警探測器、微波報警探測器、被動式紅外線/微波報警探測器、玻璃破碎報警探測器、振動報警探測器、超聲波報警探測器、激光報警探測器

6、、磁控開關(guān)報警探測器、開關(guān)報警探測器、視頻運動檢測報警器、聲音探測器等許多種類。（2）報警探測器按工作方式可分為主動式報警探測器和被動式報警探測器。（3）報警探測器按探測范圍的不同又可分為點控報警探測器、線控報警探測器、面控報警探測器和空間防范報警探測器。除了以上區(qū)分以外，還有其他方式的劃分。在實際應(yīng)用中，根據(jù)使用情況不同，合理選擇不同防范類型的報警探測器，才能滿足不同的安全防范要求。報警探測器作為傳感探測裝置，用來探測入侵者的入侵行為及各種異常情況。在各種各樣的智能建筑和普通建筑物中，需要安全防范的場所很多。這些場所根據(jù)實際情況也有各種各樣的安全防范目的和要求。因此，就需要各種各樣的報警探測

7、器，以滿足不同的安全防范要求。根據(jù)實際現(xiàn)場環(huán)境和用戶的安全防范要求，合理的選擇和安裝各種報警探測器，才能較好的達(dá)到安全防范的目的。當(dāng)選擇和安裝報警探測器不合適時，有可能出現(xiàn)安全防范的漏洞，達(dá)不到安全防范的嚴(yán)密性，給入侵者造成可乘之機(jī)，從而給安全防范工作帶來不應(yīng)有的損失。報警探測器要求具有防拆動、防破壞功能。當(dāng)報警探測器受到破壞、人為將其傳輸線短路或斷路，以及非法試圖打開其防護(hù)罩時，均應(yīng)能產(chǎn)生報警信號輸出；另外報警探測器還應(yīng)具有一定的抗干擾措施，以防止各種誤報現(xiàn)象的發(fā)生，例如：防寵物和小動物騷擾、抗因環(huán)境條件變化而產(chǎn)生的誤報干擾等。報警探測器的靈敏度和可靠性是相互影響的。合理選擇報警探測器的探測

8、靈敏度和采用不同的抗外界干擾的措施，可以提高報警探測器性能。采用不同的抗干擾措施，決定了報警探測器在不同環(huán)境下的使用性能。了解各種報警探測器的性能和特點，根據(jù)不同使用環(huán)境，合理配置不同的報警探測器，是防盜報警系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。第2章 光控防盜報警器的工作原理2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計光控防盜報警電路的總體框架圖如圖1所示。它由紅外線發(fā)射電路、紅外線接收電路，選頻及聲光報警電路、時間延遲電路，自動噴灑麻醉劑電路和電源電路6部分構(gòu)成的。紅外線接收電路選頻及聲光報警電路時間延遲和自動噴灑電路紅外線發(fā)射電路電源電路 圖2.1 簡易光控報警防盜報警電路的總體框圖紅外線發(fā)射電路的功能是利用紅外線發(fā)光二極管發(fā)射

9、光脈沖，從而實現(xiàn)電路對人體或物體的感應(yīng)。紅外線接收電路的功能是利用光敏元件接收發(fā)射出來的光脈沖，并且將光脈沖信號轉(zhuǎn)化為電信號，同時對其進(jìn)行放大。聲光報警電路的功能是當(dāng)有人體或物體接近防盜報警電路時，通過聲音和顯示信號提示主人。時間延遲和自動噴灑電路的功能是當(dāng)聲光報警一段時間之后自動噴灑麻醉劑來保護(hù)財產(chǎn)。電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電壓，該電路也可采用電池供電，但需要注意的問題是選擇合適電池的指標(biāo)參數(shù)與電路相匹配。2.2 各單元的模塊方案設(shè)計2.21 電源電路 電源電路的設(shè)計可以采用兩種方法來實現(xiàn)：第一種方法是采用電池供電。但這種方法耗電量大，還得選擇合適的指標(biāo)參數(shù)，而電池的使用時間太

10、短，故不易采用。二是直接從電網(wǎng)供電，通過變壓器電路，整流電路，濾波電路和穩(wěn)壓電路將電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)換為+12V的直流電。電路中的變壓器采用常規(guī)的鐵心變壓器，整流電路采用二極管橋式整流電路，C1，C2，C3和C4組成濾波電路，而穩(wěn)壓電路是用三端集成穩(wěn)壓電路。2.22 紅外線發(fā)射電路電路的核心器件是紅外線發(fā)光二極管SE303。紅外線發(fā)光二極管PN節(jié)構(gòu)成，其發(fā)光波段處于可見光波段之外，因此不能在顯示中使用，一般作為光信號傳輸使用，本電路的感應(yīng)裝置一般不要求可見，因此只能采用紅外線發(fā)光二極管作為感應(yīng)裝置。紅外線發(fā)光二極管正向電流不能超出其最大值，而作為感應(yīng)裝置則要求其具有較大的光輸出。因此電路前端需要

11、一個脈沖信號電路，本電路采用的是由NE555集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器組成。其電路運行包含兩個過程：一是利用直流電源經(jīng)電阻R1和R2對電容C1的充電過程；而是電容C1經(jīng)電阻R2從NE555集成電路的DIS端的放電過程。通過這兩個過程的交替運行，就可以在NE555集成電路的輸出端Q產(chǎn)生出脈沖信號。其輸出脈沖信號的頻率f和占空比q為： f=1/0.7(R1+2R2)C1=1/0.7(220K+2×22K)100uF541Hz q=R1/(R1+2R2)=220K(220K+2×22K)83.3%這樣輸出端q輸出脈沖信號來控制紅外線發(fā)光二極管發(fā)射光脈沖，二極管D1起包含紅外線發(fā)光二

12、極管的作用。2.23 紅外線接收電路紅外線照射在接收器的光電晶體管VT1上，光電管VT1的電阻變小，三極管VT2上的上偏置電路接通，VT2很快導(dǎo)通。VT2道同時他的幾集電極電位降低（UCE1=0） ，所以三極管VT3截至，皆在VT3集電極回路的繼電器不吸動，其觸點J1，J2斷開，J2斷開聲光控電路的電源電路。一旦有人通過紅外線的封鎖線，紅外線被擋住，光電管因無光照內(nèi)阻變大 ，于是VT2截至，VT3導(dǎo)通，繼電器J動作。其觸點J1導(dǎo)通，繼電器J自鎖，J2接通了聲光控電路的電源，該電路工作報警。2.24 聲光報警電路當(dāng)該裝置接通時，電路就會發(fā)出聲音和燈光閃爍。2.25 時間延遲和自動噴灑麻醉劑電路時

13、間延遲電路由兩部分組成：一是整流和濾波電路；二是由NE555集成電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路。整流和濾波電路的輸出電壓V1首先經(jīng)過二極管D5和D6整流后，再經(jīng)過電容C17濾波，則在NE555集成電路的TRIG端產(chǎn)生電平信號。當(dāng)接收到紅外線脈沖時，整流和濾波電路的輸出電壓V1經(jīng)由整流和濾波在TRIG端產(chǎn)生一個高電平信號，由NE555集成電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路的特性可知，輸出端Q為低電平；當(dāng)由于人體或者物體接近時所要保護(hù)的財產(chǎn)時，阻隔到紅外線脈沖時，則電路沒有輸出電壓V1，則在TRIG端輸入為零，單穩(wěn)態(tài)電路接收到觸發(fā)信號，輸出端Q為高電平并保持一段時間。而延遲時間由可變電阻R2和電容C2的數(shù)值決定，通過調(diào)節(jié)

14、可變電阻R2和電容C2的大小，可以改變延遲時間的長短，來使用于不同的場合。自動噴灑麻醉劑電路中，由于電磁閥通過的是大電流，大功率，一般的直流電源無法提供很大的電流和功率，故需要交流供電，從而電路中的開關(guān)需要采用繼電器電路。然而，一般的NE555集成電路地輸出電流無法驅(qū)動繼電器，因此需要加入電流放大電路。即三極管VT9構(gòu)成的電流放大電路。其中R19為限流電阻，防止輸入電流過大而燒毀三極管。VT9為共射極電路，當(dāng)輸出端OUT為高電平時，三極管導(dǎo)通飽和，將輸入電流放大；當(dāng)輸出端OUT為低電平時，三極管截止，無電流通過。繼電器連接VT9的集電極，當(dāng)有電流驅(qū)動時，開關(guān)閉合，電磁閥通電，噴灑麻醉劑。當(dāng)無電

15、流驅(qū)動時，開關(guān)斷開，電磁閥不通電，沒有麻醉劑噴出。同時，在繼電器兩端并聯(lián)一個二極管來實現(xiàn)保護(hù)作用。同時電路中加入發(fā)光二極管來作為顯示電路，顯示麻醉劑是否噴出。第3章 光控防盜報警器的電路設(shè)計3.1 光控防盜報警器各單元的電路設(shè)計3.11電源電路單元設(shè)計圖3.11電源供電電路3.12紅外發(fā)射電路單元設(shè)計圖3.12 紅外發(fā)射電路3.13紅外接收電路圖3.13紅外接收電路3.14聲光報警電路圖3.14 聲光報警電路3.15時間延遲及麻醉噴射電路圖3.15時間延遲及麻醉噴射電路3.2 電路總原理框圖設(shè)計 把上述各部分電路連接起來便構(gòu)成了完整的光控防盜報警器控制電路。圖3.2光控防盜報警電路總圖第4章安

16、裝與調(diào)試4.1 對實際購買元件進(jìn)行調(diào)試焊接將發(fā)光二級管、555集成電路、晶體管、繼電器、鐵芯變壓器、電容、電阻、揚聲器、光電晶體管、滑動變阻器進(jìn)行焊接，對實驗條件進(jìn)行準(zhǔn)備。4.2電路的調(diào)試在預(yù)定的條件下進(jìn)行系統(tǒng)的整體的性能進(jìn)行檢測，對一定條件下的輸出值記錄。得到足夠的數(shù)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行整體性能分析，得到結(jié)論，事跡電路符合設(shè)計的要求，符合設(shè)計的預(yù)定結(jié)果。第5章 總結(jié)上學(xué)期我們開設(shè)了光電檢測技術(shù)及應(yīng)用，這門學(xué)科屬于電子電路范疇，與我們的專業(yè)也都有聯(lián)系，且都是理論方面的指示。正所謂“紙上談兵終覺淺，覺知此事要躬行?！睂W(xué)習(xí)任何知識，僅從理論上去求知，而不去實踐、探索是不夠的，所以在本學(xué)期暨模電、剛學(xué)完之際

17、，緊接著來一次電子電路課程設(shè)計是很及時、很必要的。這樣不僅能加深我們對電子電路的認(rèn)識，而且還及時、真正的做到了學(xué)以致用。在這次課程設(shè)計過程中，我也遇到了很多問題。首先是學(xué)習(xí)用cad畫圖，因為以前沒有學(xué)習(xí)過，所以這次花了兩天的時間才基本上掌握了cad的一些簡單操作。其次就是一些集成芯片的作用不太明白，如：LM567、NE555，但通過復(fù)習(xí)課本和查閱相關(guān)資終于搞明白了這些芯片的作用及功能。再有就是麻醉劑電路不知如何去設(shè)計，只有通過上網(wǎng)或上圖書館查資料去尋求答案，最后功夫不負(fù)有心人，也終于讓我找到了。這次課程設(shè)計讓我學(xué)到了很多，不僅是鞏固了先前學(xué)的模電的理論知識，而且也培養(yǎng)了我的動手能力，更令我的創(chuàng)造性思維得到拓展。希望今后類似這樣課程設(shè)計、類似這樣的鍛煉機(jī)會能更多些！參考文獻(xiàn)1 何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計，浙江大學(xué)出版社，2001年6月2 姚福安，電子電路設(shè)計與實踐，山東科技技術(shù)出版社，2001年10月3 王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月4 李銀華，電子線路設(shè)計指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005年6月5 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，20036 陳爾紹，實用聲光控制電子裝置制作精選200例，人民郵電出版社，19997 楊志忠，電子技術(shù)課程設(shè)計，機(jī)械工業(yè)