紅外遙控報警器—模電課設報告

1、課程設計說明書課程設計名稱： 模擬電路課程設計 課程設計題目： 紅外遙控報警器 學 院 名 稱： 南昌航空大學信息工程學院 專業(yè)： 通信工程 班級： 學號： 姓名： 評分： 教師： 2013 年 3 月 15 日 模擬電路 課程設計任務書20122013 學年第 2學期第 1 周 3 周 題目紅外遙控報警器內(nèi)容及要求 當有人遮擋紅外光時發(fā)出報警信號，無人遮擋紅外光時報警器不工作； 紅外發(fā)射器，發(fā)射頻率為30kHz，控制距離2m； 報警信號頻率800Hz。進度安排第1周：查閱資料，到機房學習仿真軟件，確定方案，完成原理圖設計及仿真；第2周：領(lǐng)元器件、儀器設備，制作、焊接、調(diào)試電路，完成系統(tǒng)的設計

2、；第3周：檢查設計結(jié)果、撰寫課設報告。學生姓名： 指導時間：周一、周三、周四下午指導地點：E 樓 311室任務下達2013 年2月25日任務完成2013 年 3 月15日考核方式1.評閱 2.答辯 3.實際操作 4.其它指導教師 系（部）主任 注：1、此表一組一表二份，課程設計小組組長一份；任課教師授課時自帶一份備查。2、課程設計結(jié)束后與“課程設計小結(jié)”、“學生成績單”一并交院教務存檔。摘要 本次課設課設題目為紅外遙控報警器，是以電路為基礎，低頻電子線路為指導，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計而成。該電路工作原理簡單，由555芯片經(jīng)電源產(chǎn)生的自激信號為紅

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開關(guān)控制蜂鳴器的響與不響。本報警器可以實現(xiàn)對局部通道的監(jiān)控報警作用，也可用來對重要物品的保護。通過對報警電路的設計及焊接，最后能夠?qū)崿F(xiàn)它的功能。關(guān)鍵詞：紅外線 自激振蕩 報警器 目 錄前 言1第一章 電路設計方案與選擇2第二章 系統(tǒng)組成32.1 紅外遙控報警器發(fā)射電路32.2 紅外遙控報警器接收電路3第三章 系統(tǒng)原理及電路設計43.1 紅外發(fā)射電路43.11 工作原理43.12 紅外發(fā)射部分設計電路圖43.2 紅外接收電路53.21 工作原理53.22 紅外接收部分設計電路圖5第四章 系統(tǒng)元件選擇和參數(shù)計算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11前 言 紅外遙控報警器是一種廣泛應用的遙控方式，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)域得到了大量應用。具有電路設計簡單，穩(wěn)定性好，性價比高，不影響周邊環(huán)境，不干擾其他電器設備的優(yōu)點。其體積小、功耗低、功能強、成本低，抗干擾能力強的特點也越來越在智能儀器系統(tǒng)中得到重視。在現(xiàn)在社會中，每個人都對自己的私人財產(chǎn)或者重要文件比較重視，在對貴重物品的保護方法上也越來越嚴謹。比如說在一個保險箱中，如果加入一個報警器，必然會對保險箱中物品起到一個保護效果。正是因為這種原因，報警器這種小器件也在當前社會中出現(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)就可以實現(xiàn)一個紅外報警器的功能。第一章 電路設計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通，不受光截止的特性，以可以利用光敏二級管作為開關(guān)，控制蜂鳴器的響與不響,此為第一個方案。在這個方案中需要首先給蜂鳴器提供一個可以使蜂鳴器響的電源，可以使直流或者自激信號，再用二極管作為開關(guān)控制蜂鳴器所在的線路的閉合與斷開。紅外光敏二極管還具有將接收到的紅外線轉(zhuǎn)化為電信號的特點，雖然轉(zhuǎn)化的電信號比較微弱，但是可以經(jīng)過放大器的放大使產(chǎn)生的信號滿足要求，此為第二個方案。在這個方案中，首先給發(fā)射二極管一個脈沖信號，這樣才可以使接收二極管產(chǎn)生一個不對稱脈沖信號，

6、同時是一個交流信號。再由運放使交流信號放大，并且需要利用三極管的開關(guān)作用對蜂鳴器的支線進行短路或者不短路。對比兩種不同的想法，最終選擇第一種，因為第二種方案中需要的元件更多，并且會使用到多個芯片，在可以達到同一個目的的情況下采用電路簡單，成本更低的方案。 第二章 系統(tǒng)組成2.1 紅外遙控報警器發(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 紅外遙控報警器接收電路系統(tǒng)組成：紅外接收報警器電路由555振蕩報警電路和蜂鳴器組成。由紅外收二極管接收到光與否導致555芯片是否工作在控制蜂鳴器是否報警。第三章 系統(tǒng)原理及電

7、路設計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，此信號經(jīng)過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)射部分設計電路圖 圖3.1 紅外遙控報警器發(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：當紅外接收二極管接收到紅外線時，接收二極管導通，使得555芯片的四管腳短接，從而555芯片不工作，不會產(chǎn)生自激作用，因此蜂鳴器兩端沒有電壓則不響，反之，當紅外接收二極管沒有接收到紅外線時，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 紅外接收部分設計電路圖 圖3.2

8、 紅外遙控報警器接收電路 第4章 系統(tǒng)元件選擇和參數(shù)計算由于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計的要求，在發(fā)射電路中作為二極管的發(fā)射啟動器、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芯片的造價很低，在實際應用中被普遍使用，所以使用NE555芯片作為本次設計的主要芯片。4.1 紅外發(fā)射電路 由555定時器和三極管構(gòu)成的紅外線報警器發(fā)射電路。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，取R1=510，R2=2.0k，C1=10nF，此時可以達到所要求的30KHZ頻率。電容C2的作用是抗干擾作用，取C2=10nf。為了保護ne555芯片，與三管腳串聯(lián)一個電阻

9、R3，取R3=1.0k。理論計算結(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紅外光敏二極管。為了保護二極管，選用R6為30k。NE555構(gòu)成多諧振蕩器取R4=10k，R5=4k，C3=100nF ，此時可以達到所要求的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)試的過程中，注意了以下幾個關(guān)鍵，一是電源的正負不能接反。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，否則會導致發(fā)射二極管

10、不工作，對應的仿真波形如圖5.4。三是接收二極管的保護電阻必須足夠大，否則可能會導致接收二極管直接擊穿。確保上述情況正確之后，再經(jīng)過調(diào)試，器件正常工作，實物圖如圖5.6所示，經(jīng)過測量，記錄部分數(shù)據(jù)。如表5.1表 5.1 實際測量數(shù)據(jù)無光照射的蜂鳴器電壓有光照射時蜂鳴器電壓發(fā)射二極管兩端電壓3.89v0v1.96v對應的仿真結(jié)果圖如下： 圖5.1無光照射的蜂鳴器電壓 圖5.2有光照射時蜂鳴器電壓圖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)試過程仿真總圖圖5.5 仿真電路圖4.測試過程實物圖圖 5.6 設計實物圖第六章 結(jié)論設計成功之后，

11、用作業(yè)本擋在在兩個二極管之間，蜂鳴器響，移開作業(yè)本蜂蜜器馬上不響。這種現(xiàn)象實現(xiàn)了基本報警功能。但就實際對報警功能的實現(xiàn)有一些問題必須做一些處理，首先接收二極管會接收來自于太陽的紅外光，所以必須用黑色膠帶將接收二極管的周圍覆蓋，最好將這一對二極管管尖相對。這樣才可以實現(xiàn)絕對控制領(lǐng)域。除此之外，經(jīng)過最后的測量，雖然各電壓結(jié)果顯示，系統(tǒng)確實是可以正常工作，但是實際的頻率和要求不是很相符，導致這個情況的原因猜想有一下幾點：元器件的實際值和標值不一樣，例如電容的標值比用萬用表測量值要大；元件會收到環(huán)境的影響，從而導致頻率的變化。對此，應該可以有一定的改進。在實際中挑選元件的時候全部以萬用表測量值為準。最好對電路板進行簡單封裝處理，然后再進行測試。參考文獻1鄒其洪,黃智偉,電工電子實驗與計算機仿真M,電子工業(yè)出版社，20032劉原,管金云,電路分析基礎M: 電子工業(yè)出版社，2006.43康光華,陳大欽,電子技術(shù)基礎模擬部分(第五版)M, 科學出版社，20024康