光控防盜報(bào)警電路

1、摘 要紅外線發(fā)射電路的功能是利用紅外線發(fā)光二極管發(fā)射光脈沖，從而實(shí)現(xiàn)電路對人或物體的感應(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(bào)警電路的功能是當(dāng)有人體或物體接近防盜報(bào)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(bào)警一段時間之后自動噴灑麻醉劑來保護(hù)財(cái)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。關(guān)鍵詞 防盜報(bào)警/紅外線/555定時器/ LM567鎖相環(huán)頻率解碼器目 錄第一章 光電報(bào)警電路的應(yīng)用3第二章 電路的組成及其

2、原理4第一節(jié) 設(shè)計(jì)要求4 第二節(jié) 簡易光電報(bào)警電路的結(jié)構(gòu)模塊圖4 第三節(jié) 工作原理 5 一、電源電路5 二、紅外發(fā)射電路6 三、紅外接收電路7 四、選頻電路7 五、聲光報(bào)警電路8 六、時間延遲及麻醉噴射電路9第三章 主要器件使用說明11第一節(jié) 555定時器11一、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能11二、555的功能描述12三、555的應(yīng)用13四、555管腳圖14第二節(jié) LM56714一、LM567管腳功能14二、LM567內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理 15第三節(jié) 繼電器17第四章 個人總結(jié)18參考文獻(xiàn)21附錄21附錄1簡易光控防盜報(bào)警電路總圖22附錄2元件參數(shù)列表23第一章 光電報(bào)警電路的應(yīng)用隨著時代的不斷進(jìn)步,人們

3、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(bào)警器系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，并日益受到廣泛的重視和運(yùn)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)已逐漸納入許多小區(qū)建設(shè)的必備項(xiàng)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(fèi)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

4、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)。第二章 電路的組成及其原理第一節(jié) 設(shè)計(jì)要求1.要求電路能夠通過感應(yīng)裝置，檢測出是有物體接近所要保護(hù)的財(cái)產(chǎn)。2.要求電路當(dāng)判定有物體接近時，能過通過聲光形式報(bào)警。3.要求電路當(dāng)發(fā)出警報(bào)一段時間T后，能夠自動噴灑出麻醉劑。4.要求電路可以根據(jù)需要，調(diào)節(jié)噴灑出麻醉劑的等待時間T。第二節(jié) 簡易光電報(bào)警電路模塊圖簡易光控防盜報(bào)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(bào)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。選頻及聲光報(bào)警電路時間延遲和自動噴灑電路紅外線接收電路紅外線發(fā)射電路電源電路圖1

5、簡易光控報(bào)警防盜報(bào)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)射光脈沖，從而實(shí)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(bào)警電路的功能是當(dāng)有人體或物體接近防盜報(bào)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(bào)警一段時間之后自動噴灑麻醉劑來保護(hù)財(cái)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。第三節(jié) 工作原理一、 電源電路圖2電源供電電路電源電路的設(shè)計(jì)可以采用兩種方法來實(shí)現(xiàn)：第一種方法

6、是采用電池供電，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；第二種方法就是采用上圖所示電路。電路直接從電網(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220V交流電轉(zhuǎn)換為+12V和+5V的直流電壓。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，C3、C5、C4、C6、C7、C8和C6完成濾波功能，穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓集成芯片LM7812和LM7805來實(shí)現(xiàn)。其中+5V電源主要用來給LM567芯片供電。二、 紅外發(fā)射電路圖3 紅外發(fā)射電路雙束紅外線發(fā)射電路（如圖）：由一塊時基集成電路NE555及其外圍阻容元件構(gòu)成一多諧振蕩器，頻率f1.443/（R

7、12R）×C1，本電路設(shè)在1400Hz左右。合上開關(guān)SA，發(fā)射器就發(fā)射出兩束相距10cm的調(diào)制紅外線，照射在紅外接收管上，作為報(bào)警的信號源。但是考慮到實(shí)際中電源開啟后防止人未離開就發(fā)生誤報(bào)警，在復(fù)位端加一個延時復(fù)位電路。電源開啟一段時間后對電容C9充電充滿后4端復(fù)位，電路起振。三、 紅外接收電路圖4紅外接收電路信號接收處理上（如圖）：兩只光電接收管分別接收一束紅外光，并將其轉(zhuǎn)化為相同頻率的信號電壓，經(jīng)過紅外線經(jīng)兩個三極管組成的全頻放大電路放大后送入鎖相環(huán)頻率解碼集成電路LM567進(jìn)行選頻。四、 選頻電路圖5 選頻電路選頻電路主要由鎖相環(huán)頻率解碼器LM567及相關(guān)元件組成，其中心頻率f

8、1/1.1RNCN，改變RN或者CN的數(shù)值,可使中心頻率改變.當(dāng)外加在LM567第3引腳上的外來信號頻率與選頻電路的中心頻率一致時,LM567第8引腳便呈低電平,當(dāng)外來信號與中心頻率不一致時，8引腳置高電平。五、 聲光報(bào)警電路圖6 聲光報(bào)警電路聲光報(bào)警電路（如圖四），它主要由多諧振蕩電路、音頻振蕩電路及穩(wěn)壓電路組成。當(dāng)紅外發(fā)射電路發(fā)射出的兩束紅外線同時被遮斷時，接收選頻電路失去與中心頻率相一致的外來信號，LM567第8引腳立即跳變?yōu)楦唠娖剑?55芯片被置位導(dǎo)通，555開始振蕩，發(fā)光二極管LED點(diǎn)亮并開始閃爍，揚(yáng)聲器發(fā)出類似警車笛聲這樣做的目的是對歹徒有一定的震懾作用，將其嚇走。如果只有一束紅外

9、線被遮斷或兩束紅外線非同時被遮斷，則該報(bào)警電路不會報(bào)警，因此可防止小動物闖入警戒范圍內(nèi)而引起的誤報(bào)警，提高了其可靠性。六、 時間延遲及麻醉噴射電路圖7時間延遲及麻醉噴射電路圖五中，由NE555組成的左半部電路為時間延遲電路。該電路主要由兩部分組成：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。前端電路的輸出電壓V1首先經(jīng)過二極管D5和D6整流，再經(jīng)過電容C1濾波，則在NE555集成電路的TREG端產(chǎn)生了觸發(fā)電平信號。當(dāng)接收到紅外線脈沖時，前端電路輸出電壓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)電路特性可知，輸出端Q輸出低電平；當(dāng)由于人體

10、或者物體的阻隔，沒有接收到紅外線脈沖時，前端電路沒有輸出電壓V1，則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輸出為高電平并保持一段時間。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)可變電阻的大小，可以改變延遲時間的長短，以適合不同場合的應(yīng)用。該圖的右半部分為麻醉劑開關(guān)電路。由于電磁閥通過的是大電流、在功率，而直流電源一般無法提供很大的電流和功率，因此電磁閥需要交流供電，從而電路中的開關(guān)需要采用繼電器電路。而一般NE555集成電路的輸出電流無法驅(qū)動繼電器，因此需要加入電流放大電路。由在極管構(gòu)成的電流放大電路是一種比較典型和簡單的電路，其中R10為限流電阻，防止輸入電流過大燒

11、毀在極管。Q4為共發(fā)射極電路，當(dāng)輸出端Q為高電平時，三極管導(dǎo)通飽和，將輸入電流放大 倍；當(dāng)輸出端Q輸出低電平時，三極管截止，無電流通過。繼電器連接Q5的集電極，當(dāng)有電流驅(qū)動時，開關(guān)吸合，電磁閥通電，麻醉劑噴灑出；當(dāng)無電流驅(qū)動時，開關(guān)斷開，電磁閥不通電，沒有麻醉劑噴灑出，同時在繼電器兩端并聯(lián)一個二極管實(shí)現(xiàn)保護(hù)。第三章 主要器件的使用說明第一節(jié) 555定時器一、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能555定時器電路是一塊介于模與數(shù)字電路的一種混合電路，由于這種特殊的地位，故555定時電路在報(bào)警電路、控制電路得到了廣泛的應(yīng)用。下圖為555的內(nèi)部電路，從圖上可以看出，其僅有兩個比較器、一個觸發(fā)器、一個倒相器、放電管和幾個

12、電阻構(gòu)成，由于比較器電路是一個模擬器，而觸發(fā)器電路為數(shù)字電路，故其為混合器件。圖8 555內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖555為一8腳封裝的器件，其各引腳的名稱和作用如下：1腳GND,接地腳2腳TL,低電平觸發(fā)端3腳Q,電路的輸出端4腳/RD,復(fù)位端，低電平有效5腳V_C,電壓控制端6腳TH,閾值輸入端7腳DIS，放電端8腳VCC,電源電壓端，其電壓范圍為：318V二、555的功能描述上圖中當(dāng)V_C不外接電壓時，三個電阻對電源電壓進(jìn)行分壓，每個電阻上的壓降為1/3VCC,則兩個比較器的同相端的輸出電壓分別為：1/3CC,2/3VCC。從圖上可以看出，其555的工作可分為下列3種情況加以討論：1.當(dāng)觸發(fā)輸入端

13、TL輸入電壓低于1/3VCC而閾值輸入端電壓大于2/3VCC時,其下面比較器輸出為高電平，觸發(fā)器輸出高電平；2.當(dāng)觸發(fā)輸入端TL輸入電壓高于1/3VCC，而閾值輸入端電壓小于2/3VCC時,其兩個比較器輸出皆為低電平，觸發(fā)器輸出保持不變；3.當(dāng)觸發(fā)輸入端TL輸入電壓高于1/3VCC而閾值輸入端電壓大于2/3VCC時,其上面比較器輸出為高電平，觸發(fā)器輸出低電平。詳細(xì)情況見下列表格：輸入輸出THTL/RDQ放電管狀態(tài)××00導(dǎo)通2/3VCC1/3VCC10導(dǎo)通2/3VCC1/3VCC1保持不變保持不變2/3VCC1/3VCC10導(dǎo)通2/3VCC1/3VCC11截止表1 555的

14、內(nèi)部觸發(fā)電平表格三、555的應(yīng)用1、單穩(wěn)類電路 作用：定延時，消抖動，分（倍）頻，脈沖輸出，速率檢測等。 2、雙穩(wěn)類電路 作用：比較器，鎖存器，反相器，方波輸出及整形等。 3、無穩(wěn)類電路 作用：方波輸出 ，電源變換，音響報(bào)警，玩具，電控測量，定時等。四、555管腳圖圖9 555外部引腳圖第二節(jié) LM567一、LM567管腳功能IC2是LM567。LM567是一片鎖相環(huán)電路，采用8腳雙列直插塑封。其、腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率f2，f21/1.1RC。其、腳通常分別通過一個電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級低通濾波網(wǎng)絡(luò)。腳所接電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，環(huán)路

15、帶寬越窄。腳所接電容的容量應(yīng)至少是腳電容的2倍。腳是輸入端，要求輸入信號25mV。腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個集電極開路的三極管，允許最大灌電流為100mA。LM567的工作電壓為4.759V，工作頻率從直流到500kHz，靜態(tài)工作電流約8mA。LM567的內(nèi)部電路及詳細(xì)工作過程非常復(fù)雜，這里僅將其基本功能概述如下：當(dāng)LM567的腳輸入幅度25mV、頻率在其帶寬內(nèi)的信號時，腳由高電平變成低電平，腳輸出經(jīng)頻率/電壓變換的調(diào)制信號；如果在器件的腳輸入音頻信號，則在腳輸出受腳輸入調(diào)制信號調(diào)制的調(diào)頻方波信號。在圖4的電路中我們僅利用了LM567接收到相同頻率的載波信號后腳電壓由高變低這一特性，來形成對

16、控制對象的控制二、LM567內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理 LM567為8腳直插式封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳定義及外圍元件連接方法如下圖所示。 LM567內(nèi)部包含了兩個鑒相器PD1及PD2、放大器AMP、電壓控制振蕩器VCO等單元電路。鑒相器PD1、PD2均采用雙平衡模擬乘法器電路，在輸入小信號情況下(約幾十mV)，其輸出為正弦鑒相特性，而在輸入大信號情況下(幾百mV以上)，其輸出轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性(三角)鑒相特性。鎖相環(huán)路輸出信號由電壓控制振蕩器VCO產(chǎn)生，電壓控制振蕩器的自由振蕩頻率(即無外加控制電壓時的振蕩頻率)與外接定時元件RTCT的關(guān)系式為： f01/1.1RTCT。圖10 LM567內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖選用適當(dāng)?shù)亩?/p>

17、時元件，可使LM567的振蕩頻率在0.01Hz500kHz范圍內(nèi)連續(xù)變化。電路工作時，輸入信號在鑒相器PD1中與VCO的輸出信號鑒相，相差信號經(jīng)濾波回路濾波后，成為與相差成一定比例的電壓信號，用于控制VOC輸出頻率f0跟蹤輸入信號的相位變化。若輸入信號頻率落在鎖相環(huán)路的捕獲帶內(nèi)，則環(huán)路鎖定，在振蕩器輸出頻率與輸入頻率相同時，二者之間只有一定相位差而無頻率差。 環(huán)路用于FM信號解調(diào)時，腳2輸出的經(jīng)過濾波后的相差信號可作為FM解調(diào)信號的輸出，而當(dāng)環(huán)路用于單音解調(diào)時，電路則利用PD2輸出的相差信號。 PD2的工作方式與PD1略有不同，它是利用壓控振蕩器輸出的信號f0經(jīng)90°移相后再與輸入信

18、號進(jìn)行鑒相，是一正交鑒相器。在環(huán)路鎖定情況下，PD2的兩個輸入信號在相位上相差約為90°，因而PD2的輸出電壓達(dá)到其輸出范圍內(nèi)的最大值，再經(jīng)運(yùn)算放大器AMP反相，在其輸出端輸出一個低電平。AMP的輸出端為OC輸出方式，低電平輸出時可吸收最大100mA的輸出電流。該端口的低電平輸出信號除可由上拉電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號以與TTL或CMOS接口電路相匹配外，還可直接驅(qū)動LED及小型繼電器等較大負(fù)載。LM567的電氣參數(shù)如表1所列。值得一提的是，接在2腳的環(huán)路濾波電容C2與內(nèi)部電阻一道構(gòu)成鎖相環(huán)路的RC積分濾波器，該濾波器時間常數(shù)的大小在很大程度上決定了鎖相環(huán)路的環(huán)路帶寬BW的大小。當(dāng)BW較大時

19、，捕獲范圍大而穩(wěn)定性差。減小BW則正好相反，其穩(wěn)定性較好而捕獲范圍變小。LM567的環(huán)路帶寬BW可由下式計(jì)算： BW=1070(Vif0C2)1/2 ，式中，Vi為輸入信號的幅值(rms) ，C2為濾波電容的容量(單位為F) 。實(shí)際上，由上式計(jì)算得出的并不是環(huán)路帶寬BW的實(shí)際值，而是環(huán)路帶寬BW與環(huán)路中心頻率f0的百分比，其值再乘上100才是鎖相環(huán)路的實(shí)際捕獲帶寬。實(shí)際應(yīng)用中調(diào)整C2的大小可使BW在04范圍內(nèi)變化。BW寬度與f0C2乘積之間的關(guān)系如圖2。LM567在正常工作時的最小輸入信號為20mV。當(dāng)用于單音解碼時，其工作特性為：當(dāng)LM567信號輸入端加入幅度為20mV以上的交流信號且頻率落

20、入f0±BW范圍內(nèi)時，輸出端輸出一個低電平的檢測信號，這就是所謂的“頻率繼電器”特性。利用這一特性，LM567可廣泛應(yīng)用于各種低頻單一頻率信號的解碼。 第三節(jié) 繼電器繼電器是一種用途廣泛的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品，如空調(diào)器、彩電、冰箱、洗衣機(jī)等；也應(yīng)用于工業(yè)自動化控制和儀表。在電子元器件中，繼電器一般被認(rèn)為是一種最不可靠的電子元件，在整機(jī)可靠性設(shè)計(jì)中，把繼電器、電位器、可調(diào)電感器及可變電容器列為建議不用或少用的元件。 但是，由于繼電器在控制電路中有獨(dú)特的電氣、物理特性，其斷態(tài)的高絕緣電阻和通態(tài)的低導(dǎo)通電阻，使得其它任何電子元器件無法與其相比，加上繼電器標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性好、可簡化電

21、路等優(yōu)點(diǎn)，所以繼電器仍得以廣泛應(yīng)用。隨著科技的飛速發(fā)展，繼電器在程控通信設(shè)備中的使用量還在進(jìn)一步增加，所以，如何保證繼電器的可靠性，滿足整機(jī)系統(tǒng)的可靠性，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。 第四章 個人總結(jié)上學(xué)期和本學(xué)期我們分別開設(shè)了模擬電路與數(shù)字電路課，這兩門學(xué)科都屬于電子電路范疇，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(shí)踐、探索是不夠的，所以在本學(xué)期暨模電、數(shù)電剛學(xué)完之際，緊接著來一次電子電路課程設(shè)計(jì)是很及時、很必要的。這樣不僅能加深我們對電子電路的任職，而且還及時、真正的做到了學(xué)以致用。這一周的課程設(shè)計(jì)，先不說其他

22、，就天氣而言，確實(shí)很艱苦，天氣炎熱，加之機(jī)房里有時候又不開空調(diào)，故在上機(jī)畫圖時真是艱熬，坐下來才一會會，就全身濕透，但是炎炎烈日擋不住我們求知、探索的欲望。通過我們不懈的努力與切實(shí)追求，終于做完了課程設(shè)計(jì)。在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我也遇到了很多問題。首先是學(xué)習(xí)用protel畫圖，因?yàn)橐郧皼]有學(xué)習(xí)過，所以這次花了兩天的時間才基本上掌握了protel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(jì)，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

23、次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多，不僅是鞏固了先前學(xué)的模電、數(shù)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(jì)、類似這樣的鍛煉機(jī)會能更多些！通過這次課程設(shè)計(jì)，得到了一次理論和實(shí)踐的結(jié)合，是平時學(xué)習(xí)積累的施展，加深了對電子技術(shù)的喜愛和了解，但是也暴露了很多了自己的問題，比如很多器件不懂得其功能和原理，所以走了很多彎路，達(dá)不到簡便的目的。因?yàn)檫@是第一次做課程設(shè)計(jì)，所以剛拿到這個題目的時候心里一點(diǎn)底都沒有，但是通過查閱一些資料和同學(xué)的幫助，腦海里才漸漸的有了一個大概的輪廓，思路才逐漸清晰。了解了制作一個好的電子電路是多么的不容易，是那么的枯燥、無味，同時也要掌握很多知識，這讓我感到平時知識積累的重要性，更懂得學(xué)習(xí)的重要性，并學(xué)會了如何去查閱一些資料和利用資料。我能順利的完成這次課程設(shè)計(jì)要感謝老師的悉心的指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助，沒有你們的點(diǎn)撥我不可能搞成這次設(shè)計(jì)，是你們的指導(dǎo)才讓