紅外遙控報警器模電課設(shè)報告

16/22課程設(shè)計說明書課程設(shè)計名稱：模擬電路課程設(shè)計課程設(shè)計題目：紅外遙控報警器學(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：學(xué)號：姓名：評分：教師：2013年3月9日2012－2013學(xué)年第2學(xué)期第1周－3周題目紅外遙控報警器內(nèi)容及要求①當(dāng)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；②紅外發(fā)射器，發(fā)射頻率為30kHz，控制距離≥2m；③報警信號頻率800Hz。進度安排第1周：查閱資料，到機房學(xué)習(xí)仿真軟件，確定方案，完成原理圖設(shè)計及仿真；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；第3周：檢查設(shè)計結(jié)果、撰寫課設(shè)報告。學(xué)生姓名：指導(dǎo)時間：周一、周三、周四下午指導(dǎo)地點：E樓311室任務(wù)下達2013年2月25日任務(wù)完成2013年3月15日考核方式1.評閱eq\o\ac(□,√)2.答辯□3.實際操作eq\o\ac(□,√)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)計小組組長一份；任課教師授課時自帶一份備查。2、課程設(shè)計結(jié)束后與“課程設(shè)計小結(jié)”、“學(xué)生成績單”一并交院教務(wù)存檔。摘要紅外報警器的制作意義體現(xiàn)在報警上，首先設(shè)計電路圖，該電路由一個信號發(fā)射電路和一個接收電路構(gòu)成。經(jīng)過電腦仿真，元件排版焊接，最終實現(xiàn)報警功能。為了深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)這門課程并將所學(xué)的知識結(jié)合實際應(yīng)用于生活，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(shè)計及焊接，最后能夠?qū)崿F(xiàn)它的功能。關(guān)鍵詞報警發(fā)射接收目錄TOC\o"1-3"\h\u16325前言 418563第一章設(shè)計內(nèi)容及要求 628764第二章系統(tǒng)組成及其工作原理 7213822.1系統(tǒng)的組成 7304882.2工作原理 8198762.2.1紅外發(fā)射電路 8196882.2.2紅外光敏接收器電路 8128782.2.3放大電路 9216872.2.4整流開關(guān)電路 916664第三章系統(tǒng)設(shè)計方案與選擇 1124275方案一 111020方案二 1125767第四章單元電路設(shè)計、參數(shù)計算、器件選擇 12124554.1紅外發(fā)射電路 12100644.2紅外接收電路 121346第五章重要元件及其介紹 13286315.1光敏二極管 1310995.2555芯片 1426119第六章調(diào)試及測試結(jié)果與分析 1520607第七章實驗結(jié)論及其體會 1723360參考文獻 1812526附錄 194290元件清單 19前言很多電路要使用555來產(chǎn)生一個脈沖，555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，在電路應(yīng)用中主要用來做定時器，可構(gòu)成施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。本次課程設(shè)計中，就是使用了555多諧振蕩器，自激多諧振蕩器產(chǎn)生30KHZ的不對稱脈沖，此脈沖為紅外光的調(diào)制脈沖，調(diào)制脈沖經(jīng)功率放大后控制紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外脈沖。紅外接受信號由紅外光敏晶體二極管放大、整流、報警電路組成。把紅外脈沖信號轉(zhuǎn)換成電信號，即解調(diào)出調(diào)制脈沖，然后把此信號放大，整流變成直流信號，控制報警電路器不工作，有人擋住紅外光線時報警器發(fā)出聲音。當(dāng)今社會，人們對于防盜需要借助于外物。報警器應(yīng)運而生。紅外報警器的優(yōu)點在于對于很多空間都能進行防范，優(yōu)勢頗大。報警器的運用已深入到各行各業(yè)，比如銀行、學(xué)校及一些保密行業(yè)。紅外報警器的應(yīng)用廣泛，抗干擾能力強，原理也并不算復(fù)雜。深受人們青睞。做這個課程設(shè)計，是很有實用性的?？梢詫⑺鼞?yīng)用到很多非常地區(qū)。并起到非比尋常的作用。第一章設(shè)計內(nèi)容及要求本文的設(shè)計任務(wù)和目標如下：①當(dāng)有人遮擋紅外發(fā)光時發(fā)出報警信號，無人遮擋紅外光時報警器不工作。②紅外發(fā)射器，發(fā)射頻率為30KHZ，控制距離≥2M。③報警器信號頻率為800HZ（實驗中用蜂鳴器代替報警器）。注：可使用實驗室電源，以及示波器。第二章系統(tǒng)組成及其工作原理2.1系統(tǒng)的組成該系統(tǒng)由一個紅外發(fā)射電路以及一個接收電路構(gòu)成。紅外發(fā)射電路：由震蕩和脈沖發(fā)生電路和功放電路構(gòu)成。其電路示意圖（圖2.1）：自激多諧振蕩器自激多諧振蕩器功率放大器電源R圖2.1紅外信號發(fā)射電路紅外接收電路：由集成運算放大電路和整流電路結(jié)合成。其電路示意圖（圖2.2）：圖2.2紅外接收電路2.2工作原理2.2.1紅外發(fā)射電路此電路主要由一個555芯片和兩個三極管構(gòu)成。其中555芯片自激振蕩會產(chǎn)生脈沖波，其頻率由R5、R6和電容C3確定，該信號可通過由兩個三極管構(gòu)成的復(fù)合管放大后控制紅外發(fā)光二極管發(fā)出所需的30KHz的紅外脈沖信號，電容C1是為了提高555芯片的抗干擾能力，另外，為了給三極管設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，選取兩個電阻R7、R8。圖2.2.1紅外遙控報警器發(fā)射電路2.2.2紅外光敏接收器電路此電路由一個遠紅外光敏二極管和一個耦合電容C1構(gòu)成。其原理如下：紅外發(fā)射器由自激多諧振蕩器產(chǎn)生30KHz的不對稱脈沖紅外信號，遠紅外光敏二極管對紅外線敏感，當(dāng)無人遮擋時，紅外線照射使遠紅外光敏二極管導(dǎo)通，同時將脈沖紅外光信號轉(zhuǎn)化為交流電信號。而耦合電容C1起傳遞信號以供放大和隔絕供電源之直流信號作用。圖2.2.2紅外光敏接收器電路2.2.3放大電路放大電路是個兩極放大.主要由集成運算放大器LM555、耦合電容C2構(gòu)成。原理如下：交流電信號經(jīng)R3流入LM555進行放大，放大倍數(shù)由R7/R3的值控制?？紤]到此時LM741單電源供電，在其管腳3處接入分壓偏置電阻R1、R2以減小3管腳的輸入電壓從而利于放大。電信號經(jīng)管腳6進入耦合電容C2濾去了供電源帶來的直流信號直達三極管進行二次放大，使信號顯著增強。2.2.4整流開關(guān)電路整流開關(guān)電路由電阻R4和三極管Q2構(gòu)成。其原理如下：放大信號由LM555發(fā)出后經(jīng)過電阻再到三極管Q2，蜂鳴器發(fā)聲頻率來源于其本身的發(fā)聲頻率。當(dāng)有人遮擋時，則三極管Q2截止，蜂鳴器由直流供電源供電工作而發(fā)聲。第三章系統(tǒng)設(shè)計方案與選擇方案一地球上的物質(zhì)都會輻射紅外線,有的強烈有的平靜，當(dāng)有人進入探測器范圍內(nèi)，探測器探測到人體發(fā)出的較強的紅外熱輻射，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，引起報警系統(tǒng)報警。方案二在探測區(qū)域范圍內(nèi)，紅外光由發(fā)射端發(fā)射到接收端。當(dāng)有人進入?yún)^(qū)域內(nèi)，擋住紅外光線，接收端接受不到紅外光線，以此引起接收系統(tǒng)中報警電路的反應(yīng)，報警系統(tǒng)報警。通過分析和比較，方案一的可行性不是很好，其設(shè)計的內(nèi)容超出我們所學(xué)知識的范圍，所以我和同組人選擇方案二。其原因是控制范圍要求在2米以上，就要求紅外發(fā)射器功率不能太小，且報警器的靈敏度是判斷報警器好壞的一個重要標準，靈敏度越高越好。但是要考慮到報警器對飄浮物和微小動物的誤報，另外還要考慮白天黑夜光線的影響。還有，在選擇器件時還要從經(jīng)濟上考慮，最好選用一些常用芯片器件。第四章單元電路設(shè)計、參數(shù)計算、器件選擇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=300Ω，R2=300Ω，C1=0.047uF，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R3，取R3=1.0kΩ。理論計算結(jié)果如下：fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］=33.8kHz4.2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30kΩ。NE555構(gòu)成多諧振蕩器取R4=10kΩ，R5=4kΩ，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：f1＝1．43／［（R4＋2R5）C］=794Hz；第五章重要元件及其介紹5.1光敏二極管光敏二極管是將光信號變成電信號的半導(dǎo)體器件。它的核心部分也是一個PN結(jié)，和普通二極管相比，在結(jié)構(gòu)上不同的是，為了便于接受入射光照，PN結(jié)面積盡量做的大一些，電極面積盡量小些，而且PN結(jié)的結(jié)深很淺，一般小于1微米。光敏二極管是在反向電壓作用之下工作的。沒有光照時，反向電流很?。ㄒ话阈∮?.1微安），稱為暗電流。當(dāng)有光照時，攜帶能量的光子進入PN結(jié)后，把能量傳給共價鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價鍵，從而產(chǎn)生電子空穴對，稱為光生載流子。5.2555芯片1腳：地端。2腳：觸發(fā)端，下比較器的輸入。3腳：輸出端，有0和1兩種狀態(tài)由輸入端所加電平?jīng)Q定。4腳：復(fù)位端，加上低電平時可使輸出為低電平。5腳：控制電壓端，用他改變上下觸發(fā)電平值。6腳：上比較器的輸入。7腳：放電端，有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是又輸入端狀態(tài)決定。8腳：電源端。第六章調(diào)試及測試結(jié)果與分析第一次將所有元器件焊接到電路板后，并未實現(xiàn)理想結(jié)果。然后對電路進行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)紅外發(fā)射電路的555芯片無法產(chǎn)生所要求的方波。換了一塊555芯片繼續(xù)測試，但發(fā)現(xiàn)任然不能達到預(yù)期效果。遂繼續(xù)對電路板進行檢查。但沒能查出問題所在。隔天買器件重新焊接。力保不出現(xiàn)差錯。但任然沒達到預(yù)期效果。檢查電路得知發(fā)射電路良好，問題出在接收電路，經(jīng)過指教后才發(fā)現(xiàn)是光敏二極管反接的問題。換完二極管后電路正常工作——不阻擋發(fā)射端時，接收端不報警，遮住發(fā)射端時，接收端蜂鳴器正常發(fā)出報警聲。在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)要注意電路的正負極接法，不然一旦反接會燒壞二極管，導(dǎo)致實驗出現(xiàn)差錯。在檢測過程中發(fā)現(xiàn)焊錫過多導(dǎo)致不能相接的地方相連接，致使實驗出現(xiàn)差錯。所以在電路的焊接上需要格外注意。仿真圖：注釋：此處開關(guān)斷開表示未接收信號，閉合時則表示接收信號波形圖：注釋：此處方波消失時由于接收到信號，蜂鳴器不再工作。即接收電路無波形產(chǎn)生。第七章實驗結(jié)論及其體會這次課設(shè)做的是紅外報警器，相比于其他的課設(shè)題目，認為其應(yīng)用面比較廣泛。實際意義更為突出。所需的元器件也更簡單，便宜?？梢哉f是制作成本低，制作相對來說較為簡單。市場應(yīng)用面廣泛。這就是紅外報警器的優(yōu)點所在。這個實驗并不復(fù)雜，實驗元器件雖多，但是排好版，還是很容易做出來，并且還不影響電路板美觀。本次實驗出現(xiàn)的難處在于實驗元件不好找！當(dāng)初設(shè)計實驗參數(shù)沒考慮周到，導(dǎo)致了一段時