紅外報警系統(tǒng)課程設(shè)計

教師評語:本文概述了紅外發(fā)射和接收的基本原理和特點(diǎn)，介紹了74LS00、74LS74、74LS75、LM358和555芯片的功能應(yīng)用，并介紹了其應(yīng)用于紅外防盜報警系統(tǒng)的設(shè)計方案，并對其進(jìn)行了調(diào)試及性能分析。防盜報警紅外紅外發(fā)射管是由紅外發(fā)光二級管矩組成發(fā)光體，用紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵）制成PN結(jié)，正向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光，其光譜功率分布為中心波長830950nm。LED是英文LightEmittingDiode的簡稱，表現(xiàn)是正溫度系數(shù)，電電流大小有關(guān)，但正向電流超過最大額定值時，紅外燈發(fā)射功率反而下降。紅外發(fā)射管（紅外線燈管）可廣泛用于紅外攝像機(jī)、音頻輸出等紅外引用產(chǎn)品中，其里機(jī)板，鏡頭等有關(guān)。紅外攝像機(jī)設(shè)計距離較近就用角度較大的IR發(fā)射管，并且還要跟鏡頭視角相配合;20米以上的必須用臺灣正型12mil以上晶片，日本的也行。由于市場無序競爭，廠家標(biāo)榜的照射距離和實(shí)際可視距離概念不清，大部分小的紅外攝像機(jī)生產(chǎn)商為了降低生產(chǎn)成本大量采用國產(chǎn)及臺灣10mil、8mil晶片，甚至散型晶圓封裝的（包括封裝廠IR發(fā)射管不良品）做正型紅外燈來裝配攝像機(jī)。建議打長距離的用戶還是用正型晶片封裝的IR發(fā)射管，如臺灣鼎元、光磊（鼎元相對衰減慢、夜視清晰）。紅外接收管，紅外接收電路通常被廠家集成在一個元件中，成為一體化紅外接收頭。內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號，然后把信號送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。交流信號進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可電平，還原出發(fā)射端的和信號輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的接收頭。利用紅外發(fā)射、接收的特性可以應(yīng)用于信號的傳輸，本設(shè)計就是介紹紅外信號觸發(fā)報警系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)防盜功能。電路中由發(fā)射和接受部分組成，發(fā)射部分由555芯片、電阻器R1、電位器R2、電容CAP和紅外發(fā)射管組成。接收部分由電阻器R1、R2、R4、R8、R9,電位器R3、R7,電容C1、C2,芯片74LS175、74LS74、74LS00、555、LM358，三極管9014,紅外接收1838,蜂鳴器，復(fù)位開關(guān)組成。當(dāng)紅外接收和發(fā)射正對有障礙物通過時，紅外接收產(chǎn)生一個脈沖，當(dāng)按下復(fù)位開關(guān)，蜂鳴器關(guān)閉。發(fā)射電路：<g6TRIG呂_1“El二KCVoltDIS2R2y<接收電路:1、紅外發(fā)射二極管常用的紅外發(fā)光二極管（如SE303.PH303）,其外形和發(fā)光二極管LED相似,發(fā)出紅外光。管壓降約1.4v,工作電流一般小于20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常常串有發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時，其控制的距離與發(fā)射功率成正比。為了增加紅外線的控制距離，紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)，因?yàn)槊}動光（調(diào)制光）的有效傳送距離與紅外光的發(fā)射距離。提高Ip的方法，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度T，一些彩電紅外遙控器，其紅外發(fā)光管的工作脈沖占空比約為1/3-1/4;一些電器產(chǎn)品紅外遙控器，其占空比是1/10。減小脈沖占空比還可使小功率紅外發(fā)光二極管的發(fā)射距離大大增加。常見的紅外發(fā)光二極管，其功率分為小功率（1mW-10mW）、中功率制光，只需在驅(qū)動管上加上一定頻率的脈沖電壓。用紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線去控制受控裝置時，受控裝置中均有相應(yīng)的紅外光一電轉(zhuǎn)換元件，如紅外接收二極管，光電三極管等。實(shí)用中已有紅外發(fā)射和接收配對的二極管。2、1838紅外接收頭1紅外信號收發(fā)系統(tǒng)的典型電路如圖1所示，紅外接收電路通常被廠家集成在一個元件中，成為一體化紅外接收頭。2內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號，3然后把信號送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。交流4信號進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過30khz到60khz的負(fù)載波，通過解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出5高低電平，還原出發(fā)射端的信號波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。6一體化紅外接收頭，如圖2所示：輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的接收頭。紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在接收頭的供電腳上須加上濾波3、74LS175175為四上升沿D觸發(fā)器，當(dāng)清除端（CR）為低電平時，輸出端Q為低電平在時鐘JD3QC邏輯圖:在TTL電路中，比較典型的d觸發(fā)器電路有74IS74。74ls74是一個邊沿觸發(fā)器數(shù)字電路器件，每個器件中包含兩個相同的、相互獨(dú)立的邊沿觸發(fā)d觸發(fā)器電路。邏輯圖及引腳圖:CLEARR^2(12)2—D3—1CPLOGICDIAGRAM(EachFlij>Flop)4kSoQ—5C?1ioA12—DSdQ—g11—CPCoQ5—s￥LOGICSYMBOLVcc-PINGND-F1N774LS00為四個二輸入與非門，其邏輯引腳圖為:工藝制作的稱為555，用CMOS工藝制作的稱為7555，除單定時器外，還有對應(yīng)的雙定3~18V工作，輸出驅(qū)動電流約為200mA因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自邏輯圖，弓I腳圖如下:)R1010Q110Q01不變不變LM358內(nèi)部包括有兩個獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。引腳圖為:半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管，可以說它是電子電路中最重要的器件，他最主要的功能是電流放大和開關(guān)作用，三極管顧名思義具有三個電極。本設(shè)計中9014是一種低電壓，大電流，小信號的NPN型三極管。集電極漏電流ICBOVCB=60V,IE=0100nA發(fā)射極漏電流IEBOVBE=5V,IC=0100集電極、發(fā)射極擊穿電壓BVCEOIC=1mA,IB=050V發(fā)射極、基極擊穿電壓BVEBOIE=1@A,IC=05V集電極、基極擊穿電壓BVCBO9、電位器R3、R7R3用于改變震蕩頻率，改變CP的時鐘脈沖的輸入。R7用于改變滯回比較器電路的參考電平。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電位器的電阻體有兩個固定端，通過手動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸或滑柄，改變動觸點(diǎn)在電阻體上的位置，則改變了動觸點(diǎn)與任一個固定端之間的電阻值，從而改變了電壓與電流的大結(jié)果分析:電路接5V的電壓，紅外發(fā)射管與接收管正對，在沒有障礙物的情況下，蜂鳴器不響，用障礙物通過它們之間，蜂鳴器響。按下復(fù)位開關(guān)，蜂鳴器停止。本文設(shè)計的紅外報警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了防盜功能，內(nèi)容涉及紅外發(fā)射和接收、震蕩電路、放大電路、滯回比較器、鎖存電路等諸多方面的知識，整個報警系統(tǒng)設(shè)計完成后達(dá)到了預(yù)期的效果，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，不出現(xiàn)誤報的情況。但由于專業(yè)知識有限，設(shè)計中還有不少不足之處。希望日后有所進(jìn)步。通過設(shè)計有以下