肖延煌红外反射报警器.doc

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福建信息职业技术学院

毕业设计（论文）

论文题目：

红外反射报警器

系别：

　电子工程系　　

　　　　　专业：

　光电子技术

　　　　　班级：

　光电子0913　　

学号：

　0901051316　　

　　　　　学生姓名：

　肖延煌

指导教师：

　　陈世伟　　

1

目录

摘要................................................................1

引言................................................................1

第一章设计框图及基本原理..........................................2

1.1总的设计框图.................................................2

第二章红外反射报警器电路设计......................................3

2.1各部分电路原理...............................................3

2.1.1振荡电路...............................................3

2.1.2分频电路...............................................4

2.1.3发射驱动电路...........................................5

2.1.4接收电路...............................................6

2.1.5报警电路...............................................7

2.1.6五伏稳压源.............................................9

2.2电路原理图及元器件..........................................10

2.2.1电路原理图............................................10

2.2.2元器件及参数..........................................10

2.3电路调试....................................................11

第三章总结与体会.................................................12

3.1总结与体会.................................................12

参考文献............................................................13

3

福建信息职业技术学院毕业论文

采用红外反射法的防盗报警器设计

摘要：

设计思路为降低成本,设计中未采用单片机进行控制,利用455K陶瓷晶振搭建振荡电路,产生455KHz脉冲信号,经计数器12分频,得到38KHz信号,驱动红外发射管发射红外线。

发射出的红外线如遇障碍物,则反射回来,

关键字：

 红外发射 障碍物 防盗报警器 振荡电路 单稳态触发器 脉冲信号  

引言

随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。

尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，所以采用以电子技术、传感器技术为基础的安全防范技术的器材设备，并将其构成一个系统，将发挥最大的功能作用。

本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。

目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础，而这里所设计的是基于红外反射法的。

红外反射报警器的应用领域很广，而且经济实用。

本装置是将红外线发射、接收电路组装在一起，做成了便于安装和使用的“一体化”防盗报警器。

其特点一种是所发射的红外线遇到人或物时，被反射回一部分，经接收、处理后触发报警电路产生告警声。

另外一种是物体放在报警器面前不报警，把物体拿开，报警器就产生告警声。

13

福建信息职业技术学院毕业论文

第1章设计框图及基本原理

1.1总的设计框图

图一

反射式红外报警器的原理框图如图一，为降低成本，设计中未采用单片机进行控制，利用455K陶瓷晶振搭建振荡电路，产生455KHz脉冲信号，经计数器12分频，得到38KHz信号，驱动红外发射管发射红外线。

发射出的红外线如遇障碍物，则反射回来，被红外一体化接收头接收到，接收头输出触发信号，触发单稳态触发器工作，驱动LED及发声装置进行声光报警。

福建信息职业技术学院毕业论文

第二章红外反射报警器电路设计

2.1各部分电路原理

2.1.1振荡电路

图二

利用455K陶瓷晶体振荡器搭接多谐振荡器（如图二），产生455Khz脉；中信号，U1选用74LS00集成芯片

能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。

能产生振荡电流的电路叫振荡电路。

其中最简单的振荡电路叫LC回路。

　　振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。

　　充电完毕（放电开始）：

电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。

　　放电完毕（充电开始）：

电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。

　　充电过程：

电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。

从能量看：

磁场能在向电场能转化。

　　放电过程：

电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。

从能量看：

电场能在向磁场能转化。

　　在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫电磁振荡。

能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路。

一般由电阻、电容、电感等元件和电子器件所组成。

由电感线圈l和电容器c相连而成的lc电路是最简单的一种振荡电路，其固有频率为f=[sx（]1[]2πlc。

一种不用外加激励就能自行产生交流信号输出的电路。

它在电子科学技术领域中得到广泛地应用，如通信系统中发射机的载波振荡器、接收机中的本机振荡器、医疗仪器以及测量仪器中的信号源等。

2.1.2分频电路

图三

要得到38Khz信号，需要对455KHz信号进行12分频，电路如图三所示，计数芯片选用74LS193。

74LS193是双时钟4位二进制同步可逆计数器。

74LS193的特点是有两个时钟脉冲（计数脉冲）输入端CPU和CPD。

在RD=0、LD＝1的条件下，作加计数时,令CPD＝1,计数脉冲从CPU输入；作减计数时，令CPU＝1，计数脉冲从CPD输入。

此外，74LS193还具有异步清零和异步预置数的功能。

当清零信号RD＝1时，不管时钟脉冲的状态如何,计数器的输出将被直接置零；当RD＝0,LD＝0时，不管时钟脉冲的状态如何，将立即把预置数数据输入端A、B、C、D的状态置入计数器的QA、QB、QC、QD端，称为异步预置数

分频器的作用：

在一个扬声器系统里，人们把箱体、分频电路、扬声器单元称为扬声器系统的三大件，而分频电路对扬声器系统能否高质量地还原电声信号起着极其重要的作用。

尤其在中、高频部分，分频电路所起到的作用就更为明显。

作用：

1、合理地分割各单元的工作频段；

2、合理地进行各单元功率分配；

3、使各单元之间具有恰当的相位关系以减少各单元在工作中出现的声干涉失真；

4、利用分频电路的特性以弥补单元在某频段里的声缺陷；

5、将各频段圆滑平顺地对接起来。

2.1.3发射驱动电路

图四

采用一个三极管S9013驱动红外发射管，R4为可调电阻，用于调整发射功率，从而达到调整红外发射距离的目的。

电路如图四所示。

2.1.4接收电路

图五

接收采用红外一体化接收头TL1838，使用非常简单，如图五，接收到红外线时，1脚输出低电平，否则，输出高电平。

利用555芯片实现单稳态触发器电路，低电平触发，当接收到红外线时触发器被触发，由555定时器的3脚输出高电平，高电平的维持时间根据t=1．1RC来计算，本电路中R=R6=200K，C=C3=1OuF，计算得t=2．2S。

也就是报警时间为2．2秒，通过调整R6和C3，可改变报警时间的长度。

报警器具有两种工作模式，通过J1、J2选择报警器的工作模式：

模式1：

连通J2，断开J1，则当报警器前方有障碍物时报警，此种模式适用于门窗等位置的防盗报警。

模式2：

连通J1，断开J2，当报警器前方无障碍物时报警，这种模式主要应用于物品看管，物品作为障碍物放置在报警器的前面，如果物品被挪走则发出报警信息。

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

一般用双极性工艺制作的称为555，555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作。

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

555定时器各引脚功能如下：

1脚：

GND外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

8脚：

VCC外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5～16V。

一般用5V。

3脚：

OUT（或Vo）输出端。

2脚：

TR低触发端。

6脚：

TH高触发端。

4脚：

R是直接清零端。

当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：

CO（或VC）为控制电压端。

若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

7脚：

D放电端。

该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成。

电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。

比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。

高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。

基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。

2.1.5报警电路

图六

如图六，三极管Q2基极输入高电平时，管子饱和导通，驱动蜂鸣器B1及发光二极管D2进行声光报警。

2.2.6五伏稳压源

1.7805的概述：

7805是我们最常用到的稳压芯片了，它的使用方便，用很简单的电路即可以输入一个直流稳压电源，它的输入电压为5v。

它有很多得系列如ka7805，ads7805，cw7805等，性能有微小的差别，最常用是lm7805，下图为其结构见下图：

7805

1

2

3

其中1接整流器输出的+电压，2为公共地（负极），3就是我们需要的正5V输出电压

2.2电路原理图及元器件

2.2.1电路原理图

2.2.2元器件及参数

元件

代号

数量

蜂鸣器

B1

1

4700PF

C1,C2

2

10µF

C3

1

0.1µF

C4

1

红外发射管

D1

1

LEDSO

D2

1

JUMP2

J1，J2

2

S9013

Q1，Q2

2

1.5K

R1

1

500R

R2

1

51R

R3，R5

2

1K可调电阻

R4

1

200K

R6

1

470R

R7

1

100R

R8

1

74LS00

U1

1

74LS193

U2

1

NE555

U3

1

TL1838

U4

1

455K晶振

Y1

1

2.3调试

在调试的过程中主要是先观察红外发射管有没有发射出来信号，人眼是观察不到发射管是否工作发射的，可以对设计板子通电用手机摄像头观察发射管有无亮光，若有亮光则工作，无亮光则不工作，然后调试板子的灵敏度可以选择调试板子上面的可调电阻进行调试。

在焊完电路板时，模式一，模式二都没办法实现，因为一开始焊班是没有考虑布线，所以检查出现问题十分麻烦。

最后是出现在74LS193，因为没有注意电路7脚与8脚焊反。

发射和接受头并列的话互相干扰，于是就在发射管上套上黑胶布。

第三章总结与体会

六个月前，我们三个人组成了毕业设计小组，就开始各自分配工作。

从一开始大家上网寻找毕业设计课题，讨论并确定课题。

接下来为毕业设计开始查找相关资料。

找原理图，找相关资料，绘制完整电路图。

接下来，了解电路图的相关知识。

在设计之前，我到网上翻阅了大量的相关参考资料，根据寻找的资料和小组讨论以及和老师、同学的交流，终于设计出了红外反射报警器。

在设计中我运用自己平时学到的一些知识，以及自己在课下所查找的进行设计，刚开始遇到很多困难，后来也请同学帮忙参考一下，最终找到了解决问题的答案，几个月很快过去了，我感觉这几个月是过得最充实的，别看题目简单，但是做起来就不是那么容易了，经过反复的加电路去电路最终才搞电路图来，自己真是很高兴。

通过做这个设计学到了很多、电路的焊接是一部分、最主要的还是调试部分、对于有极性的元件的极性的焊接很重要、还有一些数字芯片、最主要的还是去理解他们、搞好他们的芯片构架、还有通过设计知道了电阻的读取最好学会通过色环来读取、很快的节省了时间的、

参考文献：

（I）《电子制作》编辑部.《电子制作》[M].电子制作杂志社，2010.10

（II）相关网址：