简易光控防盗报警电路的基本组成及工作原理课程设计Word文档格式.docx
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第五章课程设计心得体会15
摘要
简易光控防盗报警电路的功能要求
电路原理图
简易光控防盗报警电路的基本组成及工作原理
所用元件
第一章设计目的
一掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。
二了解电路结构及其接线方法。
三了解元器件的工作原理
四熟悉简易光控防盗报警电路的设计与制作
五查阅文献，整理文挡。
第二章简易光控防盗报警电路的功能要求
一.要求电路能够通过感应装置，检测出是有物体接近所要保护的财产。
二.要求电路当判定有物体接近时，能过通过声光形式报警。
三.要求电路当发出警报一段时间T后，能够自动喷洒出麻醉剂。
四.要求电路可以根据需要，调节喷洒出麻醉剂的等待时间T。
第三章简易光控防盗报警电路的基本组成及工作原理
第一节系统组成框图
简易光控防盗报警电路的总体框图如图1所示。
它是有红外线发射电路、红外线接收电路，声光报警电路、时间延迟电路，自动喷洒麻醉剂电路和电源电路6部分构成的。
红外线
发射电路
接收电路
声光报警电路
时间延迟和自动喷洒电路
电源电路
图1简易光控报警防盗报警电路的总体框图
红外线发射电路的功能是利用红外线发光二极管发射光脉冲，从而实现电路对人体或物体的感应。
红外线接收电路的功能是利用光敏元件接收发射出来的光脉冲，并且将光脉冲信号转化为电信号，同时对其进行放大。
声光报警电路的功能是当有人体或物体接近防盗报警电路时，通过声音和显示信号提示主人。
时间延迟和自动喷洒电路的功能是当声光报警一段时间之后自动喷洒麻醉剂来保护财产。
电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电压。
第二节工作原理
该电路能够检测出是否有物体接近时所要保护的财产，并且当判定有物体接近时能够通过声光形式报警。
同时在一段时间T后，自动喷洒出麻醉剂，并可调节时间T的长短。
通过该装置的原理图我们可以知道该装置有四部分组成：
红外线发射器，红外线接收装置，报警装置，和喷射装置。
其中各个原理如下：
（一）红外线发射电路：
该电路的核心器件是红外线发光二极管SE303。
红外线发光二极管PN节构成，其发光波段处于可见光波段之外，因此不能在显示中使用，一般作为光信号传输使用，本电路的感应装置一般不要求可见，因此只能采用红外线发光二极管作为感应装置。
红外线发光二极管正向电流不能超出其最大值，而作为感应装置则要求其具有较大的光输出。
因此电路前端需要一个脉冲信号电路，本电路采用的是由NE555集成电路构成的多谐振荡器组成。
其电路运行包含两个过程：
一是利用直流电源经电阻R1和R2对电容C1的充电过程；
而是电容C1经电阻R2从NE555集成电路的DIS端的放电过程。
通过这两个过程的交替运行，就可以在NE555集成电路的输出端Q产生出脉冲信号。
其输出脉冲信号的频率f和占空比q为：
f=1/0.7（R1+2R2）C1=1/0.7（220KΩ+2×
22KΩ）100uF≈541Hz
q=R1/（R1+2R2）=220KΩ（220KΩ+2×
22KΩ）≈83.3%
这样输出端q输出脉冲信号来控制红外线发光二极管发射光脉冲，二极管D1起包含红外线发光二极管的作用.
（二）接收装置：
红外线照射在接收器的光电晶体管VT1上，光电管VT1的电阻变小，三极管VT2上的上偏置电路接通，VT2很快导通。
VT2道同时他的几集电极电位降低（UCE1=0），所以三极管VT3截至，皆在VT3集电极回路的继电器不吸动，其触点J1，J2断开，J2断开声光控电路的电源电路。
一旦有人通过红外线的封锁线，红外线被挡住，光电管因无光照内阻变大，于是VT2截至，VT3导通，继电器J动作。
其触点J1导通，继电器J自锁，J2接通了生光控电路的电源，该电路工作。
其原理图如下：
（三）报警装置：
如下当该装置接通时，V电压为高电平，则三极管T1导通。
此时电源过电阻R1和R2对电容C1充电，NE555集成电路的THR和TRIG端输入电压升高，当电压升高到>
（2/3）VCC时，输出端Q为低电平；
此时THR和TRIG端通过DIS端放电，当电压下降到<
（1/3）VCC时，输出端为高电平。
这样周而复始循环往复，NE555集成电路的输出端就可以输出震荡信号。
同样输出端接入由运算放大器构成的反相电路，则运算放大器的输出电压也输出震荡信号。
这样，发光二极管D1在截止和导通状态之间转换，D1呈现闪烁状态；
三极管T2同样在截止和导通状态之间转换，蜂鸣器进行间断工作，即此时进行声光报警。
时间延迟和自动喷洒麻醉剂电路
图示电路为时间延迟和自动喷洒麻醉剂电路。
时间延迟电路由两部分组成：
一是整流和滤波电路；
二是由NE555集成电路构成的单稳态电路。
整流和滤波电路的输出电压V1首先经过二极管D1和D2整流后，再经过电容C1滤波，则在NE555集成电路的TRIG端产生电平信号。
当接收到红外线脉冲时，整流和滤波电路的输出电压V1经由整流和滤波在TRIG端产生一个高电平信号，由NE555集成电路构成的单稳态电路的特性可知，输出端Q为低电平；
当由于人体或者物体接近时所要保护的财产时，阻隔到红外线脉冲时，则电路没有输出电压V1，则在TRIG端输入为零，单稳态电路接收到触发信号，输出端Q为高电平并保持一段时间。
而延迟时间由可变电阻R2和电容C2的数值决定，通过调节可变电阻R2和电容C2的大小，可以改变延迟时间的长短，来使用于不同的场合。
自动喷洒麻醉剂电路中，由于电磁阀通过的是大电流，大功率，一般的直流电源无法提供很大的电流和功率，故需要交流供电，从而电路中的开关需要采用继电器电路。
然而，一般的NE555集成电路地输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。
即三极管T1构成的电流放大电路。
其中R3为限流电阻，防止输入电流过大而烧毁三极管。
T1为共射极电路，当输出端Q为高电平时，三极管导通饱和，将输入电流放大；
当输出端Q为低电平时，三极管截止，无电流通过。
继电器连接T1的集电极，当有电流驱动时，开关闭合，电磁阀通电，喷洒麻醉剂。
当无电流驱动时，开关断开，电磁阀不通电，没有麻醉剂喷出。
同时，在继电器两端并联一个二极管来实现保护作用。
同时电路中加入发光二极管来作为显示电路，显示麻醉剂是否喷出。
（五）电源电路
电源电路的设计可以采用两种方法来实现：
第一种方法是采用电池供电。
但这种方法耗电量大，还得选择合适的指标参数，而电池的使用时间太短，故不易采用。
二是采用如图所示电路。
直接从电网供电，通过变压器电路，整流电路，滤波电路和稳压电路将电网中的交流电转换为+12V的直流电。
电路中的变压器采用常规的铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C1，C2，C3和C4组成滤波电路。
而稳压电路是用三端稳压集成电路来实现。
（六）总电路图
第四章所用器材及应用原理
器材：
发光二极管SE303NE555集成电路晶体管继电器铁心变压器MC78L12CP集成电路电容电阻扬声器光电晶体管滑动变阻器
应用原理：
继电器：
是一种用途广泛的产品，广泛应用于家电产品，如空调器、彩电、冰箱、洗衣机等；
也应用于工业自动化控制和仪表。
在电子元器件中，继电器一般被认为是一种最不可靠的电子元件，在整机可靠性设计中，把继电器、电位器、可调电感器及可变电容器列为建议不用或少用的元件。
但是，由于继电器在控制电路中有独特的电气、物理特性，其断态的高绝缘电阻和通态的低导通电阻，使得其它任何电子元器件无法与其相比，加上继电器标准化程度高、通用性好、可简化电路等优点，所以继电器仍得以广泛应用。
随着科技的飞速发展，继电器在程控通信设备中的使用量还在进一步增加。
发光二极管：
发光二极管简称LED，采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电性。
当在发光二极管PN结上加正向电压时，PN结势垒降低，载流子的扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入到N区，N区的电子注入到P区，这样相互注入的空穴与电子相遇后会产生复合，复合时产生的能量大部分以光的形式出现，因此而发光。
发光二极管在制作时，使用的材料有所不同，那么就可以发出不同颜色的光。
发光二极管的发光颜色有：
红色光、黄色光、绿色光、红外光等。
发光二极管的外形有：
圆形、长方形、三角形、正方形、组合形、特殊形等。
常用的发光二极管应用电路有四种，即直流驱动电路、交流驱动电路、脉冲驱动电路、变色发光驱动电路。
使用LED作指示电路时，应该串接限流电阻，该电阻的阻值大小应根据不同的使用电压和LED所需工作电流来选择。
发光二极管的压降一般为1.5~2.0V，其工作电流一般取10~20mA为宜。
NE555集成电路：
555时基集成电路的工作原理与应用
555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组合集成电路。
它设计新颖，构思奇巧，用途广泛，备受电子专业设计人员和电子爱好者的青睐，人们将其戏称为伟大的小IC。
图示为555定时器电路图。
变压器：
是发电厂和变电所的主要设备之一。
变压器的作用是多方面的不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。
总之，升压与降压都必须由变压器来完成。
在电力系统传送电能的过程中，必然会产生电压和功率两部分损耗，在输送同一功率时电压损耗与电压成反比，功率损耗与电压的平方成反比。
利用变压器提高电压，减少了送电损失。
变压器是由绕在同一铁芯上的两个或两个以上的线圈绕组组成，绕组之间是通过交变磁场而联系着并按电磁感应原理工作。
变压器安装位置应考虑便于运行、检修和运输，同时应选择安全可靠的地方。
晶体管：
半导体三极管主要分为两大类：
双极性晶体管和场效应晶体。
晶体管有三个极；
双极性晶体管的三个极，分别由N型跟P型组成发射极、基极和集电极（Collector）；
场效应晶体管的三个极，分别是源极、栅极，和漏极。
晶体管因为有三种极性，所以也有三种的使用方式，分别是发射极接地（又称共射放大、CE组态）、基极接地（又称路最常用的用途应该是属于讯号放大这一方面，其次是阻抗匹配、讯号转换……等。
第五章课程设计心得体会
我设计的课题是简易红外防盗报警器，经过一个星期的思考和准备，通过对课题的设计，大大提高了自己各方面的能力。
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经过不断的修改及创新，一个星期下来，终于看到了自己的劳动成果，一种胜利感油然而生。
经过这一次设计，体会颇多，感觉到平时的粗心大意，以及不完善的理论知识让我不知所措，但我在制作电路的过程中感觉到了一种力量，那种力量可以让我废寝忘食的不断改善调试电路，可以让我兴奋的久久的为了电路而深思，可以让我深夜写着课程设计说明书，回顾自己的设计制作过程，心中一阵感慨，有失落，有兴奋，有喜悦，有苦恼，但我觉得它值得我这样去做，因为它不仅让有了一次实践的机会，让我学会怎样去面对制作过程中遇到的困难，怎么去解决，让我学会了思考，让我隐隐约约记忆起以前学过的知识，原来不知道学了有什么用的枯燥电路原理，现在让我在实际应用中觉得少学了好多东西，心中无限后悔。
但这次设计给我的感受是亲身体会其制作的艰难路程，这不仅加深了我以前因为种种迷惑不知道的电路知识的认识，而且为我将来的人生也奠定了基础，相信通过以后的学习锻炼,理论结合实践，我将会得到进一步的提高。
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