红外遥控报警器模拟电路课程设计报告Word格式文档下载.doc
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发射电路由自激多谐振荡器、功率放大器、红外发光二极管组成。
自激多谐振荡器经稳压电源产生30Khz的方波脉冲，此脉冲为红外光的调制脉冲，调制脉冲经功率放大后控制红外发光二极管发射红外脉冲。
接收电路由红外光敏晶体二极管、放大、报警电路组成。
把红外脉冲信号转换为电信号，即解调出调制脉冲，然后将此信号放大，控制报警电路器不工作。
当红外脉冲被人遮挡时，则报警器工作发出报警声,从而达到警报功能。
关键字:
警报、功率放大、多谐振荡、调制、遮挡
目录
第一章电路设计方案与选择·
·
5
第二章系统组成·
6
2.1红外遥控报警器发射电路·
2.2红外遥控报警器接收电路·
第三章系统原理及电路设计·
7
3.1多谐振荡电路·
3.11多谐振荡器概述·
3.12用555定时器构成的多谐振荡器·
3.13工作原理:
·
3.2红外发射电路·
8
3.21工作原理·
3.22红外发射部分设计电路图·
3.3红外接收电路·
3.31工作原理·
3.32红外接收部分设计电路图·
9
第四章系统元件选择和参数计算·
10
4.1红外发射电路·
4.2红外接收电路·
4.3元器件清单·
第五章系统调试和结果·
11
5.1软件调试与仿真·
5.2实物制作·
12
5.3实测波形·
13
第六章结论·
14
参考文献·
15
前言
随着互联网技术和信息通讯技术的飞速发展，信息化、智能化技术渗透于人们生活的各个领域，显著地改善了人们的生活环境和生活质量，人们的防盗意识也增强，安防行业是随着现代社会安全需求应运而生的产业。
而目前安防市场设备需求的涨势仍为增长幅度最快的市场之一。
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市场上大部分的报警器都比较昂贵，一般人难以接受，红外遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点。
第一章电路设计方案与选择
从光敏二极管的特性考虑。
光敏二极管具有受光导通，不受光截止的特性，以可以利用光敏二极管作为开关，控制蜂鸣器的响与不响，此为第一个方案。
在这个方案中需要首先给蜂鸣器提供一个可以使蜂鸣器响的电源，可以使直流或者自激信号，再用二极管作为开关控制蜂鸣器所在的线路的闭合与断开。
红外光敏二极管还具有将接收到的红外线转化为电信号的特点，虽然转化的电信号比较微弱，但是可以经过放大器的放大使产生的信号满足要求，此为第二个方案。
在这个方案中，首先给发射二极管一个脉冲信号，这样才可以使接收二极管产生一个不对称脉冲信号，同时是一个交流信号，再由运放使交流信号放大，并且需要利用三极管的开关作用对蜂鸣器的支线进行短路或者不短路。
对比两种不同的想法，最终选择第一种，因为第二种方案中需要的元件更多，并且会使用到多个芯片，在可以达到同一个目的情况下采用电路简单，成本更低的方案。
第二章系统组成
2.1红外遥控报警器发射电路
①由555自激多谐振荡器电路产生频率为30Khz的方波
②由三极管组成的信号放大电路
③红外信号发射部分
2.2红外遥控报警器接收电路
①红外信号接收部分
②接收的电信号的比较电路
③由555自激多谐振荡器产生频率为800Hz的方波信号
④指示灯报警电路
⑤蜂鸣器报警电路
第三章系统原理及电路设计
3.1多谐振荡电路
3.11多谐振荡器概述
多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。
“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。
多谐振荡器没有稳态，只有两个暂态。
在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。
3.12用555定时器构成的多谐振荡器
图3.1多谐振荡器的电路形式
用555定时器构成的多谐振荡器电路如图x.xx所示：
图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。
定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；
集电极开路输出端（7脚）接R1、R2相连处，用以控制电容C的充、放电；
外界控制输入端（5脚）通过0.01uF电容接地。
图3.2多谐振荡器的工作波形
多谐振荡器的工作波形如图3.2所示：
电路接通电源的瞬间，由于电容C来不急充电，Vc=0V，所以定时器状态为1，输出Vo为高电平。
同时，集电极输出端（7脚）对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态I,此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。
多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。
暂稳态I的维持时间，即输出Vo的正向脉冲宽度T1≈0.7（R1+R2）C;
暂稳态Ⅱ的维持时间，即输出Vo的负向脉冲宽度T2≈0.7R2C。
因此，振荡周期T=T1+T2=0.7（R1+2R2）C，振荡频率f=1/T。
正向脉冲宽度T1与振荡周期T之比称矩形波的占空比D，由上述条件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2）,若使R2>
>
R1，则D≈1/2,即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波（方波）。
3.2红外发射电路
3.21工作原理
本部分电路工作原理如下：
直流稳压电源给NE555芯片供电使555产生自激信号，此信号经过三管脚输出给红外发射二极管，使二极管发出红外光。
3.22红外发射部分设计电路图
3.3红外接收电路
3.31工作原理
本部分工作原理如下：
当红外接收二极管接收到红外线时，接收二极管导通，使得555芯片的四管脚短接，从而555芯片不工作，不会产生自激作用，因此蜂鸣器两端没有电压则不响，反之，当红外接收二极管没有接收到红外线时，接收二极管截止，555芯片正常工作，给蜂鸣器提供电压，则蜂鸣器响。
3.32红外接收部分设计电路图
第四章系统元件选择和参数计算
4.1红外发射电路
由555定时器和三极管构成的红外线报警器发射电路。
其中555构成多谐振荡器，取R1=510Ω，R2=2.0KΩ,C1=10nF,此时可以达到所要求的30Khz频率。
电容C2的作用是抗干扰作用，取C2=10nF。
为了保护NE555芯片，与三管脚串联一个电阻R3，取R3=1.0KΩ.
理论计算结果如下：
f0=1.443/[（R1+2R2）C]≈31.2Khz
4.2红外接收电路
所选的光敏二极管为普通型远红外光敏二极管。
为了保护二极管，选用R6为30KΩ。
NE555构成多谐振荡器取R4=10kΩ，R5=4kΩ，C3=100nF,此时可以达到所要求的800HZ频率。
C4的作用是为了提高NE555芯片的抗干扰能力，取C4=10nF。
理论计算结果如下:
f1=1.443/[（R4+2R5）C]=801.7HZ;
4.3元器件清单
元件种类
主要参数
数量
备注
电阻
510Ω、2kΩ、1kΩ、30kΩ、10kΩ、4kΩ
1+1+2+1+1+1
/
电容
10nF、100nF
3+1
均为无极性电容
555芯片
NE555p
1
红外发射管
红外接收管
三极管
2N1711
2
NPN型
蜂鸣器
由于NE555芯片具有稳定自激作用，可以产生稳定的脉冲波，可以较好的满足本课程设计的要求，在发射电路中作为二极管的发射启动器、在接收电路中为蜂鸣器提供电压源都是较好的选择。
并且NE555芯片的造价很低，在实际应用中被普遍使用，所以使用NE555芯片作为本次设计的主要芯片。
第五章系统调试和结果
5.1软件调试与仿真
在调试的过程中，注意了以下几个关键，一是电源的正负不能接反。
否则二极管很容易被击穿或者烧掉。
二是必须确保发射电路中NE555芯片产生了正常的波形，否则会导致发射二极管不工作，对应的仿真波形如图5.4。
三是接收二极管的保护电阻必须足够大，否则可能会导致接收二极管直接击穿。
确保上述情况正确之后，再经过调试，器件正常工作，实物图如图5.6所示，经过测量，记录部分数据。
如表5.1
图无红外光时蜂鸣器两端的电压图有红外光时蜂鸣器两端的电压
图无红外光时蜂鸣器两端的频率
5.2实物制作
5.3实测波形
第六章结论
此设计是一种分主动和被动两种方式的红外勘测报警器。
它可以用于楼梯、过道、库房、银行、大型企业的非公开或需要保密的场合。
该设计可以自己设定白天或者夜晚的工作。
无论是白天还是夜晚，红外线勘测器都能正常的工作并探测到被测物体。
而且在设计中采取调制红外脉冲光的原理使用小功率发光器件也可以达到较远的探测距离。
在电源设计中药根据其主体电路及执行机构不同，要求可靠、价廉、有效益。
由于此开关在探测距离较远的范围时是否接通取决于红外线发射的距离，因此为加强其工作效应，设计了信号放大整形电路，微弱的信号经过此电路加工也能使开关工作。
设计成功之后，用作业本挡在两个二极管之间，蜂鸣器响，移开作业本蜂鸣器马上不响。
这种现象实现了基本报警功能。
但就实际对报警功能的实现有一些问题必须做一些处理，首先接收二极管会接收来自于太阳的红外光，所以必须用黑色胶带将接收二极管的周围覆盖，最好将这一对二极管管尖相对。
这样才可以实现绝对控制领域。
除此之外，经过最后的测量，虽然各电压结果显示，系统确实是可以正常工作，但是实际的频率和要求不是很相符，导致这个情况的原因猜想有以下几点：
元器件的实际值和标值不一样，例如电容的标值比玩拥抱测量值要大；
元件会受到环境的影响，从而导致频率的变化。
对此，应该可以有一定的改进。
在实际中挑选元件的时候全部以万用表测量值为准。
最好对电路板进行简单封装处理，然后再进行调试。
本次的红外线遥控报警器的设计时间将我们学到的知识应用到了实践，深化了对数字电路设计和模拟电子设计的认识，使我们在设计的实践中获得新知。
学习了两年的理论知识和实践操作，我不仅仅得到的是课本上的东西，更重要的是通过自己的独立动手，老师和同学的耐心指导下，让我学会了分析电路、设计电路的步骤以及计算机辅助作图（Matlab）等。
在此设计中利用到了三极管的放大、光敏效应，特别是让我温习了555触发器的知识与应用，让我们进一步巩固和掌握前面所学的基础知识，加深了对模拟电路、数字电路的理解，更加深了对元器件的使用，把知识真正变成自己的东西。
参考文献
[1]邱关源，罗先觉.电路.北京:
高等教育出版社,2006.5
[2]阎石.数字电子技术基础.北京:
[3]华成英.模拟电子技术基本教程.北京:
清华大学出版社,2006
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