红外线探测报警器生产实习报告.docx

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红外线探测报警器生产实习报告

红外线防盗报警器实验报告

电信072班温小学0703091083

一、课程：

生产实习

二、内容：

红外线探测防盗器的设计及制作。

三、设计目的

1、掌握红外线探测防盗器的原理及设计制作，熟悉实用电路设计的一般过程。

2、训练及提高学生综合运用所学知识进行电路设计的动手实践能力。

三．方案选择

红外线防盗报警器可有单片机控制和直接由运算放大电路组成，其中单片机除要调硬件还要软件，比较复杂，而算放大电路相对简单，故优先选择运算放大电路组成的红外线防盗报警器。

其两种方案如下:

方案一

1电路设计方案

红外线探测报警器电路是由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。

下面是该电路的一个总的系统框图，概括了这次设计的主要思路。

图1红外线探测报警器系统框图

红外线探测报警器通过探测人体的红外线辐射信号，并经过放大、延时和发射等环节，将人体的移动信号转为电信号，再利用幅度调制将信号发射到红外防盗报警器；当有信号发生时，接收报警部分则是利用短波调幅收音机（扬声器）进行接收，当它接收到有信号的时候即会发出报警声。

而遥控部分则是对红外防盗报警器这一报警器进行开与关的选择。

红外发射电路（报警器）由单结晶体管，晶体管和红外发射二极管等组成。

红外接收电路（扬声器）由红外接收光敏二极管，集成运算放大电路和有关外围元件组成。

接通电源开关后，红外发射电路（报警器）按一定频率振荡工作，通过红外发射二极管产生的红外线辐射脉冲。

在红外接收光电二极管前方无障碍物时，集成运算放大电路的输出端无信号输出。

当晶体管距障碍物5m以内时，红外发射二极管发射的红外线信号经障碍物反射后被红外接收光敏二极管接收，它将该红外线信号转换成电信号后，送入集成运算放大电路进行放大。

集成运算放大电路放大后的电信号，再经二极管和电容器等倍压整流后，使音频振荡器工作，驱动扬声器发出警示。

2各单元电路的设计

2.1信号放大电路

在此单元电路中，当红外线探测传感器J1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由C1的②脚输出微弱的电信号，经三极管Q1等组成第一级放大电路放大，再通过C2输入到运算放大器U1中进行高增益、低噪声放大，此时由U1①脚输出的信号已足够强，能够对信号进行放大。

2.2电压比较电路

在本单元电路中，U1B作为电压比较器，它的第⑤脚由R10、VD1提供基准电压，当U1B①脚输出的信号电压到达U1B的⑥脚时，两个输入端的电压进行比较，查看U1B的⑦脚是高电平还是低电平。

2.3音响报警电路

在此电路中，若在电平比较电路中U1B的⑦脚变为低电平时，C6通过VD2放电，此时U3的②脚变为低电平，它与U3的③脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，U3的①脚变为高电平，Q2导通，讯响器BL通电发出警报声。

2.4延时电路

在此电路中，U3为报警延时电路，R14和C6组成延时电路，其时间约为1分钟。

由Q2、R20、C8组成开机延时电路，在U3的控制端连接一个晶体三极管U2，来控制U3的控制端与电路的通断，在U2基极连接一个电阻，U2的发射极连接一个电容C6，电容C6与电阻R14连接，电容通过触发开关接通充电电路。

延时的时间，即电容放电的时间，由于三极管基极与发射极放电回路存在，所以集电极与发射极接通，继电器电路接通进入延时工作。

3红外线探测报警器系统的调试

3.1红外线探测报警器的总原理图

红外线探测报警器总原理图如图6。

图6红外线探测报警器总原理图

红外线探测报警器电路由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。

红外线探测传感器J1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由J1的②脚输出微弱的电信号，经三极管Q1等组成第一级放大电路放大，再通过C2输入到运算放大器U1中进行高增益、低噪声放大，此时由U1①脚输出的信号已足够强。

U1B作电压比较器，它的第⑤脚由R10、VD1提供基准电压，当U1①脚输出的信号电压到达U1B的⑥脚时，两个输入端的电压进行比较，此时U1B的⑦脚由原来的高电平变为低电平。

U3为报警延时电路，R14和C6组成延时电路，其时间约为1分钟。

当U1B的⑦脚变为低电平时，C6通过VD2放电，此时U3的②脚变为低电平，它与U3的③脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，U3的①脚变为高电平，Q2导通，讯响器BL通电发出报警声。

人体的红外线信号消失后，U1B的⑦脚又恢复高电平输出，此时VD2截止。

由于C6两端的电压不能突变，故通过R14向C6缓慢充电，当C6两端的电压高于其基准电压时，U3的①脚才变为低电平，时间约为1分钟，即持续1分钟报警。

　　由Q2、R20、C8组成开机延时电路，时间也约为1分钟，它的设置主要是防止使用者开机后立即报警，好让使用者有足够的时间离开监视现场，同时可防止停电后又来电时产生误报。

3.2元器件的清单元器件清单见下表：

编号名称型号数量

R1电阻47K1C10电解电容470u/25V1R2电阻1M1C11涤纶电容0.1u1R3电阻1K1VD1－VD5整流二极管IN40015R4电阻4.7K1U全桥2A/50V1R5、R6、R9、R12、R13、R15、电阻100K（R12为线性微调电阻）6VT1晶体三极管90141R7、R10、R11、R17电阻10K4VT2晶体三极管MPSA130.5A30V 1R8、R16电阻300K2VT3晶体三极管80501R14电阻470K1IC1红外线传感器Q741R18电阻2.4K1IC2运算放大器LM3581R19电阻220Ω1IC3比较器LM3931R20电阻560K1IC4三端稳压器78L061C1、C2、C6、C8、C9电解电容47u/16V（C2、C5用钽电解）5BL电磁讯响器U=12V1C3、C5电解电容22u/16V2T电源变压器12V 5W1C4涤纶电容0.01u1S钮子开关　1C7电解电容220u/16V1。

3.3元器件功能介绍

LM393的作用：

LM393,LM393A，LM393D由两个独立的电压比较器构成。

它的电源可以由宽范围的单个正电压供电，也可以由正负两个电压供电。

由于输出是集电极开路，它可以和另外一个集电极开路的输出构成与（AND）逻辑关系。

LM393和LM393A的工作温度范围是0°C到70°C。

工作电压2V~36V或者±1V~±18V。

LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。

它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

3.4调试

本次设计中，调试是十分重要的过程，调试的好坏就直接关系了作品的成功与否。

本次设计中用到得工具很简单主要应用了数字示波器，数字电压表等工具作为调试工具。

在设计整个报警系统的过程中，我们不断的调试，不断的改进，从一个发现问题到解决问题的过程。

从调试来看，要做到分模块调试，最后整机调试。

把各个电路连接在一起接上电源，观测电源的稳定性，在次重复上述调过程。

若没问题就可以测试了。

将整个系统通电观察指示灯，当系统刚开运行时只有红色指示灯亮，此时可以在发射管与接收管放个障碍物，这时系统是不会报警的。

等绿色指示灯也亮起时，再在发射管与接收管放个障碍物，系统发出响亮的报警声，这时拿走障碍物可以发现系统还在报警，报警声大约持续了一分钟左右，这样这个测试就完成了。

3.5产生误报的原因及解决方法

报警器安装位置、安装角度、防护措施以及系统布线等方面。

例如：

将被动红外入侵探测器对着空调、换气扇安装时，将会引起系统的误报警；室外用主动红外探测器如果不作适当的遮阳防护（有遮阳罩的最好也作防护），势必会引起系统的误报警；报警线路与动力线、照明线等强电线路间距小于1.5m时，而未加防电磁干扰措施，系统亦将产生误报警。

用户使用不当引起的误报警：

用户使用不当常常会引起报警系统的误报警。

例如：

打开报警器后20秒内没离开探测区等

环境噪扰引起的误报警：

环境噪扰引起的误报警是指报警系统在正常工作状态下产生的，从原理上讲是不可避免的，而事实又是不需要的，属于误报警。

例如：

热气流引起被动红外入侵探测器的误报警；老鼠在防范区出没；宠物在居室内走动等。

随着传感技术、计算机技术的发展，大规模集成电路的推广应用，报警系统智能化程度将不断提高，环境噪扰引起的误报警现象必将随之降低。

4总结

本电路的制作主要应用到了模拟电子技术、数字电子技术、电源设计、电子工艺等多方面的知识，所设计的红外线探测报警器已达到了家用防盗报警的要求，同时也使我的电子设计能力得到了极大锻炼。

特别是一些在之前学习中没有学好的课程，在这次毕业设计中都得到了很好的再次学习机会，不管是画原理图还是画PCB图，都比以前来的熟练的多。

几个月的毕业设计时间真的让我学会了好多，之前很多不懂的问题在老师和同学的帮助下都很好的解决了。

在这个电路制作的过程使我更进一步的了解到了，理论与实践是有很大的区别的。

要想做好一个电子产品，必须要有非常好的理论基础。

如果你只会懂理论不会动手，那你是不会做成一个完整的电子产品。

经过了这一次的毕业设计，使我对理论知识有了更深刻的了解，同时锻炼了我的动手能力培养了我对这门技术的兴趣和爱好。

方案二

单片机控制红外线防盗报警器

一、硬件电路

电路原理图如图1所示。

可将该电路分为以下三个部分。

用当今最流行的AT89C2051单片机控制，体积小，成本低；用红外线收发管进行检测，安装隐蔽，不易被发现；探测信号采用脉冲信号，节能且抗干扰；当有人试图闯入室内时，能自动进行声光报警。

现将该报警器原理介绍如下，供广大单片机爱好者参考。

1、单片机系统。

U1为AT89C2051单片机。

C1，R0，R1和复位按钮RESET组成手动电平复位和上电自动复位电路；C2，C3以及晶振JT1组成时钟电路；C4，C5为+5V电源滤波电容。

U2为CMOS6反相器CC4069，起驱动作用。

VD1~VD6为红外发射管，其负极端接与P1口，P1口设置为输出状态，当P1口为“0”时，VD1~VD6发红外光。

VD7~VD12为红外接收管，当接收到红外光时导通，+5V电源通过VD7~VD12加到反相器CC4069的输入端，经反相为低电平，这时P3.0~P3.5为低电平。

发射管和接收管分别安装在门和窗口的适当位置，当有人闯入时遮挡了红外线，接收管截止，反相器输入端为低电平，这时U1的P3.0~P3.5为高电平。

当在一定时间内检测到位于不同位置的光束被遮挡时，则由P3.7口输出报警信号（高低电平间隔1S的脉冲信号）。

驱动声光报警电路，进行声光报警，直至按复位按钮RESET或电源开关S1。

由于红外收发管之间没有遮挡时为正常，有遮挡时为异常，则当P1口输出00H时，P3口的正常状态数据为00H。

2、电源电路。

220V交流市电经变压器T降压，桥式整流器D1整流，电解电容C7滤波，三端稳压器78L05稳压，最后得到整机要求的+5V稳定直流电源。

3、声光报警电路。

555定时器U4，扬声器BY，普通红色发光二极管VD13等组成声光报警电路。

其中555定时器接成了一个低频多谐振荡器，其控制电压输入端5脚与单片机AT89C2051的P3.7脚相连，受P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号控制。

当P3.7为高电平时控制电压Uco较高，阈值电压UT+（=Uco）和UT-（=1/2Uco）也较高；当P3.7为低电平时UT+和UT-也较低。

当UT+较高时，电容C9充、放电的电压幅度较大，因而振荡频率较低。

反之，当UT+较低时，电容C9充、放电过程中电压变化幅度较小，充、放电过程完成得较快，故振荡频率较高。

即当P3.7=1时，555输出脉冲的振荡频率较低；当P3.7=0时，555输出脉冲的振荡频率高。

该输出脉冲经过隔直电容C8加到扬声器上，扬声器将交替发出高、低不同的两种叫声。

同时，P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号经电阻R8加到红色发光二极管VD13上，VD13将闪烁发光。

达到声光同时报警的效果。

二、软件设计

我们的目标是，当检测到有人闯入时就由P3.7口输出高低电平间隔1S的脉冲信号去驱动声光报警电路，产生声光报警。

这可通过使P3.7口每隔1S取反一次实现。

而1S时间可通过让定时器T0（工作于定时方式1）重复定时100ms十次实现。

用工作寄存器R1作循环计数器，初值为10（0AH）。

采用中断方式编程，整个软件由主程序和中断服务程序两部分构成。

1、主程序。

主要功能是对系统进行初始化和对系统进行监视。

看是否有人闯入。

其程序流程图如图2所示。

程序清单如下：

ORG0000H

AJMPMAIN；转向主程序

ORG000BH；定时器T0中断入口

LJMPBJ；转向中断服务程序

ORG0030H

MAIN：

MOVSP，#50H；设置堆栈栈底

MOVR1，#0AH；设置循环计数器初值

MOVP3，#00H；设置P3口为正常状态

MOVP1，#00H；使VD1~VD6发红外光

MOVTMOD，#01H；设T0为定时方式1

MOVTH0，#3CH；设置定时100ms初值

MOVTL0，#0B0H

SETBEA；CPU开中断

SETBET0；定时器0允许中断

JS：

MOVA，P3；监视是否有人闯入

CJNEA，#00H，LP

AJMPJS

LP：

SETBTR0；启动T0定时100ms

SJMP$；等待定时100ms完成

2、中断服务程序。

主要功能是判断定时1S是否完成，从而决定是否对P3.7口取反。

其程序流程图如图3所示。

程序清单如下：

ORG0060H

BJ：

PUSHAcc；现场保护

PUSHPSW

MOVTH0，#3CH；重设定时初值

MOVTL0，#0B0H

DJNZR1，FH；1S未到返回

MOVR1，#0AH；重设计数器初值

CPLP3.7；P3.7口取反

FH：

POPPSW；恢复现场

POPAcc

RETI；中断返回

END

三、系统调试

1、硬件调试

（1）检查线路应焊接无误。

（2）电源电路调试。

断开负载，用万用表测量78L05的3脚应有+5V电压。

（3）先不装入AT89C2051单片机，用短路线把U1插座的12脚接地，调整VD1和VD7的安装位置和角度，测量U1插座的2脚电压。

当VD1和VD7之间无遮挡时2脚电压为0伏，有遮挡时为+5伏。

用相同方法反复调整其他几对红外收发管的位置和角度。

使U1插座的3、6、7、8、9各脚的电压符合要求。

（4）将固化好程序的AT89C2051插入电路中的U1插座上，接上电源即可工作。

2、软件调试。

先在Keilc51环境中进行软件调试，再利用编程器将调试好的程序固化到AT89C2051单片机中。