简易光控防盗报警电路1.docx
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简易光控防盗报警电路1.docx
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简易光控防盗报警电路1
郑州轻工业学院
电子技术课程设计
题目:
_简易光控防盗报警电路_
学生姓名:
贾珂
专业班级:
电子信息工程11-2班
学号:
541101030211
院(系):
电气信息工程学院
指导教师:
吴艳敏
完成时间:
2013年06月30日
郑州轻工业学院
课程设计(论文)任务书
题目简易光控防盗报警电路
专业电信工程11-2学号541101030211姓名贾珂
主要内容、基本要求、主要参考资料等:
主要内容
1.阅读相关科技文献。
2.学习protel软件的使用。
3.学会整理和总结设计文档报告。
4.学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求
1.要求电路能够通过感应装置,检测出是否有物体接近所要保护的财产。
2.要求电路当判定有物体接近时,能够通过声光形式报警。
3.要求电路当发出警报一段时间后,能够自动喷洒出麻醉剂。
4.要求电路可以根据需要,调节喷洒出麻醉剂的等待时间。
主要参考资料
1.何小艇,电子系统设计,浙江大学出版社,2001年6月
2.姚福安,电子电路设计与实践,山东科学技术出版社,2001年10月
3.王澄非,电路与数字逻辑设计实践,东南大学出版社,1999年10月
4.李银华,电子线路设计指导,北京航空航天大学出版社,2005年6月
5.康华光,电子技术基础,高教出版社,2003
完成期限:
2013年6月28日
指导教师签章:
专业负责人签章:
目录
1.概述………………………………………………………………4
2.系统总体方案设计………………………………………………4
2.1设计要求………………………………………………………………4
2.2电路方案的选择………………………………………………………4
2.3简易光控防盗报警电路电路的组成框图……………………………5
3.工作原理…………………………………………………………6
3.1红外线发射电路………………………………………………………6
3.2红外线接收电路………………………………………………………7
3.3选频及接收电路………………………………………………………8
3.4声光报警电路…………………………………………………………8
3.5时间延迟及麻醉剂电路………………………………………………9
3.6电源电路………………………………………………………………11
4.主要元器件功能…………………………………………………11
4.1555定时计……………………………………………………………11
4.2LM567…………………………………………………………………13
4.3继电器…………………………………………………………………14
结论与展望…………………………………………………………16
参考文献……………………………………………………………17
附录…………………………………………………………………18
简易光控防盗报警电路
摘要
光控防盗报警电路由红外线发射电路、红外线接收电路、声光报警电路、时间延迟和自动喷洒电路、电源电路等组成。
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,该电路也可采用电池供电,但需要注意的问题是选择合适电池的指标参数与电路相匹配。
关键词:
红外线,时间延迟,555定时器,LM567
1概述
随着时代的不断进步,人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客。
所以作为新一代的智能家居安全防盗报警器系统就应运而生,并日益受到广泛的重视和运用。
另外,为了进一步规范住宅小区智能化建设,建设部特别制定了智能小区的等级标准,按照其要求智能小区中必须具有安全防范、信息管理、物业管理和信息网络等系统。
因此小区安全防范系统建设已逐渐纳入许多小区建设的必备项目中了。
以深圳为例,几乎所有新建的住宅楼盘都预装了防盗系统,并禁止安装防盗网,而上海、广州、温州、南昌等地更是花费重金拆除了防盗网,其防盗功能则必须由电子防盗系统来完成。
因此,家庭安防系统必将有很大的发展,并且也将从北京、上海、广东等发达城市向内地蔓延开来,形成一个全新的朝阳产业。
2系统总体方案设计
2.1设计要求
1.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。
2.要求电路当判定有物体接近时,能过通过声光形式报警。
3.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。
4.要求电路可以根据需要,调节喷洒出麻醉剂的等待时间T。
2.2电路的方案选择
图2.2.1电路总图
本实验选用的是此电路图,此方案具有反应灵敏,可靠性高,操作简便,误差小等优点,所以选择此图,其工作原理见下文。
2.3光控防盗报警电路的组成框图
简易光控防盗报警电路的总体框架图如图2.3.1所示。
图2.3.1简易光控报警防盗报警电路的总体框图
本试验由红外线发射电路、红外线接收电路,选频及声光报警电路、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,该电路也可采用电池供电,但需要注意的问题是选择合适电池的指标参数与电路相匹配。
3工作原理
3.1发射电路
图3.1.1红外线发射电路
本图为总图的第一部分,是红外线发光二极管发射光脉冲,从而使感应物体的靠近。
双束红外线发射电路(如图3.1.1):
由集成电路NE555及其外围阻容元件构成一多谐振荡器,频率f=1.443/〔(R1+2R)×C1〕,本电路设在1400Hz左右。
合上开关SA,发射器就发射出两束相距10cm的调制红外线,照射在红外接收管上,作为报警的信号源。
3.2接收电路
图3.2.1红外线接收电路
本图使红外线接受电路,主要工作点为两个光敏二极管接受一图中发光二极管发射的信号,来判断是否有人靠近。
信号接收处理上(如图3.2.1):
两只光电接收管分别接收一束红外光,并将其转化为相同频率的信号电压,经过红外线全频放大电路放大后送入锁相环频率解码集成电路LM567进行选频。
3.3频及接收电路
图3.3.1选频及接收电路
本图主要功能是选频,核心使LM567。
红外线接收电路接受的信号经过放大,由此电路选频。
选频电路主要由锁相环频率解码器LM567及相关元件组成,其中心频率f=1/1.1RNCN,改变RN或者CN的数值,可使中心频率改变.当外加在LM567第3引脚上的外来信号频率与选频电路的中心频率一致时,LM567第8引脚便呈低电平,VT3处于截止状态,则后面的电路都处于不工作状态。
3.4报警电路
图3.4.1声光报警电路
声光报警电路(如图3.4.1),它主要由多谐振荡电路、音频振荡电路及稳压电路组成。
当红外发射电路发射出的两束红外线同时被遮断时,接收选频电路失去与中心频率相一致的外来信号,LM567第8引脚立即跳变为高电平,VT3导通,可控硅被触发导通,发光二极管LED点亮,扬声器发出类似警车笛声。
如果只有一束红外线被遮断或两束红外线非同时被遮断,则该报警电路不会报警,因此可防止小动物闯入警戒范围内而引起的误报警,提高了其可靠性。
3.5迟及麻醉剂电路
图3.5.1时间延迟及麻醉剂电路
图3.5.1中,由NE555组成的左半部电路为时间延迟电路。
该电路主要由两部分组成:
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。
前端电路的输出电压V1首先经过二极管D5和D6整流,再经过电容C1滤波,则在NE555集成电路的TREG端产生了触发电平信号。
当接收到红外线脉冲时,前端电路输出电压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特性可知,输出端Q输出低电平;当由于人体或者物体的阻隔,没有接收到红外线脉冲时,前端电路没有输出电压V1,则TRIG端输入为零,单稳态电路接收到触发信号,输出端Q输出为高电平并保持一段时间。
延迟时间由可变电阻R2和电容C2的数值决定,通过调节可变电阻的大小,可以改变延迟时间的长短,以适合不同场合的应用。
该图的右半部分为麻醉剂开关电路。
由于电磁阀通过的是大电流、在功率,而直流电源一般无法提供很大的电流和功率,因此电磁阀需要交流供电,从而电路中的开关需要采用继电器电路。
而一般NE555集成电路的输出电流无法驱动继电器,因此需要加入电流放大电路。
由在极管构成的电流放大电路是一种比较典型和简单的电路,其中R19为限流电阻,防止输入电流过大烧毁在极管。
VT9为共发射极电路,当输出端Q为高电平时,三极管导通饱和,将输入电流放大倍;当输出端Q输出低电平时,三极管截止,无电流通过。
继电器连接VT9的集电极,当有电流驱动时,开关吸合,电磁阀通电,麻醉剂喷洒出;当无电流驱动时,开关断开,电磁阀不通电,没有麻醉剂喷洒出,同时在继电器两端并联一个二极管实现保护。
同时电路中加入发光二极管D7作为显示电路,显示是否有麻醉剂喷洒出。
3.6电路
图3.6.1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,但需要注意的问题是选择合适电池的指标参数与电路相匹配;第二种方法就是采用上图所示电路。
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220V交流电转换为+12V的直流电压。
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完成滤波功能,稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。
4主要元器件功能
4.1555定时器
一、内部结构及引脚功能
555定时器电路是一块介于模与数字电路的一种混合电路,由于这种特殊的地位,故555定时电路在报警电路、控制电路得到了广泛的应用。
下图为555的内部电路,从图上可以看出,其仅有两个比较器、一个触发器、一个倒相器、放电管和几个电阻构成,由于比较器电路是一个模拟器,而触发器电路为数字电路,故其为混合器件。
图4.1.1555定时器内部结构
555为一8脚封装的器件,其各引脚的名称和作用如下:
1脚—GND,接地脚
2脚—TL,低电平触发端
3脚—Q,电路的输出端
4脚—/RD,复位端,低电平有效
5脚—V_C,电压控制端
6脚—TH,阈值输入端
7脚—DIS,放电端
8脚—VCC,电源电压端,其电压范围为:
3~18V
二、555的功能描述
上图中当V_C不外接电压时,三个电阻对电源电压进行分压,每个电阻上的压降为1/3VCC,则两个比较器的同相端的输出电压分别为:
1/3CC,2/3VCC。
从图上可以看出,其555的工作可分为下列3种情况加以讨论:
1.当触发输入端TL输入电压低于1/3VCC而阈值输入端电压大于2/3VCC时,其下面比较器输出为高电平,触发器输出高电平;
2.当触发输入端TL输入电压高于1/3VCC,而阈值输入端电压小于2/3VCC时,其两个比较器输出皆为低电平,触发器输出保持不变;
3.当触发输入端TL输入电压高于1/3VCC而阈值输入端电压大于2/3VCC时,其上面比较器输出为高电平,触发器输出低电平。
三、详细情况见下列表格:
输 入
输 出
TH
TL
/RD
Q
放电管状态
×
×
0
0
导通
>2/3VCC
>1/3VCC
1
0
导通
<2/3VCC
>1/3VCC
1
保持不变
保持不变
>2/3VCC
>1/3VCC
1
0
导通
<2/3VCC
<1/3VCC
1
1
截止
四、555的应用
1、单稳类电路
作用:
定延时,消抖动,分(倍)频,脉冲输出,速率检测等。
2、双稳类电路
作用:
比较器,锁存器,反相器,方波输出及整形等。
3、无稳类电路
作用:
方波输出,电源变换,音响报警,玩具,电控测量,定时等。
图4.1.2555管脚图
4.2LM567
LM567管脚功能
IC2是LM567。
LM567是一片锁相环电路,采用8脚双列直插塑封。
其⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2,f2≈1/1.1RC。
其①、②脚通常分别通过一个电容器接地,形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。
②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽:
电容值越大,环路带宽越窄。
①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。
③脚是输入端,要求输入信号≥25mV。
⑧脚是逻辑输出端,其内部是一个集电极开路的三极管,允许最大灌电流为100mA。
LM567的工作电压为4.75~9V,工作频率从直流到500kHz,静态工作电流约8mA。
LM567的内部电路及详细工作过程非常复杂,这里仅将其基本功能概述如下:
当LM567的③脚输入幅度≥25mV、频率在其带宽内的信号时,⑧脚由高电平变成低电平,②脚输出经频率/电压变换的调制信号;如果在器件的②脚输入音频信号,则在⑤脚输出受②脚输入调制信号调制的调频方波信号。
在图4的电路中我们仅利用了LM567接收到相同频率的载波信号后⑧脚电压由高变低这一特性,来形成对控制对象的控制
LM567内部包含了两个鉴相器PD1及PD2、放大器AMP、电压控制振荡器VCO等单元电路。
鉴相器PD1、PD2均采用双平衡模拟乘法器电路,在输入小信号情况下(约几十mV),其输出为正弦鉴相特性,而在输入大信号情况下(几百mV以上),其输出转变为线性(三角)鉴相特性。
锁相环路输出信号由电压控制振荡器VCO产生,电压控制振荡器的自由振荡频率(即无外加控制电压时的振荡频率)与外接定时元件RTCT的关系式为:
f0≈1/1.1RTCT。
4.3继电器
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,所以,如何保证继电器的可靠性,满足整机系统的可靠性,成为人们关注的焦点。
结论与展望
通过本周的课程设计,我认识到作为一个理工科学生所学知识的实用性,也真正体会到了“实践与真理相结合”这句话的含义。
正是有了这次的课程设计,让我了解到牢固掌握课本知识作为设计基础的必要性。
激发了学习兴趣,增强了思考和解决实际问题的能力。
这是我第一次做课程设计,给我留下了很深的印象。
这次课程设计对于我来说是一次让课本知识渗入到日常生活中的机会。
只有牢固掌握了所学的知识,才能有清晰的思路,知道每一步该怎样设计,才能顺利的解决遇到的每一个问题。
就以这次课程设计为例,刚拿到题目的时候,我看了一下要求,根据平时所学的知识,然后通过上网去查资料,很快地初步方案以及大概的电路原理图就出来了。
但是,在具体的细节设计上,我却不知道如何下手了,通过和同学的讨论以及上网查资料我终于解决了这些问题,这也让我知道了自己哪些基础知识掌握得不牢固。
所以,这次课程设计在让我认识到了课本知识的重要性之外,更让我了解自己某些方面的欠缺,让我坚定了以后努力学习知识的决心。
这次课程设计是我看到了平时学习中出现的不足之处,以后要加以改正,引以为戒。
这次课程设计还培养了我的思维能力,考虑事情一定要全面周到。
总之,通过这次课程设计,获益匪浅。
参考文献
(一)何小艇,《电子系统设计》,浙江大学出版社,2001年6月
(二)胡存生,《集成开关电源的设计制作调试与维修》,人民邮电出版社,1995年4月
(三)何希才,《新型稳压电源太其应用》,国防工业出版社,2002年1月
(四)李银华,《电子线路设计指导》,北京航空航天大学出版社,2005年6月
(五)康华光,《电子技术基础》,高教出版社,2003
(六)孟贵华,《电子元器件选用论文》,机械工业出版社,2004年6月
(七)张庆双,《电子元器件的选用与检测》,机械工业出版社,2004年1月
(八)张晓东,《有趣的家用电子制作》,人民邮电出版社,2003年7月
(九)江思敏,胡荣,《protel电路设计教程》,清华大学出版社,2002年5月
(十)高吉祥,《电子技术基础实验与课程设计》,电子工业出版社,2002年2月
(十一)《实用声光及无线电遥控电路300例》清华大学出版社,2006年3月
(十二)全国大学生电子设计竞赛组委会,《全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编》,北京理工大学出版社,2004年8月
附录1元器件清单及其功能
符号
类别
数目
R1、R12、R17、R18、R20、R21、R22
1K
7个
R2、R13
100K
2个
R3、R4
0.03K
2个
R5
200K
1个
R6
1M
1个
R7、R9、R11、R12
10K
4个
R8
47K
1个
R14、R15、R16
12K
3个
R19
56K
1个
C1、C10、C13、C16、C17
0.01uF
4个
C2、C4、C5、C6、C7、C9、C11、C12、C14、C15、C19、C21
0.1uF
12个
C3、C20
47uF
2个
C18
470uF
1个
D1、D2、D5、D9
LED
4个
D3、D4
PHOTO
2个
D6、D7、D8
DIDOE
3个
D
SCR
1个
VT1—VT7、VT9
NPN
8个
VT8
PNP
1个
U
NOT
1个
IC1、IC4
NE555
2个
IC2
LM567
1个
IC3、IC5
MC78L12CP
2个
T
TRANS1
1个
桥式整流器
BRIDGE
1个
直流电源
9V
1个
开关
SWSPST
1个
继电器
RELAY-SPST
1个
扬声器
SPEAKER
1个
附录2简易光控防盗报警电路总图
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- 简易 光控 防盗 报警 电路