硬件课程设计(红外报警)

电子信息工程学院

电子技术综合实验室

课程设计报告

题 目：

红外声光报警器

指导教师： 陈家凤

年 级： 专 业： 学 号： 学生姓名：

2010级 光信息科学与技术

10074041 钱宏

2012 年 1月 1日

课程设计报告书

1、功能与技术指标：

利用光电器件及外围电路设计实现光电报警。主要包括发光电路、驱动电路、信号接收及处理电路、报警电路的设计。光电报警系统采用红外发光管组成发射系统，在发射和接收系统之间设置红外光束警戒线，当警戒线被阻断时，接收系统发出报警信号。

红外报警电路的主要技术指标是监视范围或监视距离；另一个重要参数是探测器的响应波段。

2、原理框图：

红外发射电路红外接收电路驱动电路报警电路

课程设计报告书

3、电路图

课程设计报告书

4、安装调试

本次硬件课程设计的安装调试分为两个阶段进行。第一阶段利用面包板搭建电路进行功能测试，第二阶段进行电路板的设计和焊接。其中，第一阶段面包板电路的搭建和功能测试用时四个星期，分两块面包板搭建以方便测量红外报警器监视距离，一块搭建红外发射电路，另一块红外接收电路、驱动电路及报警电路。利用插线连接各个元器件及芯片，通过示波器观测555芯片输出波形并计算其占空比、频率等参数，完成红外发射电路的搭建和调试。利用红外接收管接收红外信号，通过发光二极管的暗亮变化及继电器的动作判断红外接收管是否正常工作。音乐芯片CK9561通过音频放大器LM386连接扬声器发出报警声。通过继电器的动作控制音乐芯片的通断从而控制报警。最终达到当红外收发对管被阻断时，发出声光报警。

第二阶段将调试好的电路焊接在PCB板上，保证各个模块线路的正确连通，各焊点不产生虚焊，漏焊情况。最后，连接5V直流电源实际检测是否达到设计要求。

课程设计报告书

5、设计方案与方案比较

5.1红外发射电路设计方案

方案一：输入信号采用555产生调制波

红外发射电路由电阻R0、R1、R2、R3,电容C1、C2，保护二极管D1，红外发射管D2，三极管T1及555芯片组成，电路图如下。通过555产生方波脉冲信号，使三极管反复通断，红外发光二极管经上拉电阻接5V直流电压使其工作于脉冲状态，产生调制光。

方案二：直接接5V直流电源

电路图如下，电路由红外发光二极管D，电阻R组成，电路简单。

课程设计报告书

通过比较，方案一采用调制波输入信号产生调制光，增加了红外线的控制距离。调制光的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比，只需提高峰值Ip，就能增加红外光的发射距离，监视范围可调。方案二直接采用直流电源，发射距离有限且不能调节。因此，本次设计采用方案一作为红外信号发射电路。

课程设计报告书

6、单元电路设计与参数计算 6.1红外发射电路设计

红外发射电路由电阻R0、R1、R2、R3,电容C1、C2，保护二极管D1，红外发射管D2，三极管T1及555芯片组成，电路图如下。通过555产生方波脉冲信号，使三极管反复通断，红外发光二极管经上拉电阻接5V直流电压使其工作于脉冲状态，产生调制光。

参数计算：Tw1=0.7(R1R2)C Tw2=0.7R2C

周期T=Tw1+Tw2=0.7(R12R2)C=106us 占空比q=

频率=

Tw1TR1R2R12R210.215.30.67

10.7(R12R2)C9.4kHZ

据测量其发生有效距离达到10cm。

课程设计报告书

6.2红外接收电路

红外接收电路由红外接收管D3，电阻R4、R5、R6、R6、R11，发光二极管D4，保护二极管D5，三极管T2和继电器U2组成。其中，红外接收管在反压下受到光照而产生光电流，照度一定时能可等效成恒流源，使三极管导通。

继电器的拨动电压为3.75V，释放电压为0.5V。当三极管导通时，B,E极之间电压约为0.7V，继电器两端电压大于3.75V，继电器动作。当无光照时，红外接收管截止，三极管截止。有很小的电流经过继电器，其电压小于0.5V，继电器释放。继电器内部具有线圈的结构，所以它在断电时会产生电压过大的反向电动势，会击穿继电器的驱动三极管T2，为此要在继电器驱动电路中设计二极管保护电路，以保护继电器驱动三极管T2。

课程设计报告书

6.3驱动报警电路

驱动报警电路由音乐芯片集成电路，LM386驱动电路组成。图1为音乐芯片集成电路。图2为LM386驱动电路。

图1 音乐芯片集成电路图

图2 LM386驱动电路图

课程设计报告书

7、测试分析

通过Multisim仿真软件对555组成多谢振荡器产生脉冲波进行仿真，其仿真电路图如下所示。其周期为92.833us。

实际电路测量结果为，周期=98.07us，频率=10.2kHz，占空比约为0.6。仿真测试结果略有偏差，在设置时电阻自身存在2%偏差。在误差允许范围内可认为测量结果与理论值相等，实际测量波形如下。

课程设计报告书

8、小结

通过本次的硬件课程设计，我学到了很多书本上没有的知识。…………………………………………

参考文献

[1]童诗白，华成英．模拟电子技术基础．高等教育出版社，2001 [2] [3]

评分等级： 评阅教师： 年 月 日