简易光控防盗报警电路课程设计文档格式.docx
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课程设计任务书
题目简易光控防盗报警电路
专业电气12级学号姓名
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．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
4．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003
5．查阅相关电子设计内容科技期刊等文献资料及浏览相关网站
完成期限：
2014年6月18日
指导教师签章：
专业负责人签章：
2014年2月16日
摘要
热释电模块是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器，实现电路对人体或物体的感应；
和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关，将光脉冲信号转化为电信号，同时对其进行放大和时间延迟。
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。
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。
◆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
◆所用元件清单列表
◆集成电路引脚图和功能表
关键词：
热释电，防盗报警，NE555，D触发器，继电器，麻醉剂
目录
第一章报警电路的应用1
第一节前言和发展前景1
第二节设计思路1
第二章电路的组成与工作原理2
第一节设计要求2
第二节简易光控防盗报警电路的组成框图2
第三节工作原理3
一、热释电模块3
二、声光报警模块3
三、麻醉剂喷射控制模块4
四、电源模块5
第三章元器件功能及其清单6
第一节各元器件功能6
一、555定时器6
二、BISS00018
三、74HC7410
四、CD406911
五、继电器11
第二节元器件清单12
第四章.总结13
致谢14
参考文献15
第一章报警电路的应用
第一节前言和发展前景
目前，人们越来越富裕，家里面贵重的东西也随之增加了不少，与此同时偷盗者的偷盗技艺也越来越精湛，使越来越多的人每年蒙受了巨大的经济财产损失。
人们对自己所处环境的安全性提出了越来越高的要求,尤其是在家居安全方面。
因此一些经济实用的专用家庭防盗报警系统是非常必要的。
就目前市面上装备主要有压力出发时防盗报警器、开关电子防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。
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，小区安全防范系统建设也已逐渐纳入许多小区建设的必备项目中了。
第二节设计思路
本课程设计主要有两种思路：
一、采用被动式红外感应防盗报警器的工作逻辑是感应装置自己感应非法入侵物体自身的红外线，然后向下一个系统报告信号，形成一个报警程序，向下一个系统提出入侵信号。
二、采用主动式红外线感应防盗报警，它的工作逻辑是通过自己自带的器件发出红外线信号然后自己接受，如果有非法入侵，就会隔断它的接受信号使自己的程序报警，向下一个系统提出入侵信号。
经过认真的比较和思考，我觉得第二种设计思路在使用器材上可程序的介绍上要简单实用很多，但是在系统的安全性和可靠性上第一种方案要胜出不少，特别是在作为一个报警器这一方面，系统的安全性可靠性是最最重要的，因此，我决定采用第一种设计方案。
第二章电路的组成与工作原理
第一节设计要求
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。
第二节简易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2-1所示。
它由热释电红外传感器、BISS0001电路，声光报警模块、麻醉剂喷射控制模块和电源模块5部分构成的。
声光报警模块
BISS0001电路处理
热释电红外传感器
麻醉剂喷射控制模块
电源模块
图2-1简易光控报警防盗报警电路的总体框图
热释电红外传感器的功能是实现电路对人体或物体的感应；
BISS0001构成的热释电模块是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关，将光脉冲信号转化为电信号，同时对其进行放大和时间延迟。
麻醉剂喷射控制模块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。
第三节工作原理
一、热释电模块
图2-2热释电模块
如图2-2，红外热释电传感器输出电信号的幅度和频率主要决定于目标人体的温度、探测区域背景、人体与传感器的距离、人体移动的速度、光学透镜系统的焦距和它的设计方式。
输出信号波形电压峰峰值约为1mV。
其中BISS0001的运算放大器OP1作为热释电红外传感器的前置放大。
由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大。
再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延迟时间定时器，然后经2引脚输出信号。
此电路红外开关使用不可重复触发工作方式。
图中R3可以调节放大器增益的大小，使用时可以用3K，可以提高电路增益改善电路性能。
输出延迟时间Tx由外部的R13和C7的大小调整，触发封锁时间Ti由外部的R11和C8的大小调整。
二、声光报警模块
声光报警电路（如图2-3），它主要由多谐振荡电路、音频振荡电路及稳压电路组成。
当红外热释电传感器探测到物体靠近时，经信号处理，第2引脚立即跳变为高电平，555芯片被置位导通，开始震荡，发光二极管LED点亮并开始闪烁，扬声器发出类似警车笛声。
图2-3声光报警电路
三、麻醉剂喷射控制模块
图2-4麻醉剂喷射控制模块
如图2-4，由D触发器74HC74组成的T`触发器电路。
初始时由开关S1接地清零，使9引脚输出为低电平，右半部分不工作，当热释电模块探测到信号，并输出一个高电平延迟一段时间，然后变为低电平，出现一个下跳沿，经反向器U2给触发器提供一个上升沿，从而触发使9引脚翻转变为高电平，右半部分开始工作。
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、大功率，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74HC74的输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。
由三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R6为限流电阻，防止输入电流过大烧毁在极管。
Q1为共发射极电路，当输出端2Q为高电平时，三极管导通饱和，将输入电流放大；
当输出端2Q输出低电平时，三极管截止，无电流通过。
继电器连接Q1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D2作为显示电路，显示是否有麻醉剂喷洒出。
四、电源模块
图2-5电源电路
电源电路如图2-5，,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5V的直流电压。
电路中的变压器采用常规的铁心变压器，型号为YJH-BYQ571435。
整流电路四个二极管型号为1N400，C10、C11、C13和C14完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成芯片LM7805来实现。
第三章元器件功能及其清单
第一节各元器件功能
一、555定时器
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。
下图六为555的内部电路，从图3-1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3-1555的内部电路
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
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。
详细情况见下列表格：
输 入
输 出
TH
TL
/RD
Q
放电管状态
×
导通
＞2/3VCC
＞1/3VCC
1
＜2/3VCC
保持不变
＜1/3VCC
截止
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
比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。
3、无稳类电路
方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。
图3-2555管脚图
二、BISS0001
BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。
它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。
它能自动快速开启各类白炙灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、
库房及家庭的过道等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。
图3-3BISS0001封装和内部框图
功能叙述
CMOS数模混合专用集成电路。
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