庭院防盗报警电路设计文档格式.docx

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利用光敏三极管及555装用集成电路，设计一庭院防盗报警电路。

基本要求：

1.分析光敏三极管的原理与特性。

2.庭院防盗报警电路总体框图。

3.设计光电转换电路，控制电路。

4.完成课程设计总结报告。

主要参考资料：

[1]王立刚,光电检测技术及应用[M].哈尔滨地图出版社，2009.7

[2]肖景和，集成运算放大器应用精粹[M].人民邮电出版社，2006.11

[3]陈振官等，光电子电路制作实例[M].国防工业出版社，2006.4

[4]雷玉堂，王庆友，何家铭等，光电检测技术[M].中国计量出版社，2005.7

[5]吴杰，光电信号检测[M].哈尔滨工业大学出版社，1990.

[6]黄继昌等，是用报警电路[M].人民邮电出版社，2005.2

完成期限2011年3月10日

指导教师王立刚

专业负责人

2010年3月6日

目录

第1章概述1

1.1光电报警器的实用价值1

1.2报警器的研究前景和发展现状1

第2章光电报警器原理与设计要求3

2.1光敏三极管的原理及特性3

2.2设计和元件4

第3章电路各模块6

3.1报警模块的设计6

3.2报警电路7

3.3发射器电路8

3.4接收器电路8

3.5直流稳压电源9

3.6数据计算10

3.7数字显示模块11

3.8光电转换模块12

3.9反射器13

第4章安装与调试16

4.1安装中的注意事项16

4.2焊接电路中的注意事项16

4.2.1焊接电路16

4.2.2电路中的元器件17

4.2.3检查焊点17

4.3调试17

4.3.1检查原理图连接是否正确17

4.3.2检查外界环境影响17

第5章总结18

参考文献19

第1章概述

光电报警器的实用价值

报警器的应用非常广泛。

在汽车、摩托车、仓库以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。

随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。

传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。

这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点，而且安全性能也不是很好。

光电报警就很好的改善了这点。

如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设各等领域。

本课题的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。

电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。

一般地，从结构上来讲，家庭自动化系绯由家庭控制器、家庭布线、传感器坩L行器等构成；

每一个家庭控制器作为智能小区网络中的一个智能节点，互联成网并上联至小区综合管理系统；

从信息组成上来讲，家庭自动化系统包括语音信息、数据信息、视频信息以及控制信息等；

从功能上来讲，家庭自动化系统包括安防功能（可视对讲、防盗报警、火灾探测、煤气泄露报警、玻璃破碎探测以及紧急呼叫按钮）、控制功能（灯光控制、空调控制、门锁控制以及其他家用电器的控制）。

报警器的研究前景和发展现状

在社会信息化进程日益发展的今天，信息技术应用己渗透到人类生存、活动的各个领域，在建筑领域，人们的现代生活、工作对居住和办公的建筑环境不仅要求舒适健康、安全可靠、高效便利，同时还要适应信息化社会运用科技手段和设备的要求。

但是经济的发展也带来了相当大的负面影响，城乡收入差距、区域收入差距进一步拉大，以及流动人口的迅速增加，社会保障制度的不健全，盗窃、抢劫等刑事案件也呈现出了增加趋势，人们越来越渴望有一个安全生活的空间。

犯罪分子的作案手段越来越高明，甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那种以人防为主的防范方式越来越不能满足人们日常防范的要求。

因此，人们的日常安防工作中，引入了很多高科技手段，称之为技术防范。

因为技术防范能够及时发现各种案情，并为案件的破获提供有力的证据，所以，越来越受到人们的重视。

与此同时，随着生活水平的提高，液化石油气、管道煤气进入了更多人的住宅里，各种家用电器也得到了广泛的使用，但是，人们在享受这些现代化设施带来的便利的时候，却也增加了火灾隐患。

如果一个小区实现了智能化管理，管理人员就可以快速有效地完成对小区的智能管理，诸如各种盗情、火灾等报警数据的采集，管理中心对各种警情的及时处理等。

我国智能住宅安防系统相对国外来讲，是有较大差距的。

现在一般居民住宅的主要防盗措施仅限于防盗窗、防盗门，虽有一定的防盗作用，在灾害发生的情况下，使逃生更加困难。

另外，小区安全措施不足；

居民安全意识有待增强；

安全防范系统也急需普及。

在我国，以北京、深圳、上海、广州等较发达的城市为龙头在近几年内也形成了一股智能化住宅热。

目前，公安部、建设部均要求智能住宅小区必须具有安防系统。

大连市华乐一环海花园全部住宅均设计有国内一流的家居安防系统，家居安防系统包括四部分功能：

幕帘式电子栅窗、智能门禁管理、紧急呼救和误报自解除功能。

该系统采用独立的不间断电源供电，当住户家居安防系统断电时，自检系统会自动向保安中心报警。

保安中心计算机还会始终记录每一户住宅的家居安防系统是否处于设防状态，室内装有震动报警头（可以检测破坏门时的震动）红外微波双鉴式报警头（可以检测室内是否有人）及报警控制器，报警控制器以MCU为核心，可以检测两个报警头输入信号，可以设置新密码，可以接收遥控器输入信号，可以实现声、光报警或把报警信号通过电话线送到110。

系统中还配备了8Ah的充电电池，以保证在断电或电源被破坏时系统正常工作。

可以预见，智能住宅、智能小区将成为21世纪建筑业的发展主流。

特别是在我国，随着人们生活水平的日益提高，住宅小区是否智能化，安防系统是否完各、可靠将成为评价住宅小区的重要指标。

第2章光电报警器原理与设计要求

光敏三极管的原理及特性

光敏三极管和普通三极管相似，也具有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。

通常基极不引出，但一些光敏三极管的基极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。

当具有光敏特性的PN结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。

不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。

通过对半导体二极管和三极管的学习，我了解了晶体管的基本结构和工作原理，晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。

发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。

基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区”发射”的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里：

NPN型三极管发射区”发射”的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。

发射极箭头向外。

发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。

硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。

虽然重点学习了晶体管的放大作用，但是我对晶体管的开关作用更感兴趣。

半导体就像一个开关，可以通过导通与截止来控制电路。

半导体通过添加一部分微量元素会使其特性发生翻天覆地的变化。

光敏晶体管就是一种重要的衍生物。

视觉是人体最重要的感觉，因此，我觉得通过光来控制电路真是太精妙了，而光敏的二极管三极管恰好就完成这个任务。

因为光敏三极管由于还具有放大作用，因此应用比二极管更加广泛。

光敏三极管用于测量光亮度，经常与发光二极管配合使用作为信号接收装置。

设计和元件

2.2.1采用双光路结构，当任一光路被遮挡时，报警器发出间歇式声光报警；

2.2.2采用LED显示被遮挡的路数，无报警显0,1路显1,2路显2，同时遮挡显3；

2.2.3采用5V供电。

[主要参考元件]：

光敏三极管，555，74LS32，74LS247。

初步建立系统框图1：

图2.2系统框图

本电路由3部分组成：

电信号转换成数字信号系统，数字显示系统，555

报警系统。

通过光照光敏三级管输出高低电平来控制74LS247显示数字是哪路

被挡，同时由555报警器发出间歇式的报警声。

电路设计：

小功率的发光二极管正常工作电流在10mA一30mA范围内，根据欧姆定

律，由I=U／R，U=5V，10mA<

I<

30mA，故与红外发光二极管串联的电阻值为

510Ω。

光敏三级管要串联一个240Ω的电阻以防止被击穿。

芯片74LS247是驱动共阳数码管的译码器，所以在共阳数码管之前要加几

个330Ω的电阻，以保护数码管不被烧坏，倘若数码管显示的过与亮了就要增

大电阻的阻值。

对于多谐振荡器可根据T=0．7*（R12+2R13）*C1来确定间歇时间，

导通时间为Tl=0．7*（R12+R13）*C1，充电时间T2=T-T1由电路图可以算出导通

时间为1．3S。

第3章电路各模块

报警模块的设计

3.1.1防盗报警器的关键部分是报警器的控制电路，由报警器信号的产生。

控制电路可采取运算放大器、双稳态触发器或者逻辑门等部件进行控制。

简单

的办法是采用三极管控制，无诱导情况时，使三极管处于截止状态，则被控制

的声、光信号产生电路不工作；

一旦有偷盗情况，立即是三极管导通，被控制

的声、光产生声、光报警信号，呼叫值班人员采取响应的措施。

（本设计方案采

用555定时器和三极管构成的报警电路）

首先，考虑到间歇性声光报警电路可以采用555振荡电路实现，首先了解555芯片的结构性能：

图3.1.1555芯片结构图

通过555定时器构成自激多和谐振荡器产生的矩形脉冲来控制喇叭的间歇式的叫声。

3.1光电控制电路图

报警电路

由555定时器和三极管构成的报警电路如图2．3示。

其中555构成多谐振

荡器，振荡频率fo＝1．43／[（R1+2R2）Cl其输出信号经三极管推动扬声器。

PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。

图3.2报警电路图

电网正常供电时，通过电源变压器降压后经整流、滤波及稳压后供给报

警器所需直流电压，为防止电网停电，在控制器的输入端设置有备用电源，保

证报警器在停电时仍可正常工作。

发射器电路

它由主振电路和发送电路组成。

在该电路中，kl为开关，NE555组成一个振荡频率约为32kHz的多谐振荡器，由振荡器⑧脚输出调制脉冲通过红外发送管向外发送。

图3.3发射器电路图

接收器电路

该电路由红外接收管和红外接收专用集成电路CX20i06A组成。

正常情况下

红外接收管收到由发送管送来的红外信号后，转变为微弱的电信号，经

CX20i06A放大、限幅、滤波、检波、积分、整形后由⑦脚输出高电平，送入反

向器CD4069，反向器CD4069⑩脚输出低电平，3D66不导通，