课程设计说明书正文模板文档格式.docx
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1.1前言
随着中国社会和经济的发展,百姓的收入水平不断提高,私有财产的迅速积聚,从而使得安全与健康成为富裕起来的人们最为关注的两大热点,家庭安全保障首当其冲,此为防盗产品风火而起的第一机会点;
各地政府对安全问题的高度重视,以及为创立文明城市、花园城市、改进城市形象吸引投资等政府行为需要,出台拆除金属防盗网的政策,为此,对保障安全的防盗产品有很好的发展前景。
红外线报警器用途非常广泛,不但能够用于私家的住宅、车辆的安全防盗,也能够用于企事业单位厂房、贵重物品等防盗,省去了过去的大量金属电网等等它的设计对于安全防盗是非常有必要的。
红外线防盗不但设计比较简单,其适用范围还非常的广泛,防盗效果比较好,安全准确,因此它
的设计显得比较重要。
1.2整体电路的设计思路
红外线报警器研究的是防盗报警系统,如何运用简单的电子元件实现报警功能。
整体电路设计思路:
红外线发射器由IC1（NE555组成的多谐振荡器）R1、R2、C3等元件组成振荡频率为38kHZ的
多谐振荡器,VL是红外线发射探头,其38kHZ高频信号由它向外辐射。
VDL是红外线接收探头,它与IC2（NE555）组成红外线接收、整形和放大电路,放大后的红外线信号变成电脉冲信号。
IC3（NE555组成的单稳态触发器）及周围元器件组成报警执行电路。
当VDL接收VL辐射的红外光束,红外线接收专用前置放大集成电路IC2的信号输出端7脚为低电平。
VT为截止状态,IC3的2脚为高电平,3脚为低电平输出,因此后面的电路不会工作。
当有人挡住红外光时,在挡住的瞬间C×
2060Ａ输出端７脚即转为高电平,从而使T1导通单稳态电路开始工作,使得扬声器发出声音报警,大约36秒后,IC3置位使3脚又转为低电平,报警声停。
当红外线又被挡住时,报警电路再次工作。
2设计内容及要求
2.1设计任务及要求
设计任务:
设计红外线报警器电路
设计要求:
（1）设计一个较简易的红外线报警器,本电路广泛适用于各种报警场合。
（2）当有人遮挡住红外线时,报警器发出响亮的报警声,声音持续一分钟左右。
如果红外线再次被遮挡,再次报警。
（3）设计红外线发射、接收电路（包括信号的整流和放大）单稳态电路。
（4）完成总的电路图和仿真图。
2.2总体方案设计
红外线报警器的报警原理:
经过红外线被遮挡发出一定的报警声。
红外线的发射的发射装置是一个由NE555组成的多谢振荡电路,红外线的接收装置由一片专门用来接收红外线的集成芯片C×
2060A构成并对信号进行整流和放大,再经过一个三极管T决定信号是否输入后面的单稳态电路,多谐振荡电路的输出信号驱动扬声器发声,单稳态电路还控制报警声的长短。
图2.1系统结构
2.3主要器件介绍
设计当中运用到的元件以及其功能简介:
元件清单如表2-1
元件名称
数量
NE555芯片
3块
C×
2060A
1块
电阻
12个
电容
11个
三极管
1个
蜂鸣器
干电池
4节
导线
若干
开关
运算放大器
1、555的内部结构:
图2.2555的内部结构图
555为—8脚封装的器件,其各引脚的名称和作用如下:
表2-2555的引脚功能表
引脚序号
符号
功能
1
GND
接地端
2
TL
低电平触发端
3
Q
电路的输出端
4
/RD
复位端,低电平有效
5
V_C
电压控制端
6
TH
高触发端
7
DIS
放电端
8
VCC
正电源端,其电压范围为:
5~16V
表2-3NE555功能表
输入
输出
放电管状态
×
导通
>
2/3Vcc
1/3Vcc
1
<
保持不变
截止
555组件接上适当R、C定时元件和连线,可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等电路。
在外加输入信号的作用下,NE555的功能如表2-2所示,其中×
表示任意状态。
NE555的功能有:
（1）只需简单的电阻器、电容器,即可完成特定的振荡延时作用。
（2）它的操作电源范围极大,可与TTL,CMOS等逻辑闸配合。
（3）其输出端的供给电流大,可直接推动多种自动控制的负载。
（4）它的计时精确度高、温度稳定度佳,且价格便宜。
参数功能特性:
供应电压4.5-18V:
供应电流3-6mA:
输出电流225mA（max）:
上升/下降时间100ms。
2、C×
2060A芯片
这是一款红外线检波接收的专用芯片,常见于电视机红外遥控接收器。
考虑到红外遥控常见的载波频率38kHz与测距超声波频率40kHz较为接近,能够利用它作为超声波检测电路。
实验证明,其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。
适当改变C1的大小,可改变接收电路的
灵敏度和抗干扰能力。
R1和C1控制CX6A内部的放大增益,R2控制带通滤波器的中心频率。
一般取R1=4.7Ω,C1=1μF。
其余元件按图4取值。
US_R1为超声波接收头,当收到超声波时产生一个下降沿,接到单片机的外部中断INT0上。
当超声波接收头接收到40kHz方波信号时,将会将此信号经过CX6A驱动放大送入单片机的外部中断0口。
单片机在得到外部中断0的中断请求后,会转入外部中断0的中断服务程序进行处理,在移动机器人的避障工作中,能够在中断服务程序设定需要单片机处理的最短距离,比如0.5m。
对于距离大于0.5m的障碍物,能够不做处理直接跳出中断服务程序;
对于距离小于或等于0.5M。
（1）特性
2060A是日本索尼公司生产的彩电专用红外遥控接收器,采用单列8脚直插式,超小型封装,+5V供电。
（2）内部方框图
图2-3C×
表2-4引脚功能与维修数据
脚位序号
符号
功能
直流电压（V）
对地电阻（kΩ）
备注
开机
待机
红笔接地
黑笔接地
IN
红外信号输入端
1.5
1.25
13.2
4.2
C1
增益调节端
1.4
15.1
9.8
C2
检波端
2.2
1．25
10.1
fo
带通滤波器调整端
1.1
1.2
10.2
C3
积分端
1.0
15.5
OUT
信号输出端
2.8
3.5
13.6
9.2
电压有波动
Vcc
电源端
5.0
4.0
3.8
1脚:
超声信号输入端,该脚的输入阻抗约为40kΩ。
2脚:
该脚与地之间连接RC串联网络,它们是负反馈串联网络的一个组成部分,改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。
增大电阻R1或减小C1,将使负反馈量增大,放大倍数下降,反之则放大倍数增大。
但C1的改变会影响到频率特性,一般在实际使用中不必改动,推荐选用参数为R1=4.7Ω,C1=1μF。
3脚:
该脚与地之间连接检波电容,电容量大为平均值检波,瞬间相应灵敏度低;
若容量小,则为峰值检波,瞬间相应灵敏度高,但检波输出的脉冲宽度变动大,易造成误动作,推荐参数为3.3μf。
4脚:
接地端。
5脚:
该脚与电源间接入一个电阻,用以设置带通滤波器的中心频率f0,阻值越大,中心频率越低。
例如,取R=200kΩ时,f0≈42kHz,若取R=220kΩ,则中心频率f0≈38kHz。
6脚:
该脚与地之间接一个积分电容,标准值为330pF,如果该电容取得太大,会使探测距离变短。
7脚:
遥控命令输出端,它是集电极开路输出方式,因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端,推荐阻值为22kΩ,没有接受信号是该端输出为高电平,有信号时则产生下降。
8脚:
电源正极,4.5～5V。
3、LM386芯片
LM386是一种音频集成功放,具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点,广泛应用于录音机和收音机之中。
LM386是1.5W的音频功率放大器,最大能够到2W,能够不接多少元件就能够工作,比如直流下,第2,4脚接地,3脚输入信号,第5脚接个隔直电容输出到喇叭,第6脚接电源+就能够工作!
交流整流的供电时,1,8脚间接个10uF的电容LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。
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