红外线报警器模电课程设计.docx
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红外线报警器模电课程设计
摘要
近年来，随着人们的生活水平的提高，各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。
然而一些不法分子也越来越多，偷盗现象屡见不鲜。
因此，越来越多的居民为家庭财产安全问题堪忧。
报警器的出现为人们解决了不少问题。
但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司财政机构，价格高昂,一般人难以接受。
如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。
本设计正是基于红外线的报警装置，采用光电开关发射不可见的红外线，通过人或物反射回的红外光报警，原理简单，价格低廉，技术性能稳定、灵敏，隐蔽性较强，具有较高的实用价值。
此红外线防盗报警器的设计分为直流稳压电源部分和红外线报警部分，能够自主提供稳定的直流电源。
设计中包括电源变压器、整流滤波电路、稳压电路、信号发生电路、定时电路五个部分。
通过五部分的组合达到自供电源的防盗报警效果。
其核心装置是光电开关和555定时芯片。
关键词红外线报警；光电开关；NE555芯片；单稳态触发；蜂鸣器
Summary
Withtheimprovementofpeople’slivinglevelinrecentyears,manyfamilieshavepossessionofvariedtopgradeelectricalappliancesproductsandvaluables.However,therearemoreandmorelawbreakersandtheftphenomenon.Thus,increasingresidentsareworriedabouttheirsafetyproblemsofproperty.
Theemergenceofthealarmhelpspeoplesolvemanyquestions.Butalarmsinmarketareusedinmostofthebigcompanyfinancialinstitution;thepriceissohighthataveragepersoncannotaccept.Ifalowprice,sensitivefunctionandreliableperformanceofthealarmsystemdesignedagainandproduced,theireffectiverolewillplayedintheguardagainsttheftandensurethepropertysecurity.
Thisdesignwasbasedoninfraredalarmdevice,adoptingphotoelectricswitchlaunchinvisibleinfrared,throughthepeopleorthingsreflection,thisdeviceissimple,cheap,steady,sensitive,andofhighhidingpowerandutilityvalue.ThisdesignofinfraredalarmdeviceconsistsofDC（digitalcurrent）voltageregulatorpartandinfraredalarmpartwhichcanprovidesteadyDCpowerinvoluntarily.ThedesignincludesPowerSupplytransformer,rectifierfiltercircuit,stabilizedoutputvoltage,signalgeneratorandtiminggeneratorfiveparts.Itcanachievetheeffectofanti-theftandalarmthroughthecombinationonfivepartstosupplypowerinvoluntarily.Itskeydeviceisphotoelectricswitchand555timerchip.
KeywordsInfraredalarm;Photoelectricswitch;NE555chips;
Singlestatetrigger;buzzer
1总体设计方案与要求············································11.1设计任务的功能要求说明··································1
1.2设计课题总体方案介绍及工作原理说明·······················1
2设计电路及其仿真分析··········································2
2.1设计电路图···············································2
2.2设计电路的仿真结果·······································3
3硬件电路各部分电路设计········································6
3.1硬件电路图及各模块功能简要介绍···························8
3.1.1直流稳压部分·········································8
3.1.2红外线报警部分·······································9
3.2PCB图··················································12
3.3实物图···················································13
3.4元器件清单···············································14
4系统的调试及性能分析··········································15
4.1系统的调试···············································15
4.2性能分析·················································15
5protel99SE绘图················································15
5.1对元器件的前期准备········································15
5.2Sch原理图应注意常见问题···································16
5.3PCB设计中应注意的问题·····································16
5.4焊盘应注意的常见问题·······································17
6设计结论及体会················································18
致谢·····························································18
参考文献·························································20
附录·····························································21
1总体设计方案与要求
1.1设计课题任务
设计一个红外线防盗报警器。
要求如果有人进入监视区域，立即报警，报警时长为30秒。
1.2设计课题总体方案介绍及总体方案说明
1.2.1设计课题总体方案介绍
该装置分为直流稳压电源部分和红外线报警部分，以光电开关和555定时器为核心，利用其特性来控制蜂鸣器工作，在光电开关感应到有物体靠近时输出电平信号来使蜂鸣器报警。
系统框图如图1.1所示。
图1.1系统方框图
1.2.2总体方案说明
该装置接通电源后，直流稳压电源部分，变压器对220V电压降压处理，由整流桥整流，通过稳压电路输出稳定5V电压。
红外线报警器部分，光电开关将电信号转化为光信号发射红外线，有人或物体进入监视区时，发射的红外线被反射回来，通过光电开关转换为电信号输出低电平，再通过555定时器，输出高电平，蜂鸣器开始报警。
人或物体离开监视区时，发射的红外线不能被反射回来，光电开关输出高电平，再通过555定时器，输出低电平，蜂鸣器不工作。
2设计电路及其仿真
2.1设计电路图
设计其原理电路图：
图2.1
图 2.1原理电路图
表2.1电路图各元件作用
元件名称
元件编号
作用
电容
C1、C2、C3、C7
滤波
电容
C5
防止电路产生自激振荡
电容
C4
减小电阻R2上的电压波动
电容
C6
控制555定时
变压器
T1
降压
555定时器
JP1
定时
整流桥
D1
整流
二极管
D2
防止C5电流反向流入稳压器
电阻
R1、R3、R5
保护电路
可变电阻
R2
调节输出电压
光控开关
R4
检测物体
电阻
R6
控制555定时
2.2设计电路图的仿真结果
在Multisim中编辑出电路图（见图2.2），在红外线发射部分中加入一个开关来控制红外线发射管工作，从而达到让红外线接收管能处于接收到红外线跟无红外线接收两种状态；用一个电压表来代替蜂鸣器，用来检测当红外线接受管处于不同状态时555定时器输出的电平。
图2.2电路仿真图
将开关闭合，接通电源，此时红外线接收器接收到红外线，处于导通状态，输出高电平至Q1，Q1接收到高电平达到饱和，Q2接收到低电平，Q2处于截至状态，555定时器接收到高电平，输出低电平，所以电压表读数为零，见图2.3。
图2.3无人状态蜂鸣器电压值
然后将开关断开，红外线发射器停止工作，不发出红外线，红外线接收器接收不到红外线，其不导通，Q1接收到低电平处于截至状态，Q2接到Q1的高电平达到饱和，555定时器接收到低电平，555定时器输出高电平，所以此时电压表读数为5V，见图2.4。
图2.4有人状态蜂鸣器电压值
图2.5变压器输出波形
图2.6直流稳压源输出5v电压
图2.7蜂鸣器两端在开关通断时的波形
3硬件电路图及各模块功能简要介绍
3.1直流稳压电源部分
图3.1直流稳压电源部分原理图
3.1.1整流原理
全波桥式整流
为了提高整流滤波效率，使交流电的正负半周信号都被利用，则应采用全波整流，其电路和相应的波形如图3-3所示。
图3.2全波整流原理及整流前后波形对比
3.1.2设计电路框图
设计电路框图如图2-1所示，包括变压器降压，整流滤波电路滤波，稳压电路进行稳压四个部分。
图2-2为电压经过各个部分的波形，交流U
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