抗干扰智能化光电报警系统的设计.doc

抗干扰智能化光电报警系统的设计.doc

《抗干扰智能化光电报警系统的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抗干扰智能化光电报警系统的设计.doc（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

武汉工业学院

毕业设计

设计题目：

抗干扰智能化光电报警系统的设计

姓名王益

学号071203117

院（系）数理科学系

专业电子信息科学与技术

指导教师陈西曲

2011年6月11日

II

目录

摘要 I

Abstract Ⅱ

1光电转换技术概述 1

1.1光电转换技术的发展及应用 1

1.2光电转换的基本实现方法 1

1.3抗干扰智能化光电报警系统的初步设计思想 2

2光电报警系统的基本原理 4

2.1光电效应与激光简介 4

2.1.1光电效应 4

2.1.2激光 6

2.2555定时器简介与应用 12

2.2.1555定时器内部结构 12

2.2.2单稳态电路与多谐振荡电路 13

2.3集成运算放大器与信号的处理 15

2.3.1比较器 16

2.3.2信号的滤波 17

3抗干扰智能化光电报警系统的设计 18

3.1发射模块的设计 18

3.1.1发射模块的设计原则和电路图 18

3.1.2发射模块的具体参数 18

3.2接收模块的设计 18

3.2.1接收模块的原理图与分析 18

3.3滤波模块的设计 19

3.3.1滤波模块的原理图与分析 19

3.4比较模块的设计 20

3.4.1比较器与比较电平参考点的选取 20

3.5延时与报警模块的设计 20

3.5.1延时与报警模块的电路图 20

3.5.2延时电路的原理 21

4抗干扰智能化光电报警系统的性能检测与评估 22

4.1Multisim2001简介 22

4.2报警显示效果的测试 22

4.3光电报警系统的思考与应用 24

结束语 26

谢辞 27

参考文献 28

摘要

光电报警系统是利用光和电的相关技术，以光电作为载体，监测某一个特定区域的装置。

由于现代社会生产生活的需要，其应用越来越广泛，尤其是在小区报警、生产流水线上产品的计数、玩具遥控、远程监控等方面，但是随着社会发展日新月异，那些老旧落后的工具渐渐无法满足要求，现代的光电报警系统要求包括智能响应、反应灵敏、设备轻便小巧等特点。

由此我通过自己所学和查阅相关资料，研究出新型光电报警系统——抗干扰智能化光电报警系统。

对一般的光电报警器来说，其使用的技术一般是利用光敏电阻受光照的影响而产生电阻的变化，进而使用传感器检测相关信息进行示警。

这样的光电报警系统报警范围往往较小，灵敏度不高，而且易受环境的影响而产生不同的特性。

为了解决这些问题，本文提出的抗干扰智能化光电报警系统采用激光作为发射装置，由于激光良好的相关性，使得该报警系统稳定性好而抗干扰性强，该光电报警系统采用光电接收效率高的光电二极管，直接将光信号转化成电信号，在进行处理，使得灵敏度更高。

另外本文提出的方法对报警做了一个延时处理，即当有入侵物进入报警区域时，该抗干扰智能化光电报警系统会一直报警，延时一段时间（本文的报警时间设定为5.17s），即使在此期间入侵物离开报警区域，报警效果仍不停止，这也比较符合实际情况，所以报警效果更好。

最后，我对自己设计的抗干扰智能化光电报警系统进行了测试，其结果表明，该报警系统具备了反应灵敏、抗干扰性强、智能化程度高和延时效果好等特点，得到了较理想的结果。

关键词：

光电报警系统；智能；抗干扰；光电转换；激光

Abstract

Photoelectricalarmsystemisadevicethatusesthelightandelectricity-relatedtechnologytoopticalasacarrierandmonitoraparticulararea.Astheneedsofmodernsociety,itiswidelyusedmoreandmore,especiallyintheareaalarmcountofproductsonproductionlines,toys,remotecontrol,remotemonitoringandsoon.However,withtherapiddevelopmentofsociety,thoseolder,outdatedtoolscannotmeettherequirementsofmodernopticalalarmsystemrequirements.modernopticalalarmsystemmustincludeintelligentresponse,responsive,lightandportable.ThusIhavelearnedtheknowledgebymyselfandaccesstorelevantinformation,developedanewopticalalarmsystem—Intelligentphotoelectricalarmsystem.

Fornormalphotoelectricalarmsystem,itdependsonthetechnologythatlightsensitiveresistanceischanginginresistancewhenthelightchanges.andthenusetheinformationforwarningsensor.Thisphotoelectricalarmsystemalarmrangetendtobesmaller,thesensitivityisnothigh,andeasilychangesindifferentenvironment,Tosolvetheseproblems,theproposedantiintelligentalarmsystemusinglaserastheopticaltransmitterdevice,laseriscoherence,sothealarmsystemhasgoodstabilityandstronganti-interference,thephotoelectricalarmsystemuseshighlyefficiencyphotodiodetoconvertopticalsignalintoelectricalsignal,duringprocessing,makingthealarmsystemmoresensitivity.Besidesthealarmsystemcandelayamomentwhenalarmsignalhappened,thatis,whenthereareinvadersintothealarmzone,theinterferencewouldhavebeenintelligentopticalalarmsystemalarm,thedelayperiodoftime（thisalarmsystemthedelaytimeissetto5.17s）,eveninthisareaduringtheinvaderstoleavethealarm,thealarmisstillnotstopped,itisalsomorerealisticandbetter.

Finally,Imakeatesttothealarmsystem,theresultsshowthatthealarmsystemresponse,immunitytointerference,highintelligenceanddelayeffectgood,Igetthedesiredresults

Keywords:

photoelectricalarmsystem;intelligent;interference;photoelectricconversion;laser

1光电转换技术概述

1.1光电转换技术的发展及应用

随着科学技术和社会生产的发展，能源、材料和信息成为21世纪的三大支柱产业，而作为其中重要而且发展势头迅猛的一个分支，光电转换技术（Photoelectricconversiontechnology）以其独特的优势促进社会的快速发展，它不仅在工业、农业、科技和国防领域取得了令人瞩目的变革，而且真真切切的改变了人们的生活方式。

现在收音机、电视机、高保真度音响、DVD播放机、通讯设备（包括手机、传呼机、固定电话等）、个人计算机等大量的电子产品，几乎成为人们生活中不可缺少的部分。

光电转换技术包括光转换成电技术和电转换成光技术，而最早对人生活产生重大影响的是电转换成光的技术。

1879年10月22日，美国人爱迪生爱迪生点燃了第一盏真正有广泛实用价值的电灯，这一划时代的发明彻底让人们感受到了光电的强大作用，紧接着，他又发明了供电系统，使得持续使用电能成为可能。

而到了20世纪以后，科学技术快速发展，光电效应得到了广泛的研究和讨论，这不仅是一个简单的发现，更重要的是为将来的发展奠定了良好的基础，光电效应的发现为光转换成电技术铺平了道路。

此后，光电转换技术取得了很多突破性的成果。

发光二极管、光电二极管。

光电三极管、光敏电阻、光电倍增管等一系列的光电器件相继诞生，光电转换技术得到了长足的发展。

信息时代的到来，光电转换技术以其强大的力量不断改造和丰富着人们的生活。

此前传播信号的载体大多依赖电，这不仅耗能多，速度慢，而且传播信息能力差。

然而光却不一样，光拥有着电无法比拟的优势。

众所周知，光的速度是所有物体中最快的，而且光的波长很小，频率却很高，这使得传播信号的能力更强，同时速度更快，这极大地促进了人们信息传播的速度，进而极大地推动着社会的发展。

现在，光电转换技术已成为一个重要的科学技术，不断的改造人们的环境，为人们的日常生活提供各种便利和快捷，可以说，光电转换技术是发展高新技术，探索及发现新的自然规律的重要手段，对推动相关领域的发展具有重要意义。

1.2光电转换的基本实现方法

由于光电转换的原理不尽相同，光电转换的方法也有差异。

电转换成光技术的基本实现方法是基于热辐射效应，光转换成电技术的基本实现方法是依赖光电效应，这里就包括外光电效应和内光电效应，以具体器件为例，光电倍增管的实现就是依靠外光电效应，而光敏电阻的实现就是依靠内光电效应。

（1）.热辐射效应：

物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。

热量传递的3种方式之一。

一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多，热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞。

一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播，由于电磁波的传播无需任何介质，所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。

温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，当温度升到到一定程度时，热辐射的电磁波在可见光