光电技术课程设计555按时器报警电路.docx
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光电技术课程设计555按时器报警电路
摘要
随着国民经济的进展,社会平安保障的需要,电子报警这门综合技术正在不断地进展。
与此同时，红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部份，由于红外线是不可见光，因此用它进行红外探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜均能利用，而且其抗干扰能力强。
基于日趋增加的技术和人们的需求，本设计由555按时器组成的多谐振荡器、红外发射、红外接收、LED发光二极管、继电器、蜂鸣器组成的555红外报警电路。
当有物体遮挡红外对管时，蜂鸣器可不能发出警报，当遮挡物离开时，555按时器组成的多谐振荡器输出方波使LED闪烁，蜂鸣器发出嘀嘀的声音，从而实现报警。
关键词：
555按时器、红外、报警
简介
国内外的研究现状及研究意义
随着社会的进展，人们安防意识的提高，现代化的安防技术取得了普遍的应用。
为了避免非法的入侵和各类破坏活动，传统的防范手腕己难以适应要害部门、重点单位平安捍卫工作的需要。
人力防范往往受时刻、地域、人员素养和精力等因素的阻碍，亦不免显现漏洞和失误。
最近几年来由于红外线是不可见光，具有很强的隐蔽性和保密性，因此众多的红外产品也慢慢应用到小区的安保当中，但大多数都应用在夜间照明，以提高监控性能。
同比国外的各类防盗、保安报警器大体都是以超声波、红外发射／接收和微波等技术为基础。
利用科技手腕和有效的物业治理，改变人们平安防范的方式和手腕，从单一封锁式、被动型平安防范模式向多元化、综合化、电控化和红外报警处置方向进展。
目前国际上应用最多的是主动红外对射总线制报警主机的方式，这种方式具有技术成熟、靠得住性高、易扩展、操作简便、经济性好等优势。
红外报警分类
红外报警器分主动式和被动式两种。
主动式红外线报警器，是报警器主动发出红外线，红外线碰着障碍物，就会反弹回来，被报警器的探头接收。
若是探头监测到，红外线是静止不动的，也确实是不断发出红线线又不断反弹的，那么报警器就可不能报警。
当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候，探头就会检测到有异样，就会报警。
被动式报警器少了一项功能，确实是发射红外线。
物理学上告知咱们，当物体的温度高于0K的时候，就会发出红外线，换句话说任何物体都能发出红外线。
而其后的原理，被动式报警器和主动式是一样的。
红外线报警器对温度灵敏,温度越高的物体辐射出的红外线越强,当感应到环境中存在高出背景强度的辐射时,就触发反警。
在温度异样的情形下，也会产生误报警的情形。
2.设计方案
本设计是基于红外发射-接收对管，红外发射管发射红外光，接收管接收光线，当接收管接收不到红外光的时候，而使红外接收电路电流发生转变，红外管和限流电阻之间电位转变，然后通过三极管将转变的信号放大，从而能够驱动继电器。
继电器的开合，当接收不到红外光的时候，继电器没有导通，555按时器组成的多谐振荡器的不能工作，当接收到红外光的时候继电器导通，多谐振荡器工作，输出端输出占空比接近1:
1的方波，方波的频率是，输出端再加上必然的驱动电路来驱动LED和蜂鸣器，从而驱动LED发功二极管的闪烁，和蜂鸣器的嘀嘀的报警声。
本设计各部份电路只需+5V电源供电，采纳一个5V的直流稳压电源供电。
3.设计原理
第一级电路：
光控电路
图3-1第一级光控电路
该光控电路由一对红外收发管、三极管，继电器和一个反向爱惜二极管组成。
红外线发射管也称红外线发射二极管，属于二极管类。
它是能够将电能直接转换成近红外光（不可见光）并能辐射出去的发光器件，要紧应用于各类光电开关及遥控发射电路中。
红外线发射管的接法和一样发光二极管接法一样。
需要串联一个限流电阻。
本设计采纳了1K的限流电阻。
使电流维持在5ma左右。
红外线接收管是将红外线光信号变成电信号的半导体器件。
红外接收管接收到的是模拟量，本设计在第一级工作电路中，利用三极管来处置红外接收管接收到的模拟量，将其转变成高低电平，使在接收管未接收到红外光时为高电平，接收到红外光时转变成低电平，从而导通继电器，使继电器吸合，将下一级电路导通。
其中继电器是一种电操纵器件。
它具有操纵系统（又称输入回路）和被操纵系统（又称输出回路）之间的互动关系。
通常应用于自动化的操纵电路中，它事实上是用小电流去操纵大电流运作的一种“自动开关”。
在本设计中，由于继电器内部有一个线圈，那个线圈在通电时会产生一个比较高的反向电压，为了避免那个反向电压可能会倒灌到操纵电路中击穿操纵电路的元器件，在继电器的线圈两头反向并入一个二极管来吸收那个反向电压，二极管的接法是继电器与操纵电路的正极连接的一端接二极管的负极，继电器与负极连接的一端接二极管的正极。
第二级电路：
多谐振荡器
图3-2第二级多谐振荡器电路
555按时器组成的多谐振荡器其工作原理，是在接通电源后，电容
被充电，第2管脚电压设为
，
上升，当
上升到
时，触发器被复位，同时放电BJTT导通，现在OUT输出为低电平，电容
通过
和T放电，使
下降，当
下降到
时，触发器又被置位，OUT电平翻转为高电平。
电容器
放电所需的时刻为
当
放电终止时，T截止，
将通过
、
向电容
充电，
由
上升到
所需的时刻为，
当
上升到
时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就取得一个周期性的方波，其频率
多谐振荡器波形如图：
图3-3多谐振荡器输出波形
经计算，本设计的多谐振荡器的参数为：
4.元器件选型
红外线发射管
图4-1红外发射管
红外线发射管也称红外线发射二极管，属于二极管类。
它是能够将电能直接转换成近红外光（不可见光）并能辐射出去的发光器件，要紧应用于各类光电开关及遥控发射电路中。
红外线发射管的结构、原理与一般发光二极管相近，只是利用的半导体材料不同。
红外发光二极管通常利用砷化镓（GaAs）、砷铝化镓（GaAlAs）等材料，采纳全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。
红外线接收管
图4-2红外接收管
红外线接收管是在LED行业中命名的，是专门用来接收和感应红外线发射管发出的红外线光线的。
一样情形下都是与红外线发射管成套运用在产品设备当中。
特点与原理：
红外线接收管是将红外线光信号变成电信号的半导体器件，它的核心部件是一个特殊材料的PN结，和一般二极管相较，在结构上采取了大的改变，红外线接收管为了更多更大面积的同意入射光线，PN结面积尽可能做的比较大，电极面积尽可能减小，而且PN结的结深很浅，一样小于1微米。
红外线接收二极管是在反向电压作用之下工作的。
没有光照时，反向电流很小（一样小于微安），称为暗电流。
当有红外线光照时，携带能量的红外线光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部份电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对（简称：
光生载流子）。
它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。
这种特性称为“光电导”。
红外线接收二极管在一样照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。
若是在外电路上接上负载，负载上就取得了电信号，而且那个电信号随着光的转变而相应转变。
继电器JRC-21F
图4-3继电器JRC-21内部原理图
本设计所用的继电器型号是JRC-21F其内部构造如图3-3
当中间两个引脚接通5v电压（两个引脚无正负）的刹时，会听见磁铁相吸的啪嗒声，这时常开触点闭合，常闭触点断开，断电后触点归位。
JRC-21F2ADC5V的一些参数如下
2A输出电流最大值
5V操纵继电器线圈的电压值
外型尺寸（L×W×H）×11×mm
触点负载1A,3A/125VAC,30VDC
触点接触电阻≤50mΩ
最大切换功率30W
最大切换电压30VDC125VAC
最大切换电流3A
线圈功耗,,
线圈额定电压5VDC
吸合电压Max75%额定电压
释放电压Min10%额定电压
动作时刻≤5ms
释放时刻≤5ms
线圈许诺最大电压VDC（max）110%额定电压
绝缘电阻1000MΩ
重量
需要。
NE555按时器
NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价钱不同其稳固度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，即可产生数位电路所需的各类不同频率之脉波讯号
NE555的要紧特点：
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。
其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。
2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也确实是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。
3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动操纵的负载。
4.它的计时精准度高、温度稳固度佳，且价钱廉价。
NE555的结构图和引脚配置图如图3-7：
图4-4NE555内部结构图和引脚配置图
NE555的大体参数：
供给电压，供给电流3-6mA，输出电流225mA（max），上升/下降时刻100ns。
无源蜂鸣器
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采纳直流电压供电，普遍应用于运算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、机、按时器等电子产品中作发生器件。
蜂鸣器要紧分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
1.压电式蜂鸣器：
压电式蜂鸣器要紧由多谢振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。
2.电磁式蜂鸣器：
电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。
接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。
振动膜片在电磁线圈的彼此作用下，周期性地振动发声。
心得体会
这为期两周的课程设计与制作，进程很曲折。
在此期间，我由以开始的热情高涨，到拿到题目后的一头雾水，摸不着头脑，通过一番尽力不见成效，也因此而失落过。
以后通过与同窗的探讨与学习，才有点眉目，干劲又充沛起来，通过量少此尝试与失败以后，最终使我学到了很多东西，而且加深了对讲义知识的熟悉和明白得。
我真正领略到真正的学习是从实践中见真知，只学习本本儿知识是远远不够的。
通过自己动手实践，我才真正领略到“艰苦奋斗”是何等繁重的！
在这次课程设计中，尽管内容比较多，但我不肯意舍弃，“不抛弃不舍弃”，坚持确实是成功。
在这次设计中，最头疼的确实是系统整体方案的设定了，因为整个系统的彼此之间是彼此制约，彼此联系的。
每一个系统的设定都要考虑到其余子系统的工作条件等因素。
整体方案设定完以后，确实是系统电路的搭建了，和各个系统元器件的选型，市面上元器件的种类繁多，如何找到适合自己设计的系统的元器件犹如大海捞针。
随着设计的加深，关于元器件的把握越熟练的时候，关于设计系统，是会超级轻车熟路的，因此在以后的学习进程中，我要多联系实际去明白得学习到的知识。
红外报警电路是在现实生活中应用面很普遍的，给人们的生活带来了很多的平安。
电子技术的进展已经给人们的生活带来了质的转变，我要加倍尽力学习电子知识，以后在电子方面为人们的生活加倍增添光荣。
通过这次课程设计，我锻炼了自己理论与实际相结合的能力，再也不有单纯学习理论知识的学习状态。
通过结合实际锻炼了运用所学专业基础知识，解决实际工程问题的能力。
同时也提高了我查阅文献资料，设计PROTEL原理图的专业能力水平，提高了了整理和总结设计文档报告的能力。
最后，感激学校给予我这次课程设计的机遇，使我的能力取得了进一步的提高，在尔后的学习中，我会加倍尽力，以后用自己学习到的知识造福人类。
参考文献
[1]李银华主编.电子线路设计指导.北京：
北京航空航天大学出版社，2005.
[2]陈尔绍等编著.电子操纵电路实例.北京：
电子工业出版社，2004.
[3]刘修文等编著.电子操纵电路300例.北京：
机械工业出版社，2005.
[4]康华光主编.电子技术基础：
模拟部份.北京：
高等教育出版社，1996.
[5]康华光主编.电子技术基础：
数字部份.北京：
高等教育出版社，2000.
[6]张庆双等编著.有效电子电路.北京：
机械工业出版社，2003.
[7]于安红主编.简明电子原器件手册.上海：
上海交通大学出版社，2005.
附录
附录1：
元器件清单
序号
名称
代号
规格型号
数量
1
电阻
R1,R2，R3，R4，R7，R8，R9
1K
7
2
电阻
R5，
30K
1
3
电阻
R6
18K
1
8
555定时器
U1
1
10
蜂鸣器
B
1
11
电解电容
C1
1
12
电解电容
C3
47uf
1
13
电容
C2
1
14
三极管
Q1，Q4
PNP8550
2
15
三极管
Q2，Q3
NPN8050
2
16
红外发射
D1
1
17
红外接收
D2
1
18
二极管
D3
1N4007
1
19
发光二极管
D4，D5
2
20
继电器
JR1
JRC-21F
1
21
无源蜂鸣器
B1
1
附录2：
555红外报警电路全图
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