红外遥控报警器模电课设报告.docx

1、红外遥控报警器模电课设报告课程设计说明书课程设计名称： 模拟电路课程设计 课程设计题目： 红外遥控报警器 学 院 名 称： 南昌航空大学信息工程学院 专业： 通信工程 班级： 学号： 姓名： 评分： 教师 2013 年 3 月 9 日20122013 学年第 2学期第 1 周 3 周 题目红外遥控报警器内容及要求 当有人遮挡红外光时发出报警信号，无人遮挡红外光时报警器不工作； 红外发射器，发射频率为30kHz，控制距离2m； 报警信号频率800Hz。进度安排第1周：查阅资料，到机房学习仿真软件，确定方案，完成原理图设计及仿真；第2周：领元器件、仪器设备，制作、焊接、调试电路，完成系统的设计；第

2、3周：检查设计结果、撰写课设报告。学生姓名： 指导时间：2.25-3.15指导地点：E 楼 311室任务下达2013 年2月25日任务完成2013 年 3 月15日考核方式1.评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它指导教师 系（部）主任 摘 要 为了深入学习电子技术基础这门课程并将所学的知识结合实际应用于生活，充分的体现出课程的重要性以及考察个人学习理论知识和实际动手能力而制作一个红外遥控报警器。该报警器又两个部分组成，一部分为发射电路，另一部分为接收电路，当接收到红外光时报警器不报警，接收不到时就实现其报警功能。 关键词：红外 发射 接收 报警目 录前 言 1第一章 设计内容及要求 2第二章

3、 系统设计方案与选择 32.1 方案一： 32.2 方案二： 3第三章 系统组成及工作原理 43.1 系统组成 43.2 工作原理 53.2.1 红外发射电路 53.2.2 红外光敏接收器电路 53.2.3 放大电路 53.2.4 整流开关电路 5第四章 单元电路设计、参数计算、器件选择 64.1 红外发射电路 64.2 红外光敏接收器电路 64.3 放大电路 64.4 整流开关电路 6第五章 实验、调试及测试结果与分析 7示波器波形一： 8示波器波形二： 9第六章 结论和心得 10参考文献 11附录一 12元件清单 13前 言 很多电路要使用555来产生一个脉冲，555定时器是一种模拟和数字

4、功能相结合的中规模集成器件，在电路应用中主要用来做定时器，可构成施密特触发器、多谐振荡器和单稳态触发器。 本次课程设计中，就是使用了555多谐振荡器，自激多谐振荡器产生30KHZ的不对称脉冲，此脉冲为红外光的调制脉冲，调制脉冲经功率放大后控制红外发光二极管发射红外脉冲。红外接受信号由红外光敏晶体二极管放大、整流、报警电路组成。把红外脉冲信号转换成电信号，即解调出调制脉冲，然后把此信号放大，整流变成直流信号，控制报警电路器不工作，有人挡住红外光线时报警器发出声音。 随着经济的发展和生活水平的提高，人们的防盗意识也增强，相应的对报警器的需求也日益丰富，报警器的运用已深入到各行各业，比如银行、学校及

5、一些保密行业。 虽然这只是一个课程设计，但是如果弄明白了其中的原理，就可以将其用到更有用的地方，比如在博物馆中的名贵物品周围布置红外线，一旦有人越过观看范围，对其物品有所企图时，挡住了红外光线，报警器就会发出声音，从而起到保护名贵物品的作用。第一章 设计内容及要求设计任务和目标： 当有人遮挡红外发光时发出报警信号，无人遮挡红外光时报警器不工作。 红外发射器，发射频率为30KHZ，控制距离2M。 报警器信号频率为800HZ（实验中用蜂鸣器代替报警器）。注：可使用实验室电源，以及示波器。第二章 系统设计方案与选择2.1 方案一： 地球上的物质都会辐射红外线,有的强烈有的平静，当有人进入探测器范围内

6、，探测器探测到人体发出的较强的红外热辐射，经过光电转换，引起报警系统报警。2.2 方案二： 在探测区域范围内，红外光由发射端发射到接收端。当有人进入区域内，挡住红外光线，接收端接受不到红外光线，以此引起接收系统中报警电路的反应，报警系统报警。 通过分析和比较，方案一的可行性不是很好，其设计的内容超出我们所学知识的范围，所以我和同组人选择方案二。其原因是控制范围要求在2米以上，就要求红外发射器功率不能太小，且报警器的灵敏度是判断报警器好坏的一个重要标准，灵敏度越高越好。但是要考虑到报警器对飘浮物和微小动物的误报，另外还要考虑白天黑夜光线的影响。还有，在选择器件时还要从经济上考虑，最好选用一些常用

7、芯片器件。第三章 系统组成及工作原理3.1 系统组成本设计主要由两个系统组成：红外发射电路和红外接收报警电路。其中红外发射电路由两个子电路组成：震荡和脉冲发生电路和功放电路。如图三所示: 电源 R图 3.1 红外信号发射电路框红外接收报警器电路由两个子电路组成：集成运算放大电路和整流开关电路。如图3.2所示： 图3.2 红外接收电路框 3.2 工作原理3.2.1 红外发射电路 此电路主要由一个555芯片和两个三极管构成。其中555芯片自激振荡会产生脉冲波，其频率由R5、R6和电容C3确定，该信号可通过由两个三极管构成的复合管放大后控制红外发光二极管发出所需的30KHz的红外脉冲信号，电容C4是

8、为了提高555芯片的抗干扰能力，另外，为了给三极管设置合适的静态工作点，选取两个电阻R7、R8。3.2.2 红外光敏接收器电路 此电路由一个远红外光敏二极管和一个耦合电容C1构成。其原理如下：红外发射器由自激多谐振荡器产生30KHz的不对称脉冲红外信号，远红外光敏二极管对红外线敏感，当无人遮挡时，红外线照射使远红外光敏二极管导通，同时将脉冲红外光信号转化为交流电信号。而耦合电容C1起传递信号以供放大和隔绝供电源之直流信号作用。3.2.3 放大电路 放大电路是个两极放大.主要由集成运算放大器LM555、耦合电容C2。原理如下：交流信号经R3流入LM555进行放大，放大倍数由R7/R3的值控制。考

9、虑到此时LM555单电源供电，在其管脚3处接入分压偏置电阻R1、R2以减小3管脚的输入电压从而利于放大。电信号经管脚6进入耦合电容C2滤去了供电源带来的直流信号直达三极管进行二次放大，使信号显著增强。3.2.4 整流开关电路 整流开关电路由耦合电阻R4和三极管Q2构成。 原理如下：放大信号由LM555发出后经过电阻再到三极管Q2，蜂鸣器发声频率来源于其本身的发声频率。当有人遮挡时，则三极管Q2截止，蜂鸣器由直流供电源供电工作而发声。第四章 单元电路设计、参数计算、器件选择4.1 红外发射电路由555定时器和三极管构成的红外线报警器发射电路，其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo143（R52R

10、6）C3，按要求，需产生30KHz的信号，所以取R1=300ohm，R2=300ohm，C2=0.047uF。4.2 红外光敏接收器电路 所选的光敏二极管为普通型远红外光敏二极管，耦合电容C4仅起耦合和隔直通交作用，故选普通的10nf瓷介电容。电阻R7选100ohm,电阻R8选220ohm。4.3 放大电路 所选集成运放为LM555，考虑到使放大效果良好，设置分压偏置电阻R2=10 Kohm 、R4 =4 Kohm，这时LM555的3管脚输入的电压为12V/2=6V. 耦合电容C2起耦合和隔直通交作用，故也选普通的10nf瓷介电容。4.4 整流开关电路 C1起耦合和隔直通交作用，故也选普通的1

11、0nf瓷介电容。设置电阻R1=300ohm。三极管Q2作用相当于一个开关，选用普通的NPN管。电阻R4是 控制蜂鸣器。 第五章 实验、调试及测试结果与分析 等了一周之后终于把元件发下来了，刚开始的时候元件不能满足实验原理图的需求，就先焊接发下来的元件，直到周二的时候元件才齐全，拿到所需的元件后马上补充剩下了电路，焊接了一会后才得到完整的电路，然后拿到直流稳压电源和示波器处进行调试，但是结果并没有和预期的一样，接通电源后报警器就一直工作，用障碍物将发射的红外线挡住时报警器还是一如既往的工作，就马上意识到电路有可能出现一些小问题或者一些元件的阻值需要进行适当的调整，经过细心的检查后发现焊接的电路不

12、存在问题，有可能是设计的电路有问题，接着重新计算一下电路中元件的阻值是否符合电路的需要，后来发现电路中的一些电阻确实需要进行适当的调整，并且对电路进行了简化，第一次焊接并不成功，就决定再领取元件进行第二次焊接，之前发射电路和接收电路是分开的，这次把这两个电路焊接在一块电路板上了，又经过一个下午的焊接后对其进行调试，检查试验的结果，开始的时候基本上实现了其报警功能，当用障碍物挡住发射电路发射的红外线之后报警器马上报警，并且从示波器得到相应的波形，连续进行几次的调试之后报警器又出现了一个问题，原来是接收的光敏二极管烧坏了，当时有点心急，在周五的时候把又换了一个接收的光敏二极管，报警器重新实现其报警

13、功能，并且得到相应的波形。示波器波形一：图6.1 仿真波形一图6.1为仿真时接收电路接收到发射电路发射的信号在示波器上显示的结果，所用电源为5V，因通过LM555芯片而出现方波波形。示波器波形二：图6.2 仿真图2图6.2为仿真时接收电路接收到发射电路发射的信号在示波器上显示的结果，所用电源为5V，因通过LM555芯片而出现方波波形，当打开开关即接收电路接收不到发射电路发射的信号时不呈现波形。第六章 结论和心得通过一个星期的仿真之后发现了很多问题，刚开始仿真的时候没有得到想要的结果，其一是因为电阻的阻值需要做适当的调整，其二是有一些元件在仿真软件上找不到就用与其属性相似的元件代替，最后对电路进

14、行重新设计并简化。在做本次课程设计的过程中，感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。如何把平时所学到的专业基础理论知识用到实践中去，一开始看着题目是无从着手，在一次次的参看资料和书籍后才开始有了眉目，在课程设计过中进一步的加强和了解了课上学的理论基础知识，了解到多更多的元件，初步体会到了要设计一个电路去完成某项工作的过程是如此的繁琐，怎样进行对一个工程设计，它需要很高的逻辑思维能力和创新能力，是一个将理论上升为实践的过程，同时也发现了很多在学习理论知识中出现的问题，课堂上有部分知识不太清楚，于是又不得不边学边用，在参数的设定也存在很大的问题，还有，在焊接方面开始也是有所欠缺，但通过这次课程设

15、计后，懂了很多！通过不懈的努力，也养成了独立思考的习惯，并且学会自主的去查阅指导书以及向同学们请教，还积极的和同学讨论相关的元件的属性以及和其他一些元件的区别，极大地培养锻炼了自己的思考能力和动手能力，同时也懂得了团结合作的重要性，在整个过程中不是一个人就能独立完成的，还需要多次的探讨和试验，最终才找到最适合的设计和元件。参考文献1.康光华, 陈大钦.电子技术基础模拟部分(第五版)M，北京，科学出版社，20022.邹其洪, 黄智伟. 电工电子实验与计算机仿真M，北京，电子工业出版社，20033.刘原, 管金云. 电路分析基础M，北京，电子工业出版社，2006附录一 电路原理图：图7.1 电路原理图图7.1是由左边的发射电路和右边的接收电路两部分组成的电路原理图，由于在仿真的时候需要讲发射电路发射的信号挡住以实现报警功能，所以用开关来模拟，当打开开关时接收电路不能接收到信号，闭合开关时接收电路可以接收信号。元件清单 名 称型 号个 数芯片 LM5552三极管 NPN型 1远红外光敏二极管PD333-3B1红外发光二极管PD333-3A1蜂鸣器 BUZZER1瓷介电容0.047uF110nF2100nF1电阻30021002220110k14k1