反射式红外报警电路设计.pdf

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1、反射式的红外报警电路设计报告设计要求设计并制作反射式的红外报警电路，当有人靠近时能够发出声光报警，必须使用脉冲方式驱动红外发光二极管。(1)反射式的有效探测距离>50cm(2)系统采用单5V供电(3)发出的声光报警必须是断续的方式，并且能够持续10-15S时间，然后自动解除报警（或者采用手动解除报警）。（4）设计提示：可以采用红外对管。一.方案选择及电路的工作原理方案一：基于红外接收头电路设计采用红外接收头作为红外接收电路，红外接收头集成了红外线接收PD二极管、放大、滤波和比较器输出等，当红外接收头接收头采集到红外信号红产生一个高电平输出，后级电路无需进行

2、处理，可以大大简化电路设计。但是红外接收头工作不稳定，有时在没有接收到红外信号时也会产生高电平输出，导致电路误报警，怎样消除误报警是设计难点；方案二：基于锁相环电路设计采用CD4046芯片利用锁相环设计电路，CD4046可以产生一定频率的方波信号驱动发射管，同时芯片内集成放大、整形电路可以减少电路设计，锁相环采用频率锁定原理无需滤波工作稳定，此方案可以大大简化电路设计工作稳定，发射距离将大大提高，报警准确率得到保证，锁相环的电路调试，工作点设定将是一个难点。方案三：基于运放电路设计采用普通发射管接收管设计电路，这样接收到的信号较小、干扰大需要我们设计滤波、

3、放大、整形电路。此方案采用运算放大器进行信号放大、滤波、整形电路的设计理论上易于实践原理成熟易于电路调试，但采用运放电路结构复杂。方案选择综合考虑，方案一电路简单但工作稳定性差存在误报警，消除困难。方案二工作稳定性能好电路简单但原理复杂调试困难。方案三电路设计复杂但原理简单设计调试容易所以我们选择方案三。二.单元电路设计计算与元器件的选择3.1红外发射管发射电路采用NE555定时器构成多谐振荡器产生一个频率和占空比可调的方波脉冲，脉冲驱动三极管使三极管工作在开关状态，增大驱动电流驱动红外发射管，提高发射功率（图一：脉冲产生电路）发射频率设为15K，占空比1

4、:3振荡频率计算f=1/T=1/（0.7*（R2+2R6））占空比计算q=（R2+R6）/(R2+2R6)器件选择如图一：定时器芯片NE555，电容C5、C6用104，二极管D2、D3用IN4007，电阻R6用2K，滑动变阻器R3用1K，R2用2K。3.2接收信号滤波电路信号滤波采用二阶RC滤波电路（图二：二阶RC滤波电路）截止频率f0设为1K，电阻R为180K，通过f=1/2πRC计算电容大概取471pF。3.3信号放大电路通过LM358的运放设计同相比例放大器放大倍数为N=（1+R9/R12）R12用1.5k，R9用100K理论放大倍数为70倍。电路如

5、图三。（图三：同相比例放大电路）3.4信号整形电路经过放大的信号幅度变大，通过运算放大器设计比较器使电路接收到信号才触发，运算放大器选用LM358比较电压通过R8和R11进行调节。如图四；（图四：比较器电路）通过比较器得到一个交流信号峰峰值3.7V的交流信号，后面接入二倍压整流电路提高电压。（图五：二倍压整流电路）当ui正半周时节，电压极性如图所示，D4导通，D7截止；C12充电，电流方向和C12上电压极性如图所示，C1电压最大值可达。当ui负半周时节，电压极性如图所示，D7导通，D12截止；C10充电，电流方向和C10上电压极性如图所示，C10电压最大值

6、可达。可见，对电荷的存储作用，使输出电压（即C10上的电压）为变压器副边电压的两倍。电容选用104，二极管用IN4007；3.5报警电路通过两个三级管构成与门，使接受到的信号和产生的脉冲信号同时作用驱动发光二极管和蜂鸣器，这样可以通过脉冲的频率控制蜂鸣器和发光二极管断续工作，三极管用NPN型9013三极管电路如图六；控制Q2的低频率方波我们用NE555产生，当Q1接受到来至前端的信号时Q1、Q2同时导通在Q1的E级产生一个高电平驱动后级报警电路；（图六：两个三极管构成的与门）3.6基于RC的延时电路为了实现电路可以延时10s通过RC延时电路实现电路如图；当

7、电路接收到来至前端的输入信号时为电容充电。当没有信号时电容通过R14和后级电路放电实现延时延时总时间T=1/2πRC通过调节滑动变阻器阻值可以调节电阻和后级电路放电时间实现延时调节。（图七：RC延时电路）三.设计的具体实现1．系统概述本方案通过Ne555产生一个频率为15kHZ的脉冲驱动三极管使三极管工作在开关状态，三极管将导通电流放大以后驱动红外发射管工作。红外发射管发射的15K频率的光。红外接收管接收由物体反射的发射管发射的光。接收红外光接收管导通在后级产生一个导通信号。这个信号幅值较小、有不是15K的干扰。通过滤波、放大电路以后得到一个比较大的信号干

8、扰小能够放应出信号是否接收。之后进行比较进一步滤除干扰带来的小信号