红外报警电路设计报告.doc

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1、.信息工程大学应用电子设计课题名称:红外报警电路设计学院:光电学院专业班级:电科131学生:林静学号:2013031030指导教师:王建波完成时间:2016.01.09报告成绩:评阅教师..红外报警电路设计报告一.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>40cm;(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).能够“记忆”报警次数并可

2、以通过按键查询。备注:可使用红外对管。二.方案选择及电路的工作原理方案一:使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后会产生一个高电平输出,来触发后续报警电路。但是由于外界红外干扰因素较多,导致红外接收头误工作,进而使电路误报警,因此避免误报警是难点;方案二: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。孤儿需要对接收信号进行滤波、放大和整形。采用运算放大器进行信号放大、滤波、整形电路的设计对我们来说比较熟悉,电路调试难度不高,

3、只是运放电路结构略显复杂。方案选择:综合各方案考虑,因个人能力有限,故选择设计实施较简单的方案二三.单元电路设计计算与元器件的选择1.红外发射管发射电路..主要利用电容C2的充放电过程实现断续功能。当其两端电压小于1/3VCC时放电管截止。大于2/3VCC时开始放电;降至1/3时又开始充电,电路震荡产生矩形脉冲。震荡周期T=0.7(R8+2R12)*C2;振荡频率=1/T;占空比q=(R8+R12)/(R8+2R12)=66.7%元器件选择:定时器芯片NE555;电容C2用1uF,C3用1uF;红外二极管D1;三极管Q12N3

4、904;电阻R81K、R91K、R121K、R131K。2.信号放大电路LM358反向比例放大器放大倍数N=-R22/R25;R25为100Ω滑变,故放大倍数可适当调节。3.比较电路..使用LM358运算放大器,因为延时系统采用的是NE555单稳态触发器(低电平触发);当反向端输入小于同向端输入,高电平输出;反之输出低电平。4.延时电路为实现10~15s的延时要求,依然使用NE555单稳态触发器。6,7脚接电容C6,当2脚输入低电平时启动电路并开始工作;电路定时时间T=1.1(R17*C6)。5.振荡电路..原理与发射电路基本

5、相同(利用NE555实现断续),电路在工作状态下,电容C8的在电压1/3VCC和2/3VCC间反复充放电,得到一个连续的震荡脉冲,脉冲宽度TL≈0.7R24*C8,由放电时间决定;TH=0.7(R18+R24)*C8,由充电时间决定;脉冲周期T≈TL+TH。6.计数电路使用CD40110芯片(十进制可逆计数器,译码,锁存,驱动),具有加减计数,计数器状态锁存,七段显示译码输出等功能。共阴数码管指八段数码管的八段发光二极管的阴极都连在一起(共阳同理)。..一.设计的具体实现1.系统概述红外发射电路(NE555产生方波信号)滤波电

6、路红外接收电路信号放大电路延时电路信号比较电路报警电路(LED灯+蜂鸣器)震荡电路计数电路(数码管显示)系统示意框图设计方案条理清晰,尽量简单又保证完整性。工作原理:电路接通电源后正常工作时,红外发射电路产生并发射连续的红外光,红外对管并排设置,此时红外接收管无法接受到来自发射管的信号,接收电路自己产生一个很小的信号,经过放大依旧小于比较器的门限电压,比较器输出高电平,NE555触发器不工作,后续电路也无法工作。当有物体出现在红外对管的有效反应区域时,红外发射管发射出的红外信号经物体反射被接收管接收,接收电路产生一个大信号,经

7、放大电路放大后电压高于比较器门限电压,比较器输出一个低电平,触发NE555延时电路,后续电路产生作用。报警电路工作并产生报警信号,计数电路被触发并记录一次数据。报警持续十秒后,若物体脱离红外对管有效反应区域,则报警停止,否则电路将再次工作并触发报警,计数电路再次记录数据。2. 单元电路设计、仿真与分析2.1.发射电路选择NE555振荡电路,产生一个频率和占空比可调的方波脉冲,以驱动三极管使其工作在开关状态,增大驱动电流可提高发射功率。详细参数及计算第三部分已介绍。..仿真如下图所示:发射电路仿真输出信号图:2.2信号放大电路.

8、.通过LM358的运算设计进行反向比例放大;具体参数计算见第三节。电路仿真如下图:产生图像如图所示:3.3振荡电路..使用NE555振荡器实现断续功能,具体参数计算见第三节。电路仿真如下图:产生波形图如下图:..蜂鸣器仿真工作时电压:3.电路的安装与调试在制作PCB图时,因为

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