《光控防盜報(bào)警器》word版

1、.摘 要紅外線發(fā)射電路的功能是利用紅外線發(fā)光二極管發(fā)射光脈沖，從而實(shí)現(xiàn)電路對(duì)人或物體的感應(yīng)。紅外線接收電路的功能是利用光敏元件接收發(fā)射出來(lái)的光脈沖，并且將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行放大。聲光報(bào)警電路的功能是當(dāng)有人體或物體接近防盜報(bào)警電路時(shí)，通過(guò)聲音和顯示信號(hào)提示主人。時(shí)間延遲和自動(dòng)噴灑電路的功能是當(dāng)聲光報(bào)警一段時(shí)間之后自動(dòng)噴灑麻醉劑來(lái)保護(hù)財(cái)產(chǎn)。電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電壓，該電路也可采用電池供電，但需要注意的問(wèn)題是選擇合適電池的指標(biāo)參數(shù)與電路相匹配。關(guān)鍵詞 防盜報(bào)警/紅外線/555定時(shí)器/ LM567鎖相環(huán)頻率解碼器目 錄第一章 光電報(bào)警電路的應(yīng)用3第二章 電路的組成及

2、其原理4第一節(jié) 設(shè)計(jì)要求4 第二節(jié) 簡(jiǎn)易光電報(bào)警電路的結(jié)構(gòu)模塊圖4 第三節(jié) 工作原理 5 一、電源電路5 二、紅外發(fā)射電路6 三、紅外接收電路7 四、選頻電路7 五、聲光報(bào)警電路8 六、時(shí)間延遲及麻醉噴射電路9第三章 主要器件使用說(shuō)明11第一節(jié) 555定時(shí)器11一、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能11二、555的功能描述12三、555的應(yīng)用13四、555管腳圖14第二節(jié) LM56714一、LM567管腳功能14二、LM567內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理 15第三節(jié) 繼電器17第四章 個(gè)人總結(jié)18參考文獻(xiàn)21附錄21附錄1簡(jiǎn)易光控防盜報(bào)警電路總圖22附錄2元件參數(shù)列表23第一章 光電報(bào)警電路的應(yīng)用隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步,人

3、們對(duì)自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不時(shí)刻留意那些不速之客。所以作為新一代的智能家居安全防盜報(bào)警器系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，并日益受到廣泛的重視和運(yùn)用。另外，為了進(jìn)一步規(guī)范住宅小區(qū)智能化建設(shè)，建設(shè)部特別制定了智能小區(qū)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，按照其要求智能小區(qū)中必須具有安全防范、信息管理、物業(yè)管理和信息網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)。因此小區(qū)安全防范系統(tǒng)建設(shè)已逐漸納入許多小區(qū)建設(shè)的必備項(xiàng)目中了。以深圳為例，幾乎所有新建的住宅樓盤都預(yù)裝了防盜系統(tǒng)，并禁止安裝防盜網(wǎng)，而上海、廣州、溫州、南昌等地更是花費(fèi)重金拆除了防盜網(wǎng)，其防盜功能則必須由電子防盜系統(tǒng)來(lái)完成。因此，家庭安防系統(tǒng)必將有很大的發(fā)展，并且也將從北京、

4、上海、廣東等發(fā)達(dá)城市向內(nèi)地蔓延開來(lái)，形成一個(gè)全新的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。第二章 電路的組成及其原理第一節(jié) 設(shè)計(jì)要求1.要求電路能夠通過(guò)感應(yīng)裝置，檢測(cè)出是有物體接近所要保護(hù)的財(cái)產(chǎn)。2.要求電路當(dāng)判定有物體接近時(shí)，能過(guò)通過(guò)聲光形式報(bào)警。3.要求電路當(dāng)發(fā)出警報(bào)一段時(shí)間T后，能夠自動(dòng)噴灑出麻醉劑。4.要求電路可以根據(jù)需要，調(diào)節(jié)噴灑出麻醉劑的等待時(shí)間T。第二節(jié) 簡(jiǎn)易光電報(bào)警電路模塊圖簡(jiǎn)易光控防盜報(bào)警電路的總體框架圖如圖1所示。它由紅外線發(fā)射電路、紅外線接收電路，選頻及聲光報(bào)警電路、時(shí)間延遲電路，自動(dòng)噴灑麻醉劑電路和電源電路6部分構(gòu)成的。選頻及聲光報(bào)警電路時(shí)間延遲和自動(dòng)噴灑電路紅外線接收電路紅外線發(fā)射電路電源電路圖1

5、 簡(jiǎn)易光控報(bào)警防盜報(bào)警電路的總體框圖紅外線發(fā)射電路的功能是利用紅外線發(fā)光二極管發(fā)射光脈沖，從而實(shí)現(xiàn)電路對(duì)人體或物體的感應(yīng)。紅外線接收電路的功能是利用光敏元件接收發(fā)射出來(lái)的光脈沖，并且將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行放大。聲光報(bào)警電路的功能是當(dāng)有人體或物體接近防盜報(bào)警電路時(shí)，通過(guò)聲音和顯示信號(hào)提示主人。時(shí)間延遲和自動(dòng)噴灑電路的功能是當(dāng)聲光報(bào)警一段時(shí)間之后自動(dòng)噴灑麻醉劑來(lái)保護(hù)財(cái)產(chǎn)。電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電壓，該電路也可采用電池供電，但需要注意的問(wèn)題是選擇合適電池的指標(biāo)參數(shù)與電路相匹配。第三節(jié) 工作原理一、 電源電路圖2電源供電電路電源電路的設(shè)計(jì)可以采用兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：第一種方

6、法是采用電池供電，但需要注意的問(wèn)題是選擇合適電池的指標(biāo)參數(shù)與電路相匹配；第二種方法就是采用上圖所示電路。電路直接從電網(wǎng)供電，通過(guò)變壓器電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路將電網(wǎng)中的220V交流電轉(zhuǎn)換為+12V和+5V的直流電壓。電路中的變壓器采用常規(guī)的鐵心變壓器，整流電路采用二極管橋式整流電路，C3、C5、C4、C6、C7、C8和C6完成濾波功能，穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓集成芯片LM7812和LM7805來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中+5V電源主要用來(lái)給LM567芯片供電。二、 紅外發(fā)射電路圖3 紅外發(fā)射電路雙束紅外線發(fā)射電路（如圖）：由一塊時(shí)基集成電路NE555及其外圍阻容元件構(gòu)成一多諧振蕩器，頻率f1.443/（

7、R12R）×C1，本電路設(shè)在1400Hz左右。合上開關(guān)SA，發(fā)射器就發(fā)射出兩束相距10cm的調(diào)制紅外線，照射在紅外接收管上，作為報(bào)警的信號(hào)源。但是考慮到實(shí)際中電源開啟后防止人未離開就發(fā)生誤報(bào)警，在復(fù)位端加一個(gè)延時(shí)復(fù)位電路。電源開啟一段時(shí)間后對(duì)電容C9充電充滿后4端復(fù)位，電路起振。三、 紅外接收電路圖4紅外接收電路信號(hào)接收處理上（如圖）：兩只光電接收管分別接收一束紅外光，并將其轉(zhuǎn)化為相同頻率的信號(hào)電壓，經(jīng)過(guò)紅外線經(jīng)兩個(gè)三極管組成的全頻放大電路放大后送入鎖相環(huán)頻率解碼集成電路LM567進(jìn)行選頻。四、 選頻電路圖5 選頻電路選頻電路主要由鎖相環(huán)頻率解碼器LM567及相關(guān)元件組成，其中心頻率

8、f1/1.1RNCN，改變RN或者CN的數(shù)值,可使中心頻率改變.當(dāng)外加在LM567第3引腳上的外來(lái)信號(hào)頻率與選頻電路的中心頻率一致時(shí),LM567第8引腳便呈低電平,當(dāng)外來(lái)信號(hào)與中心頻率不一致時(shí)，8引腳置高電平。五、 聲光報(bào)警電路圖6 聲光報(bào)警電路聲光報(bào)警電路（如圖四），它主要由多諧振蕩電路、音頻振蕩電路及穩(wěn)壓電路組成。當(dāng)紅外發(fā)射電路發(fā)射出的兩束紅外線同時(shí)被遮斷時(shí)，接收選頻電路失去與中心頻率相一致的外來(lái)信號(hào)，LM567第8引腳立即跳變?yōu)楦唠娖剑?55芯片被置位導(dǎo)通，555開始振蕩，發(fā)光二極管LED點(diǎn)亮并開始閃爍，揚(yáng)聲器發(fā)出類似警車笛聲這樣做的目的是對(duì)歹徒有一定的震懾作用，將其嚇走。如果只有一束紅

9、外線被遮斷或兩束紅外線非同時(shí)被遮斷，則該報(bào)警電路不會(huì)報(bào)警，因此可防止小動(dòng)物闖入警戒范圍內(nèi)而引起的誤報(bào)警，提高了其可靠性。六、 時(shí)間延遲及麻醉噴射電路圖7時(shí)間延遲及麻醉噴射電路圖五中，由NE555組成的左半部電路為時(shí)間延遲電路。該電路主要由兩部分組成：一是整流和濾波電路；二是由NE555集成電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路。前端電路的輸出電壓V1首先經(jīng)過(guò)二極管D5和D6整流，再經(jīng)過(guò)電容C1濾波，則在NE555集成電路的TREG端產(chǎn)生了觸發(fā)電平信號(hào)。當(dāng)接收到紅外線脈沖時(shí)，前端電路輸出電壓V1經(jīng)由整流和濾波在TRIG端產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)，由NE555集成電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路特性可知，輸出端Q輸出低電平；當(dāng)由于人

10、體或者物體的阻隔，沒(méi)有接收到紅外線脈沖時(shí)，前端電路沒(méi)有輸出電壓V1，則TRIG端輸入為零，單穩(wěn)態(tài)電路接收到觸發(fā)信號(hào)，輸出端Q輸出為高電平并保持一段時(shí)間。延遲時(shí)間由可變電阻R2和電容C2的數(shù)值決定，通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻的大小，可以改變延遲時(shí)間的長(zhǎng)短，以適合不同場(chǎng)合的應(yīng)用。該圖的右半部分為麻醉劑開關(guān)電路。由于電磁閥通過(guò)的是大電流、在功率，而直流電源一般無(wú)法提供很大的電流和功率，因此電磁閥需要交流供電，從而電路中的開關(guān)需要采用繼電器電路。而一般NE555集成電路的輸出電流無(wú)法驅(qū)動(dòng)繼電器，因此需要加入電流放大電路。由在極管構(gòu)成的電流放大電路是一種比較典型和簡(jiǎn)單的電路，其中R10為限流電阻，防止輸入電流過(guò)大

11、燒毀在極管。Q4為共發(fā)射極電路，當(dāng)輸出端Q為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通飽和，將輸入電流放大 倍；當(dāng)輸出端Q輸出低電平時(shí)，三極管截止，無(wú)電流通過(guò)。繼電器連接Q5的集電極，當(dāng)有電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，開關(guān)吸合，電磁閥通電，麻醉劑噴灑出；當(dāng)無(wú)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，開關(guān)斷開，電磁閥不通電，沒(méi)有麻醉劑噴灑出，同時(shí)在繼電器兩端并聯(lián)一個(gè)二極管實(shí)現(xiàn)保護(hù)。第三章 主要器件的使用說(shuō)明第一節(jié) 555定時(shí)器一、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能555定時(shí)器電路是一塊介于模與數(shù)字電路的一種混合電路，由于這種特殊的地位，故555定時(shí)電路在報(bào)警電路、控制電路得到了廣泛的應(yīng)用。以下圖為555的內(nèi)部電路，從圖上可以看出，其僅有兩個(gè)比較器、一個(gè)觸發(fā)器、一個(gè)倒相器、放電管和

12、幾個(gè)電阻構(gòu)成，由于比較器電路是一個(gè)模擬器，而觸發(fā)器電路為數(shù)字電路，故其為混合器件。圖8 555內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖555為一8腳封裝的器件，其各引腳的名稱和作用如下：1腳GND,接地腳2腳TL,低電平觸發(fā)端3腳Q,電路的輸出端4腳/RD,復(fù)位端，低電平有效5腳V_C,電壓控制端6腳TH,閾值輸入端7腳DIS，放電端8腳VCC,電源電壓端，其電壓范圍為：318V二、555的功能描述上圖中當(dāng)V_C不外接電壓時(shí)，三個(gè)電阻對(duì)電源電壓進(jìn)行分壓，每個(gè)電阻上的壓降為1/3VCC,則兩個(gè)比較器的同相端的輸出電壓分別為：1/3CC,2/3VCC。從圖上可以看出，其555的工作可分為以下3種情況加以討論：1.當(dāng)觸發(fā)輸

13、入端TL輸入電壓低于1/3VCC而閾值輸入端電壓大于2/3VCC時(shí),其下面比較器輸出為高電平，觸發(fā)器輸出高電平；2.當(dāng)觸發(fā)輸入端TL輸入電壓高于1/3VCC，而閾值輸入端電壓小于2/3VCC時(shí),其兩個(gè)比較器輸出皆為低電平，觸發(fā)器輸出保持不變；3.當(dāng)觸發(fā)輸入端TL輸入電壓高于1/3VCC而閾值輸入端電壓大于2/3VCC時(shí),其上面比較器輸出為高電平，觸發(fā)器輸出低電平。詳細(xì)情況見以下表格：輸入輸出THTL/RDQ放電管狀態(tài)××00導(dǎo)通2/3VCC1/3VCC10導(dǎo)通2/3VCC1/3VCC1保持不變保持不變2/3VCC1/3VCC10導(dǎo)通2/3VCC1/3VCC11截止表1 55

14、5的內(nèi)部觸發(fā)電平表格三、555的應(yīng)用1、單穩(wěn)類電路 作用：定延時(shí)，消抖動(dòng)，分（倍）頻，脈沖輸出，速率檢測(cè)等。 2、雙穩(wěn)類電路 作用：比較器，鎖存器，反相器，方波輸出及整形等。 3、無(wú)穩(wěn)類電路 作用：方波輸出 ，電源變換，音響報(bào)警，玩具，電控測(cè)量，定時(shí)等。四、555管腳圖圖9 555外部引腳圖第二節(jié) LM567一、LM567管腳功能IC2是LM567。LM567是一片鎖相環(huán)電路，采用8腳雙列直插塑封。其、腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率f2，f21/1.1RC。其、腳通常分別通過(guò)一個(gè)電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級(jí)低通濾波網(wǎng)絡(luò)。腳所接電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，

15、環(huán)路帶寬越窄。腳所接電容的容量應(yīng)至少是腳電容的2倍。腳是輸入端，要求輸入信號(hào)25mV。腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個(gè)集電極開路的三極管，允許最大灌電流為100mA。LM567的工作電壓為4.759V，工作頻率從直流到500kHz，靜態(tài)工作電流約8mA。LM567的內(nèi)部電路及詳細(xì)工作過(guò)程非常復(fù)雜，這里僅將其基本功能概述如下：當(dāng)LM567的腳輸入幅度25mV、頻率在其帶寬內(nèi)的信號(hào)時(shí)，腳由高電平變成低電平，腳輸出經(jīng)頻率/電壓變換的調(diào)制信號(hào)；如果在器件的腳輸入音頻信號(hào)，則在腳輸出受腳輸入調(diào)制信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻方波信號(hào)。在圖4的電路中我們僅利用了LM567接收到相同頻率的載波信號(hào)后腳電壓由高變低這一特性，來(lái)形

16、成對(duì)控制對(duì)象的控制二、LM567內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理 LM567為8腳直插式封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳定義及外圍元件連接方法如以下圖所示。 LM567內(nèi)部包含了兩個(gè)鑒相器PD1及PD2、放大器AMP、電壓控制振蕩器VCO等單元電路。鑒相器PD1、PD2均采用雙平衡模擬乘法器電路，在輸入小信號(hào)情況下(約幾十mV)，其輸出為正弦鑒相特性，而在輸入大信號(hào)情況下(幾百mV以上)，其輸出轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性(三角)鑒相特性。鎖相環(huán)路輸出信號(hào)由電壓控制振蕩器VCO產(chǎn)生，電壓控制振蕩器的自由振蕩頻率(即無(wú)外加控制電壓時(shí)的振蕩頻率)與外接定時(shí)元件RTCT的關(guān)系式為： f01/1.1RTCT。圖10 LM567內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖選用適

17、當(dāng)?shù)亩〞r(shí)元件，可使LM567的振蕩頻率在0.01Hz500kHz范圍內(nèi)連續(xù)變化。電路工作時(shí)，輸入信號(hào)在鑒相器PD1中與VCO的輸出信號(hào)鑒相，相差信號(hào)經(jīng)濾波回路濾波后，成為與相差成一定比例的電壓信號(hào)，用于控制VOC輸出頻率f0跟蹤輸入信號(hào)的相位變化。若輸入信號(hào)頻率落在鎖相環(huán)路的捕獲帶內(nèi)，則環(huán)路鎖定，在振蕩器輸出頻率與輸入頻率相同時(shí)，二者之間只有一定相位差而無(wú)頻率差。 環(huán)路用于FM信號(hào)解調(diào)時(shí)，腳2輸出的經(jīng)過(guò)濾波后的相差信號(hào)可作為FM解調(diào)信號(hào)的輸出，而當(dāng)環(huán)路用于單音解調(diào)時(shí)，電路則利用PD2輸出的相差信號(hào)。 PD2的工作方式與PD1略有不同，它是利用壓控振蕩器輸出的信號(hào)f0經(jīng)90°移相后再與

18、輸入信號(hào)進(jìn)行鑒相，是一正交鑒相器。在環(huán)路鎖定情況下，PD2的兩個(gè)輸入信號(hào)在相位上相差約為90°，因而PD2的輸出電壓達(dá)到其輸出范圍內(nèi)的最大值，再經(jīng)運(yùn)算放大器AMP反相，在其輸出端輸出一個(gè)低電平。AMP的輸出端為OC輸出方式，低電平輸出時(shí)可吸收最大100mA的輸出電流。該端口的低電平輸出信號(hào)除可由上拉電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)以與TTL或CMOS接口電路相匹配外，還可直接驅(qū)動(dòng)LED及小型繼電器等較大負(fù)載。LM567的電氣參數(shù)如表1所列。值得一提的是，接在2腳的環(huán)路濾波電容C2與內(nèi)部電阻一道構(gòu)成鎖相環(huán)路的RC積分濾波器，該濾波器時(shí)間常數(shù)的大小在很大程度上決定了鎖相環(huán)路的環(huán)路帶寬BW的大小。當(dāng)BW

19、較大時(shí)，捕獲范圍大而穩(wěn)定性差。減小BW則正好相反，其穩(wěn)定性較好而捕獲范圍變小。LM567的環(huán)路帶寬BW可由下式計(jì)算： BW=1070(Vif0C2)1/2 ，式中，Vi為輸入信號(hào)的幅值(rms) ，C2為濾波電容的容量(單位為F) 。實(shí)際上，由上式計(jì)算得出的并不是環(huán)路帶寬BW的實(shí)際值，而是環(huán)路帶寬BW與環(huán)路中心頻率f0的百分比，其值再乘上100才是鎖相環(huán)路的實(shí)際捕獲帶寬。實(shí)際應(yīng)用中調(diào)整C2的大小可使BW在04范圍內(nèi)變化。BW寬度與f0C2乘積之間的關(guān)系如圖2。LM567在正常工作時(shí)的最小輸入信號(hào)為20mV。當(dāng)用于單音解碼時(shí)，其工作特性為：當(dāng)LM567信號(hào)輸入端加入幅度為20mV以上的交流信號(hào)且頻率落入f0±BW范圍內(nèi)時(shí)，輸出端輸出一個(gè)低電平的檢測(cè)信號(hào)，這就是所謂的“頻率繼電器”特性。利用這一特性，LM567可廣泛應(yīng)用于各種低頻單一頻率信號(hào)的解碼。 第三節(jié) 繼電器繼電器是一種用途廣泛的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品，如空調(diào)器、彩電、冰箱、洗衣機(jī)等；也應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制和儀表。在電子元器件中，繼電器一般被認(rèn)為是一種最不可靠的電子元件，在整機(jī)可靠性設(shè)計(jì)中，把繼電器、電位器、可調(diào)電感器及可變電容器列為建議不用或少用的元件。 但