硬件課程設(shè)計(jì)紅外聲光報(bào)警器

電子信息工程學(xué)院電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)室課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：紅外聲光報(bào)警器指導(dǎo)教師：陳家鳳年級：專業(yè)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：年月日課程設(shè)計(jì)報(bào)告書1、功能與技術(shù)指標(biāo)：利用光電器件及外圍電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)光電報(bào)警。主要包括發(fā)光電路、驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)接收及處理電路、報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。光電報(bào)警系統(tǒng)采用紅外發(fā)光管組成發(fā)射系統(tǒng)，在發(fā)射和接收系統(tǒng)之間設(shè)置紅外光束警戒線，當(dāng)警戒線被阻斷時(shí)，接收系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。紅外報(bào)警電路的主要技術(shù)指標(biāo)是監(jiān)視范圍或監(jiān)視距離；另一個(gè)重要參數(shù)是探測器的響應(yīng)波段。原理框圖：報(bào)警電路紅外發(fā)射電路調(diào)制電源報(bào)警電路紅外發(fā)射電路調(diào)制電源驅(qū)動(dòng)電路紅外接收電路電路圖

4、安裝調(diào)試本次硬件課程設(shè)計(jì)的安裝調(diào)試分為兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段利用面包板搭建電路進(jìn)行功能測試，第二階段進(jìn)行電路板的設(shè)計(jì)和焊接。其中，第一階段面包板電路的搭建和功能測試用時(shí)四個(gè)星期，分兩塊面包板搭建以方便測量紅外報(bào)警器監(jiān)視距離，一塊搭建紅外發(fā)射電路，另一塊紅外接收電路、驅(qū)動(dòng)電路及報(bào)警電路。利用插線連接各個(gè)元器件及芯片，通過示波器觀測555芯片輸出波形并計(jì)算其占空比、頻率等參數(shù)，完成紅外發(fā)射電路的搭建和調(diào)試。利用紅外接收管接收紅外信號(hào)，通過發(fā)光二極管的暗亮變化及繼電器的動(dòng)作判斷紅外接收管是否正常工作。音樂芯片CK9561通過音頻放大器LM386連接揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲。通過繼電器的動(dòng)作控制音樂芯片的通斷從而控制報(bào)警。最終達(dá)到當(dāng)紅外收發(fā)對管被阻斷時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警。第二階段將調(diào)試好的電路焊接在PCB板上，保證各個(gè)模塊線路的正確連通，各焊點(diǎn)不產(chǎn)生虛焊，漏焊情況。最后，連接5V直流電源實(shí)際檢測是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5、設(shè)計(jì)方案與方案比較5.1紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)方案 方案一：輸入信號(hào)采用555產(chǎn)生調(diào)制波紅外發(fā)射電路由電阻R0、R1、R2、R3,電容C1、C2，保護(hù)二極管D1，紅外發(fā)射管D2，三極管T1及555芯片組成，電路圖如下。通過555產(chǎn)生方波脈沖信號(hào)，使三極管反復(fù)通斷，紅外發(fā)光二極管經(jīng)上拉電阻接5V直流電壓使其工作于脈沖狀態(tài)，產(chǎn)生調(diào)制光。方案二：直接接5V直流電源電路圖如下，電路由紅外發(fā)光二極管D，電阻R組成，電路簡單。通過比較，方案一采用調(diào)制波輸入信號(hào)產(chǎn)生調(diào)制光，增加了紅外線的控制距離。調(diào)制光的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比，只需提高峰值Ip，就能增加紅外光的發(fā)射距離，監(jiān)視范圍可調(diào)。方案二直接采用直流電源，發(fā)射距離有限且不能調(diào)節(jié)。因此，本次設(shè)計(jì)采用方案一作為紅外信號(hào)發(fā)射電路。6、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算6.1紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)紅外發(fā)射電路由電阻R0、R1、R2、R3,電容C1、C2，保護(hù)二極管D1，紅外發(fā)射管D2，三極管T1及555芯片組成，電路圖如下。通過555產(chǎn)生方波脈沖信號(hào)，使三極管反復(fù)通斷，紅外發(fā)光二極管經(jīng)上拉電阻接5V直流電壓使其工作于脈沖狀態(tài)，產(chǎn)生調(diào)制光。參數(shù)計(jì)算：Tw1=Tw2=周期T=Tw1+Tw2==106us占空比q=頻率=9.4kHZ據(jù)測量其發(fā)生有效距離達(dá)到10cm。6.2紅外接收電路紅外接收電路由紅外接收管D3，電阻R4、R5、R6、R6、R11，發(fā)光二極管D4，保護(hù)二極管D5，三極管T2和繼電器U2組成。其中，紅外接收管在反壓下受到光照而產(chǎn)生光電流，照度一定時(shí)能可等效成恒流源，使三極管導(dǎo)通。繼電器的撥動(dòng)電壓為3.75V，釋放電壓為0.5V。當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，B,E極之間電壓約為0.7V，繼電器兩端電壓大于3.75V，繼電器動(dòng)作。當(dāng)無光照時(shí)，紅外接收管截止，三極管截止。有很小的電流經(jīng)過繼電器，其電壓小于0.5V，繼電器釋放。繼電器內(nèi)部具有線圈的結(jié)構(gòu)，所以它在斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓過大的反向電動(dòng)勢，會(huì)擊穿繼電器的驅(qū)動(dòng)三極管T2，為此要在繼電器驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)計(jì)二極管保護(hù)電路，以保護(hù)繼電器驅(qū)動(dòng)三極管T2。6.3驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路由音樂芯片集成電路，LM386驅(qū)動(dòng)電路組成。圖1為音樂芯片集成電路。圖2為LM386驅(qū)動(dòng)電路。圖1音樂芯片集成電路圖圖2LM386驅(qū)動(dòng)電路圖7、測試分析通過Multisim仿真軟件對555組成多謝振蕩器產(chǎn)生脈沖波進(jìn)行仿真，其仿真電路圖如下所示。其周期為92.833us。實(shí)際電路測量結(jié)果為，周期=98.07us，頻率=10.2kHz，占空比約為0.6。仿真測試結(jié)果略有偏差，在設(shè)置時(shí)電阻自身存在2%偏差。在誤差允許范圍內(nèi)可認(rèn)為測量結(jié)果與理論值相等，實(shí)際測量波形如下。8、小結(jié)通過本次的硬件課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多書本上沒有的知