传感器技术课程设计-抽屉防盗自动报警器.doc

成绩评定： 传感器技术 课程设计 题 目 抽屉防盗自动报警器 摘要 报警器的应用非常广泛。报警器可用于仓库、住宅等地方的防盗报警。在汽车、摩托车、仓库大门、以及家庭保安系统中，几乎无一例外地都使用了报警器电路。在没有人在的情况下它可以自动的完成报警任务，有效地防止盗窃的发生，使个人财产免受损失。光电二极管制作的抽屉防盗报警器具有简单、方便、灵活性强、电路容易实现等特点，一量出现偷盗，通过扬声器发出警报，达到报警作用。 光电报警系统是一种重要的监视系统，目前种类已经很多。有对飞机导弹等军事目标入侵进行的报警系统，也有对机场、重要设施或危禁区域防范进行报警的系统，也有也有在生产过程监控装置里进行监督控制的报警系统，随着科学技术的发展，越来越多的报警系统深入到人们的日常生活工作中，目前大量采用的信号报警装置就是闪光信号装置。闪光信号报警器接受来自现场仪表和其它盘装、架装仪表的越限接点信号发出声音及灯光报警信号以引起操作人员警觉并及时采取措施确保安全。目前，闪光信号报警器也是多种多样，基于光敏电阻的闪光报警器就是其中一种，这种闪光报警器主要是由光敏电阻组成，利用光敏电阻的特性来完成它的闪光报警功能，确保人们生命财产安全。关键字：报警器 光敏二极管 发光二极管 一 、设计目的1二、设计任务与要求12.1设计任务12.2设计要求2三、设计步骤及原理分析33.1设计方法53.2设计步骤63.3设计原理分析9四、课程设计小结与体会12五、参考文献1310一设计目的1、了解有关传感器的基础知识；2、加深对电子电路方面知识的理解；3、能够熟悉传感器的检测以及应用电路。4、加深对于光电元件的了解，学会应用光电元件进行实际检测和应用。二、设计任务与要求2.1设计任务 光电报警系统是一种重要的监视系统，目前种类已经很多。有对飞机导弹等军事目标入侵进行的报警系统，也有对机场、重要设施或危禁区域防范进行报警的系统，也有也有在生产过程监控装置里进行监督控制的报警系统，随着科学技术的发展，越来越多的报警系统深入到人们的日常生活工作中，目前大量采用的信号报警装置就是闪光信号装置。闪光信号报警器接受来自现场仪表和其它盘装、架装仪表的越限接点信号发出声音及灯光报警信号以引起操作人员警觉并及时采取措施确保安全。目前，闪光信号报警器也是多种多样，基于光敏电阻的闪光报警器就是其中一种，这种闪光报警器主要是由光敏电阻组成，利用光敏电阻的特性来完成它的闪光报警功能，确保人们生命财产安全。在当今高速发展的社会中，入室盗窃率的不断提高。家，学校宿舍，办公室的财产安全存在很多的隐患，当家中无人或仅有老人孩子在家或者在家熟睡，必须确保家庭成员和财产的安全。众多住宅小区，学校宿舍，办公室的安防主要是依靠安装防盗门、防盗窗以及人工防范来实现的。这样不仅有碍美观，而且还不能有效地防止小偷的侵入，而光电报警器就可很好解决这个问题。并且本人在高中时目睹了教师办公室的防盗网被锯开，电脑及贵重物品丢失的情况，所以从这件事切身地认识到了传统防盗措施是远远不够的，现在可以在窗户和门上安上这种光电报警器，这样可以更有效地防盗，并且还可以通过无线主机，实现远程监控，减少不少物力和财力，它可广泛地应用于智能化小区宿舍，办公室，金融部门的储蓄网点写字楼仓库企事业单位等分散营业场所的安全防范中。 2.2设计要求 1、 利用光电元件设计抽屉防盗报警器系统2、 通过设定，在别人打开抽屉时报警器便会报警3、选择合适的光电元件并说明选用理由三、设计步骤及原理分析传感器是指能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成。传感器的原理有各种各样，光电式传感器，是将光通量转化为电量的一种传感器，光电式传感器的基础是光电转换元件的光电效应。由于光电测量方法灵活多样，可测参数多众多，一般情况下具有非接触、高精度、高变率、高可靠性和反应快等特点，加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器的内容及其丰富，在检测和控制领域中得到广泛的应用。3.1设计方法本课程设计就是用发光电器件发光二极管和光敏二极管组成防盗电路。发光二极管和光敏二极管组成一类似开关作用，再通过一发光二极管和蜂鸣器发出警告。 设计电路应包括两部分：硬件电路和软件模拟。其中，硬件电路又包括调制电路，发光电路，接收电路，放大电路和报警电路。如下： 调制电路 发光管 光电管 放大电路 报警电路 要求： 根据光电式传感器的工作原理，设计一种防盗电路装置。利用光敏二极管代替开关，衔接报警电路。要求正常情况下，三极管不导通；小偷侵入时，光敏二极管接收不到光，不导通，三极管导通驱动报警电路，二极管发光，蜂鸣器鸣叫。总电路应包括与传感器元件相接的调制电路、放大电路和报警电路。 3.2设计步骤 发光电路和接收电路都用同一个调制电路来启动，可以通过延长导线来使延长发光二极管和光敏二极管的距离，可以保证系统在一定器件的条件下作用距离较远。 原件清单元件名称类别数目音频集成功放LM386LM386N-31定时器NE555P1电阻R0/R72002电阻R1/R31K2电阻R2201电阻R410K1电阻R5500K1电阻R62001电容C1100nF1电容C20.01F1耦合电容C3100F1发光二极管DS11光敏二极管DS22发光二极管DS31三极管90141蜂鸣器LS1BUZZER1直流电源VCC1接地元件2导线若干 用NE555组成的多谐振荡器作为调制电源组成如下的调制电源电路，再接上发光二极管和限流电阻，组成发射电路，原理图如图1： 图1 555发射电路 接收电路接收电路跟发射电路类似，用光敏二极管代替发光二极管并充当开关的作用。正常情况下，发光二极管和光敏二极管对应，光敏二极管接到光线导通，输出高电平，光敏管接收不到光，不导通，输出低电平。 放大电路利用LM386锁相集成电路对光敏管的信号进行放大。如下图所示：图2 LM386锁相集成电路3接信号输入，5是信号输出后接报警电路。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点。LM386内部电路原理图如图所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。 第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。 引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。 图3报警电路 报警电路用一个三极管来导通。正常情况下，三极管不导通，报警电路不同。当接到检测低电平信号，即有外人打开时，三极管导通驱动报警电路，二极管发光，蜂鸣器鸣叫。其电路图如下： 图4报警电路根据各部分功能电路，用PROTEL画出电路图进行仿真，得出总电路如下： 图5仿真电路图 3.3设计原理分析 仿真过程中，当按下开关时系统正常工作，防盗电路没驱动，没有警报信号。用打开开关来模拟小偷侵入，即光敏二极管光线被挡住，接收不到光，不导通，此时三极管导通，驱动报警电路，发光二极管发光，蜂鸣器鸣叫，实现报警功能，电路设计成功！四、课程设计小结与体会此次设计时,遇到许多问题：首先，在电路图的连接中,因为对于电路原理不很掌握，所以在连接时有时会连接错误。其次，对芯片某些引脚的功能了解的不够透彻,导致在设计电路时出现了接线错误。除此之外在对电阻电容的挑选上,有时会因阻值、容值的选择不当，而出现错误，从而使整个设计不够完美。但这些问题都即时的得以解决。 这周的课程设计，使我更进一步的了解了传感器原理的相关知识，加深了对各芯片的了解，初步达到了设计目的和要求。提升了自己的实际实践能力。明白了设计一个关于传感器测距方面的课题应从哪几方面入手。例如程序实现，芯片的选择和连接，芯片在电路中起到什么作用，以及如何起到这样的作用。此外也加强了我搜集资料和整理资料的能力，提高了自己动手分析问题、解决问题的能力。这些都对我以后的工作进行了即时的训练。并且在设计中遇到了许多问题，在对这些问题的解决上，也是对我个人能力的煅炼。而且这些问题的出现