红外线电子看门狗设计

光电检测技术与应用课程光电检测技术与应用课程 设计设计 题 目 红外线守门狗电路设计 组 长 彭艳涛 组 员 宫婷婷 阮炜 戴基海 专 业 电子科学与技术 班 级 112 班 指导教师 何恩节 2014 年 4 月 19 日 目录目录 CONTENTS 1 红外线电子狗报警器的介绍 前景及使用价值 1 1 1 红外线电子狗报警器的作用及使用价值 1 2 红外线电子狗报警器的发展前景 2 课程设计目的 1 3 设计总原理图 2 4 原理图使用元器件清单 3 5 红外线电子狗报警器实验原理简单介绍 3 6 红外线电子狗报警器发射电路原理及功能模块 4 7 红外线电子狗报警器接收报警电路原理及功能模块 5 8 红外线电子狗报警器解除报警原理及功能模块 6 9 课程设计总结 7 安徽科技学院 数理学院 第 0 页 1 红外线电子狗报警器的介绍红外线电子狗报警器的介绍 1 红外线电子狗报警器的作用及使用价值红外线电子狗报警器的作用及使用价值 随着社会经济的日益增长 铁门铁窗等已经给人们带来的安全 感越来越少 所以光电探测器在生活中的应用越来越广泛了 用此 作防盗报警装置 具有良好的隐蔽性 白天黑夜均可以应用 而且 抗干扰能力强 广泛应用于办公室 堆栈 商店 超市 小区以及 学校机房 2 红外线电子狗报警器的发展前景红外线电子狗报警器的发展前景 本设计就是为了满足现代化住宅防盗的需要而设计的家庭式电 子防盗系统 目前市面上也有压力触发式防盗报警器 开关电子防 盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器 但是这几种 报警器都存在一些缺点 本系统采用了红外传感器 它的制作简单 成本低 安装比较方便 而且防盗性能比较稳定 抗干扰能力强 灵敏度高 安全可靠 这种防盗器安装隐蔽 不易被盗贼发现 2 课程设计目的课程设计目的 1 掌握 光电检测技术与应用 这本书理论知识的实际应用 2 掌握红外线电子狗报警器的原理 进一步深入了解光电的基 础知识与应用 3 掌握对 multistim 以及其他编译软件的熟练使用方法 4 培养我们理论应用于实践以及独立思考 多种思维并存的能 力 第 1 页 5 培养我们小组成员团结合作 共同努力的精神 3 设计总原理图设计总原理图 第 2 页 4 原理图使用元器件清单原理图使用元器件清单 第 3 页 Switch 单掷双刀开关 8 个 J3 J10 Switch 单掷双刀开关 1 个 J2 滑动变阻器 10K 一个 R2 滑动变阻器 100K 两个 R4 R9 电阻 1K 5 个 R1 R3 R5 R8 R10 电阻 5K 一个 R6 电阻 100K 一个 R7 发光二极管两个 LED1 LED2 三极管 2N2222A 三个 Q1 Q2 Q3 接地符号三个 Power5V 三个 power VDD 12V 一个 与门 7408N 一个 U5A 或门 7432N 一个 U2A 非门 74LS04N 一个 U4A 电平触发器 74LS74D 一个 U3A 继电器 J2 一个 LED red 一个 8 位数值比较器 74LS85D 一个 5 红外线电子狗报警器实验原理简单介绍红外线电子狗报警器实验原理简单介绍 本次课程设计所设计的红外电子狗报警器为主动对射式 主要 由红外发射模块 红外接收模块 报警模块及报警解除模块四部分 组成 其系统框图如下所示 其基本工作原理为 红外发射模块发射出固定频率及固定峰值 波长的红外辐射 红外接收模块中的光电二极管接收到红外发射模 第 4 页 块发射出的红外辐射 接收峰值波长与红外发射模块对应 时处于 导通状态 一但有不明物体挡住红外线则导致光电二极管截止 此 截止信号通过触发器触发报警装置 使报警装置持续报警 直到人 为复位 当主人来到后可在解除报警装置中输入密码解除报警模式 6 红外线电子狗报警器发射电路原理及功能模块红外线电子狗报警器发射电路原理及功能模块 下图所示为红外发射驱动电路 上图中设计是采用两路红外发射 在实际应用中为了更好地实 现防盗效果可采取更多路红外发射 使得间距更小 甚至是使用面 阵红外墙 原理图中的电位器可实现红外发射的发射与否及控制红 外发射的强度 以实现应用于不同场所中所需防护入口的大小的调 节 右图为启动仿真时开始发射红外辐射图 其动作过程为 R2 0 时 三极管的基极和发射极电压 三极管处于截止状 0 be U 态 红外发射停止工作 调节 R2 使得大于导通电压 三极管导 be U 通 开机向外发射红外线 第 5 页 7 红外线电子狗报警器接收报警电路原理及功能模块红外线电子狗报警器接收报警电路原理及功能模块 红外接收及报警触发电路如下所示 此模块中采用 2CU 型光电二极管 2CU 型光电二极管的光谱范 围在 380 1100nm 其峰值波长 K 880 990nm 适用于做红外二 极管的光接收器件 但由于 Multisim10 0 中无法仿真光照情况 本 设计就用了滑动变阻器替代了 如图 R4 R9 所示为替代的光电二 极管 其动作过程为 正常情况下光电二极管接收到红外线处于导 通状态 此时三极管 Q2 Q3 的基极发射极电压 处于截止 0 be U 状态 一但有人通过防护门 经过两条光路的任一路 即阻断了光 电二极管接收红外辐射 导致被阻断的光电二极管处于截止状态 电阻大大增加 进而使得其对应的三极管导通 导通信号作为高电 平经或门传递到触发器的时钟端口 触发器时钟端口电位从低电平 变换为高电平 变换的上升沿把触发器 Q 端置成高电位 使得继电 器吸合 此时高压报警电路导通 开始报警 图中密码控制端口可 解除防盗状态 其作用在下面将做详细介绍 第 6 页 本设计中用到了 D 触发器 在本仿真软件中由于 D 触发器初态 不稳定 故在开始仿真时要对触发器进行清零操作 即图中 J1 开关 此开关另外一个作用就是报警复位作用 8 红外线电子狗报警器解除报警原理及功能模块红外线电子狗报警器解除报警原理及功能模块 此模块原理图如下所示 解除报警装置中 采用 74LS85D8 位数值比较器进行密码校对 这一装置是为了区分房子主人和外人 若主人回来 则进行密码确 认 密码校对正确以后 报警器不会报警 若外人来 输入密码错 误 则报警器会正常工作 在 74LS85S 中 引脚 A3 接 J3 单掷双刀 开关 单掷双刀开关用以控制该键处的高低电平电位 同理有 B3 接 J4 单掷双刀开关 A2 接 J5 单掷双刀开关 B2 接 J6 单掷双刀开 关 A1 接 J7 单掷双刀开关 B1 接 J8 单掷双刀开关 A0 接 J9 单掷 双刀开关 B0 接 J10 单掷双刀开关 分别由 A B C D 8 7 6 5 来控 制 其中前 4 位为设置密码 后 4 位为校对密码 开始时可以在电路中的 key A key B key C key D 键设置 第 7 页 起始开锁密码 或者在键盘上按数字 8 7 6 5 也可以实现 在 key 8 key 7 key 6 key 5 键进行输入密码并与储存密码比较 或者在键盘上按 A B C D 也可以 只有在输入密码与设置密码相同 时 锁才打开 在原理图中此时 X1 红灯亮 若要加强密码的解码难度 则再扩展一个 8 位数值比较器 构 成 256 种解码方式 如下图所示 其中 key A key B key C key key D key E key F key G key H 位 8 位储存密码 key 8 key 7 key 6 key 5 key 4 key 3 key 2 key 1 为 8 位校对密码 再原理 图中 X2 红灯亮 密码拓展原理图如下所示 9 课程设计总结课程设计总结 这次的课程设计与以往有着很大的不同 在以前的课程设计中 由老师规定用哪种软件进行编译 仿真 但这次是在选好课题之后 第 8 页 由我们自己根据实际情况去选择合适的软件 因为有的元器件在某 些软件里找不到 而且如果换用其他的元器件也会带来参数方面的 不便 所以说本次课程设计很好的发挥了我们个人的特长 给了我 们很大的自由空间和想象空间 本次设计 刚开始因为没有思路 经过上网查询资料后 找到相应的原理及电路图 但是在连接电路 图的时候发现好多问题 比如光电二极管在 multistim 里面找不到 于是我们采用滑动变阻器代替后 进行仿真 发现报警指示灯不亮 等多个问题 于是我们专心研究其红外线电子狗报警器的原理 然 后根据所学的理论知识 一个元件一个元件的连接 功夫不负有心 人 最后在我们自己的讨论下 完成了一个完整的发射 接收 报 警的三个模块的电路 在做报警模块时 我们添加了继电器 其作用是既可以强电工作 也可以弱电工作 由于接收器接收的信 号比较微弱 但报警时我们需要的大的强的信号 所以根据强磁场 原理 继电器会吸合 使得报警器工作 然而在实际运用时 发现 仿真不成功 并弹出一个窗口提示 没有总的地线 经过多次测试 编译 才知道 原来是继电器直接接地了 需要在继电器开关处串 联一个电阻 使得两个电压源不是并联状态 后来经过谈论 大家 发现一个问题 本设计电路没有解除系统 于是我们加了一个密码 锁的模块 当输入密码正确时 接收电路和报警电路不工作 当输 入密码错误时 整个电路正常工作 其中报警装置采用的是 74LS85D8 位数值比较器 这样就很好的控制了报警器 遗憾的是 由于我们实际能力问题 我们的密码锁设置的比较简单 就是一个 第 9 页 四位二进制代码 一共有 16 种解码方式 但是如果想在此基础上加 深密码锁的解锁难度 我们可以多加几个 74LS85D8 位数值比较器 构成更多位密码 通过这次课程设计 我们深刻的体会到了理论基础的重要性 在以后的学习中 一定要认真学懂理论知识 学以致用 1 通过对文献资料的参照查找与对比 以及对仿真软件 Multisim 的学习 不仅制作出了数字密码锁电路的全过程设计 调 试 而且初步学会了如何设计数字系统 并且对电子密码锁的原理 也懂了很多 在查找文献资料中不仅能学到许多东西 而且学会可 许多解决问题的方法 而对 Multisim 的学习