简易光控防盗报警电路设计

1、郑州轻工业学院课程设计（论文）任务书题目 简易光控防盗报警电路专业： 电气工程11-02 学号: 姓名: 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1阅读相关科技文献。2学习protel软件的使用。3学会整理和总结设计文档报告。4学习如何查找器件手册及相关参数。技术要求1. 要求电路能够通过感应装置，检测出是否有物体接近所要保护的财产。2. 要求电路当判定有物体接近时，能够通过声光形式报警3. 要求电路当发出警报一段时间后，能够自动喷洒出麻醉剂。4. 要求电路可以根据需要，调节喷洒出麻醉剂的等待时间主要参考资料1何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2姚福安，电子电路设计与实践

2、，山东科学技术出版社，2001年10月3王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5康华光，电子技术基础，高教出版社，2003完 成 期 限： 2013年06月28日 指导教师签章： 专业负责人签章： 2013 年 06月 28日目录1. 概述.12. 系统总体方案设.2 2.1 设计要求.2 2.2简易光控防盗报警电路的组成框图.23. 电路元件介绍.3 3.1 电源电路.3 3.2 红外线发射电路. .3 3.3 红外线接收电 .4 3.4 选频及接收电路.5 3.5 声光报警电路 .5 3.6 时间延

3、迟及麻醉剂电路. 6 3.7 555定时器.8 3.8 继电器.10 3.9 LM567.11 3.10 电路的工作原理.11结论与展望.12参考文献.12附录.13 简易光控防盗报警电路 1 概述随着数码时代的发展，以后电脑、手机的普及，在加上目前高科技犯罪的案例越来越多，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客。家用报警器将来也会在普通老百姓家里普及，而且前景可观，因为人们的生活水平提高了，安全意识不断的加强，对家庭的防盗也必不可少，所以作为新一代的智能家居安全防盗报警器系统就应运而生，并日益受到广泛的重视和运用。另外，为了进一步规范住宅

4、小区智能化建设，建设部特别制定了智能小区的等级标准，按照其要求智能小区中必须具有安全防范、信息管理、物业管理和信息网络等系统。因此小区安全防范系统建设已逐渐纳入许多小区建设的必备项目中了。随着企业和住宅小区需求的凸现，数字化智能安防当前面临新的发展契机，因此，家庭安防系统在中国乃至全世界都有广阔的前景，必将有很大的发展，并且也将从一线发达城市向内地蔓延开来，安防监控应用已经由城市化建设逐渐向农村普及，形成一个全新的朝阳行业。就目前的发展趋势分析，预计在今后的几年内全世界将有近亿的家庭构建智能、舒适、高效的家居生活，目前60%以上的新房都具有一定的“智能型报警”功能。家庭安防正在成为一个大的产业

5、。它蕴含着巨大的市场潜力！ 2 系统总体方案设计2.1 设计要求 1.要求电路能够通过感应装置，检测出是有物体接近所要保护的财产。 2.要求电路当判定有物体接近时，能过通过声光形式报警。 3.要求电路当发出警报一段时间T后，能够自动喷洒出麻醉剂。 4.要求电路可以根据需要，调节喷洒出麻醉剂的等待时间T。2.2 简易光控防盗报警电路的组成框图 简易光控防盗报警电路的总体框架图如图2.2.1所示。 图2.2.1简易光控报警防盗报警电路的总体框图本试验由红外线发射电路、红外线接收电路，选频及声光报警电路、时间延迟电路，自动喷洒麻醉剂电路和电源电路6部分构成的。第 13 页3 单元电路介绍3.1 电源

6、电路 图3.1.1电源电路电源电路的设计可以采用两种方法来实现：第一种方法是采用电池供电，但需要注意的问题是选择合适电池的指标参数与电路相匹配；第二种方法就是采用上图所示电路。电路直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换为+12V的直流电压。电路中的变压器采用常规的铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。3.2 红外线发射电路 图3.2.1 红外线发射电路本图为总图的第一部分，是红外线发光二极管发射光脉冲，从而使感应物体的靠近。双束红外线发射电路（如图3.2.1）：由集成

7、电路NE555及其外围阻容元件构成一多谐振荡器，频率f1.443/（R12R）×C1，本电路设在1400Hz左右。合上开关SA，发射器就发射出两束相距10cm的调制红外线，照射在红外接收管上，作为报警的信号源。3.3 红外线接收电路 图3.3.1 红外线接收电路本图使红外线接受电路，主要工作点为两个光敏二极管接受一图中发光二极管发射的信号，来判断是否有人靠近。信号接收处理上（如图3.3.1）：两只光电接收管分别接收一束红外光，并将其转化为相同频率的信号电压，经过红外线全频放大电路放大后送入锁相环频率解码集成电路LM567进行选频。3.4 选频及接收电路图3.4.1 选频及接收电路本图

8、主要功能是选频，核心使LM567。红外线接收电路接受的信号经过放大，由此电路选频。选频电路主要由锁相环频率解码器LM567及相关元件组成，其中心频率f1/1.1RNCN，改变RN或者CN的数值,可使中心频率改变.当外加在LM567第3引脚上的外来信号频率与选频电路的中心频率一致时,LM567第8引脚便呈低电平,VT3处于截止状态,则后面的电路都处于不工作状态。3.5 声光报警电路 图3.5.1声光报警电路声光报警电路（如图3.5.1），它主要由多谐振荡电路、音频振荡电路及稳压电路组成。当红外发射电路发射出的两束红外线同时被遮断时，接收选频电路失去与中心频率相一致的外来信号，LM567第8引脚立

9、即跳变为高电平，VT3导通，可控硅被触发导通，发光二极管LED点亮，扬声器发出类似警车笛声。如果只有一束红外线被遮断或两束红外线非同时被遮断，则该报警电路不会报警，因此可防止小动物闯入警戒范围内而引起的误报警，提高了其可靠性。3.6 时间延迟及麻醉剂电路图3.6.1 时间延迟及麻醉剂电路图3.6.1中，由NE555组成的左半部电路为时间延迟电路。该电路主要由两部分组成：一是整流和滤波电路；二是由NE555集成电路构成的单稳态电路。前端电路的输出电压V1首先经过二极管D5和D6整流，再经过电容C1滤波，则在NE555集成电路的TREG端产生了触发电平信号。当接收到红外线脉冲时，前端电路输出电压V

10、1经由整流和滤波在TRIG端产生一个高电平信号，由NE555集成电路构成的单稳态电路特性可知，输出端Q输出低电平；当由于人体或者物体的阻隔，没有接收到红外线脉冲时，前端电路没有输出电压V1，则TRIG端输入为零，单稳态电路接收到触发信号，输出端Q输出为高电平并保持一段时间。延迟时间由可变电阻R2和电容C2的数值决定，通过调节可变电阻的大小，可以改变延迟时间的长短，以适合不同场合的应用。该图的右半部分为麻醉剂开关电路。由于电磁阀通过的是大电流、在功率，而直流电源一般无法提供很大的电流和功率，因此电磁阀需要交流供电，从而电路中的开关需要采用继电器电路。而一般NE555集成电路的输出电流无法驱动继电

11、器，因此需要加入电流放大电路。极管构成的电流放大电路是一种比较典型和简单的电路，其中R21为限流电阻，防止输入电流过大烧毁在极管。VT9为共发射极电路，当输出端Q为高电平时，三极管导通饱和，将输入电流放大 倍；当输出端Q输出低电平时，三极管截止，无电流通过。继电器连接VT9的集电极，当有电流驱动时，开关吸合，电磁阀通电，麻醉剂喷洒出；当无电流驱动时，开关断开，电磁阀不通电，没有麻醉剂喷洒出，同时在继电器两端并联一个二极管实现保护。同时电路中加入发光二极管D7作为显示电路，显示是否有麻醉剂喷洒出。3.7 555定时器1、 内部结构及引脚功能 555定时器电路是一块介于模与数字电路的一种混合电路，

12、由于这种特殊 地位，故555定时电路在报警电路、控制电路得到了广泛的应用。下图为555的内部电路，从图上可以看出，其仅有两个比较器、一个触发器、一个倒相器、放电管和几个电阻构成，由于比较器电路是一个模拟器，而触发器电路为数字电 路，故其为混合器件。 图3.7.1 555定时器内部结构555为一8脚封装的器件，其各引脚的名称和作用如下：1脚GND,接地脚2脚TL,低电平触发端3脚Q,电路的输出端4脚/RD,复位端，低电平有效5脚V_C,电压控制端6脚TH,阈值输入端7脚DIS，放电端8脚VCC,电源电压端，其电压范围为：318V二、555的功能描述上图中当V_C不外接电压时，三个电阻对电源电压进

13、行分压，每个电阻上的压降为1/3VCC,则两个比较器的同相端的输出电压分别为：1/3CC,2/3VCC。从图上可以看出，其555的工作可分为下列3种情况加以讨论：1.当触发输入端TL输入电压低于1/3VCC而阈值输入端电压大于2/3VCC时,其下面比较器输出为高电平，触发器输出高电平；2.当触发输入端TL输入电压高于1/3VCC，而阈值输入端电压小于2/3VCC时,其两个比较器输出皆为低电平，触发器输出保持不变；3.当触发输入端TL输入电压高于1/3VCC而阈值输入端电压大于2/3VCC时,其上面比较器输出为高电平，触发器输出低电平。三、详细情况见下列表格：输入输出THTL/RDQ放电管状态&

14、#215;×00导通2/3VCC1/3VCC10导通2/3VCC1/3VCC1保持不变保持不变2/3VCC1/3VCC10导通2/3VCC1/3VCC11截止四、555的应用1、单稳类电路 作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。 2、双稳类电路 作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。 3、无稳类电路 作用：方波输出 ，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。 图3.7.2 555管脚图3.8继电器继电器是一种用途广泛的产品，广泛应用于家电产品，如空调器、彩电、冰箱、洗衣机等；也应用于工业自动化控制和仪表。在电子元器件中，继电器一般被认为是一种最不可靠的

15、电子元件，在整机可靠性设计中，把继电器、电位器、可调电感器及可变电容器列为建议不用或少用的元件。 但是，由于继电器在控制电路中有独特的电气、物理特性，其断态的高绝缘电阻和通态的低导通电阻，使得其它任何电子元器件无法与其相比，加上继电器标准化程度高、通用性好、可简化电路等优点，所以继电器仍得以广泛应用。随着科技的飞速发展，继电器在程控通信设备中的使用量还在进一步增加，所以，如何保证继电器的可靠性，满足整机系统的可靠性，成为人们关注的焦点。 3.9 LM567LM567管脚功能IC2是LM567。LM567是一片锁相环电路，采用8脚双列直插塑封。其、脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率

16、f2，f21/1.1RC。其、脚通常分别通过一个电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。脚所接电容的容量应至少是脚电容的2倍。脚是输入端，要求输入信号25mV。脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mA。LM567的工作电压为4.759V，工作频率从直流到500kHz，静态工作电流约8mA。LM567的内部电路及详细工作过程非常复杂，这里仅将其基本功能概述如下：当LM567的脚输入幅度25mV、频率在其带宽内的信号时，脚由高电平变成低电平，脚输出经频率/电压变换的调制信号；如果在器件的脚输入

17、音频信号，则在脚输出受脚输入调制信号调制的调频方波信号。在图4的电路中我们仅利用了LM567接收到相同频率的载波信号后脚电压由高变低这一特性，来形成对控制对象的控制LM567内部包含了两个鉴相器PD1及PD2、放大器AMP、电压控制振荡器VCO等单元电路。鉴相器PD1、PD2均采用双平衡模拟乘法器电路，在输入小信号情况下(约几十mV)，其输出为正弦鉴相特性，而在输入大信号情况下(几百mV以上)，其输出转变为线性(三角)鉴相特性。锁相环路输出信号由电压控制振荡器VCO产生，电压控制振荡器的自由振荡频率(即无外加控制电压时的振荡频率)与外接定时元件RTCT的关系式为： f01/1.1RTCT。3.

18、10 总电路的工作原理该电路采用直流供电，由电源提供。当有人或其他物体接近时，红外线发射电路利用红外线发光二极管发射光脉冲，实现电路对人体或物体的感应。然后红外线接收电路利用光敏元件接收发射出来的光脉冲，并且将光脉冲信号转化为电信号，并且对其进行放大。同时当有人体或物体接近防盗报警电路时，声光报警电路通过声音和显示信号提示主人。一段时间之后时间延迟及麻醉电路自动喷洒麻醉剂来保护财产，这就是总电路的工作原理。该电路能够检测出是否有物体接近时所要保护的财产，并且当判定有物体接近时能够通过声光形式报警。同时在一段时间T后，自动喷洒出麻醉剂，并可调节时间T的长短。 结论与展望我设计的课题是简易光控防盗

19、报警器，经过一个星期的思考和准备制作，通过对课题的设计，大大提高了自己各方面的能力，例如对书本基础知识的掌握程度，对资料的查找方法，对自己知识面的扩展都不得有相对的提高，但在这其中，也有自己茫然和不知所措的一面，当我决定课题时，不知该从何下手，头脑中也一片空白，后来经过老师对课题的剖解，头脑中才逐渐有了轮廓。资料搜集花费了大量时间，采集的资料不能从头至尾的抄写，经过不断的修改及创新，终于看到了自己的劳动成果。通过课程设计更加深刻的理解了很多模电、数电的知识，并且能够理论联系实际。我们更深刻的学习到了这几门课的核心知识。也让我们看到了这些知识与社会的联系。 这次课程设计给我的感受是很真、很纯的感

20、受，亲身体会其制作的艰难路程，这不仅加深了我以前因为种种迷惑不知道的电路知识的认识，而且为我将来的人生也奠定了基础，相信通过以后的学习锻炼,理论结合实践，为社会作贡献。时光如逝，来大学已经两年了，最近一个多星期的毕业设计也是对我所学专业知识、技术、技能各方面的一个总结。 对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！参考文献1 何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2 姚福安，电子电路设计与实践，山东科技技术出版社，2001年10月3王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4 李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5 康华光，电子技术基础，高教出版社，20036 陈尔绍，实用声光控制电子装置制作精选200例，人民邮电出版社，19997 缪家鼎，徐文娟 光电技术M 杭州：浙江大学出版社，1994：112-1568 郑开青通讯系统模拟及软件D北京：清华大学无线电系，1987附录 元器