《模拟电子技术课程设计说明书》.doc

模拟电子技术课程设计说明书

红外线报警器

系 部： 电气与信息工程
指导教师： 贾雅琼
小组成员: 张 轩 （10400130130）
专 业： 电气自动化
班 级： 电气1001
2012年3月1号

摘 要

红外线报警器一般用作防盗报警，是一种最常见的报警装置，该装置由红外线发射部分、红外线接收部分、三极管、555定时器以及蜂鸣器组成，可通过发射的红外线被物体阻挡时，红外线接受部分无法接收到红外线时产生信号，利用三极管特性以及555定时器控制蜂鸣器进行报警并控制其报警时长。

关键元件 红外线接收部分；三极管；555定时器
ABSTRACT
Infrared alarm generally used as anti-theft alarm, It’s one of the most common alarm device, The device by infrared emission part, infrared receiver part, triode, 555 timing and buzzer composition, Through the ir were blocked, infrared object accept partial cannot receive infrared generated when the signal, Using triode characteristics and 555 timing control buzzer on the police and control its alarm duration.
Key words Infrared receiver parts; Triode; 555 timing

目 录
1 总体设计方案与要求·································· 4
1.1 设计任务的功能要求说明························· 4
1.2 设计课题总体方案介绍及工作原理说明············· 4
2 设计电路及其仿真分析································ 5
2.1 设计电路图····································· 5
2.2 设计电路的仿真结果····························· 6
3 硬件电路各部分电路设计······························ 8
3.1 硬件电路图及各模块功能简要介绍················· 8
3.2 PCB图 ········································ 8
3.3 元器件清单····································· 9
4 系统的调试及性能分析································ 10
4.1 系统的调试····································· 10
4.2 性能分析······································· 11
5 设计结论及体会······································ 11

6 参考文献············································ 11

7至谢··················································12

8附录··················································12

1 总体设计方案与要求

1.1 设计课题任务
设计一个红外线防盗报警器。要求：如果红外线发射极与接收级信号被隔断则立即报警，报警时长为30秒。
1.2 设计课题总体方案介绍及总体方案说明
1.2.1 设计课题总体方案介绍
该装置以三极管和555定时器为核心，采用红外线发射管和红外线接受管为发射和接受装置，利用三极管的特性和555定时器来控制蜂鸣器工作，在红外线接受管未接收到红外线时输出电平信号来使蜂鸣器报警。
系统框图如图 1.1所示。
电源
红外线接受装置
红外线发射装置
三极管
555定时器
蜂鸣器

图 1.1 系统方框图
1.2.2 总体方案说明
该装置接通电源后，红外线发射管发出红外线，红外线接受管接收到红外线，红外线接收器导通，输出高电平至第一个三极管，令其达到饱和状态，第二个三极管接收到第一个三极管的低电平，便处于截至状态，555定时器接收到高电平，输出低电平至蜂鸣器，蜂鸣器不工作；当有人或物体挡在发射管与接受管之间时，使接受管接收不到红外线，此时，接受管不导通，第一个三极管接收到低电平，此三极管便处于截至状态，输出高电平至第二个三极管，此三极管达到饱和状态，555定时器接收到低电平，555定时器输出高电平给蜂鸣器，蜂鸣器开始报警。

2 设计电路及其仿真

2.1 设计电路图
设计其原理电路图：图2.1　。

　　　　　　　　　　　　　　　图　2.1 原理电路图
J1：电源
R ：电阻
D1：红外线发射器
D2：红外线接收器
Q1；一号三极管
Q2：二号三极管
JP1：555计时器
CI：储能电能
C2：滤波电容
U1：蜂鸣器

2.2 设计电路图的仿真结果
在Multisim中编辑出电路图（见图2.2），在红外线发射部分中加入一个开关来控制红外线发射管工作，从而达到让红外线接收管能处于接收到红外线跟无红外线接收两种状态；用一个电压表来代替蜂鸣器，用来检测当红外线接受管处于不同状态时555计时器输出的电平。

图2.2 电路仿真图
将开关闭合，接通电源，此时红外线接收器接收到红外线，处于导通状态，输出高电平至Q1，Q1接收到高电平达到饱和，Q2接收到低电平，Q2处于截至状态，555计时器接收到高电平，输出低电平，所以电压表读数为零，见图2.3。

图2.3
然后将开关断开，红外线发射器停止工作，不发出红外线，红外线接收器接收不到红外线，其不导通，Q1接收到低电平处于截至状态，Q2接到Q1的高电平达到饱和，555定时器接收到低电平，555定时器输出高电平，所以此时电压表读数为5V，见图2.4。

图2.4

3 硬件电路各部分电路设计

3.1 硬件电路图及各模块功能简要介绍

在PROTEL 99中编辑硬件电路图，见图3.1。
图3.1
J1为电源输入接口。
D1为红外线发射二极管，用来发射红外线。
D2为红外线接收二极管，用来接收红外线，当其接收不到红外线时不导从而改变其输出信号，使蜂鸣器报警。
Q1、Q2为三极管，用来调整电平信号的输出。
JP1 为555计时器，组成单稳态触发器，达到延时作用。
C1与R5组合来调整报警时长。
C2为滤波电容，滤去去高频信号。
U1为蜂鸣器，用来报警。

3.2 PCB图
元件电路图检查无误后，点击design中的创建网络表；新建一个PCB文档，点击design导入网络表，确认各元件编号及封装无误后进行编辑。编辑好后并进行覆铜，见图3.2。

图3.2

3.3 元器件清单
列出各元器件的大小，编号及封装。见表3.1。

元器件名称
元器件参数
元器件编号
元器件封装
蜂鸣器

U1
AXIAL0.4
电容
1000UF
C1
7243
电容
0.01UF
C2
7243
插座

J1
SIP2
555定时器

JP1
DIP8
红外线发射器

D1
DIODE0.4
红外线接收器

D2
AXIAL0.4
三极管

Q1
TO-5
三极管

Q2
TO-5
电阻
1KΩ
R1
AXIAL0.4
电阻
100Ω
R2
AXIAL0.4
电阻
40KΩ
R3
AXIAL0.4
电阻
220Ω
R4
AXIAL0.4
电阻
30KΩ
R5
AXIAL0.4
电阻
100Ω
R6
AXIAL0.4

表 3.1

4 系统的调试及性能分析

4.1 系统的调试
（1）将PCB图印制并压覆到电路板上，将电路板进行腐蚀处理。
（2）进行钻孔并将各元器件焊接到电路板上。并用万用表检测各元件是否接好、焊接无误。
（3）接通5V电源，让装置进行工作。
4.2 红外线报警器的性能分析
此红外线报警器属于主动式红外线报警系统，主要由系统自发发射接收红外线，由发射电路部分通过红外线发射管发射红外线，然后通过红外线接收电路中的红外线接受管接收红外线，正常情况下，发射与接收活动正常，当有人或物挡住，使得接收中断，改变其输出电平信号，通过三极管与555计时器控制蜂鸣器进行报警。

5设计结论及体会

5.1设计结论及体会

该装置中所用元器件都非常便宜并实用，原理也简易，适用于开发实用性家用报警，安装和实用都十分简便。
通过这次课题设计，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有相应的提高。更加的熟悉了各种元器件的使用方法与其用途。

6 参考文献

康华光 编《电子技术基础 模拟部分》,北京 高等教育出版社,2001年1月版
张宪 编《电子电路制作指导》，北京 化学工业出版社，2005年8月版
杨志忠 主编《数字电子技术》，北京 高等教育出版社
胡宴如 主编《模拟电子技术》第三版，北京 高等教育出版社

致 谢

本次实验特别感谢
贾雅琼 汤群芳 胡新晚 王小虎 肖文英 胡红艳 黄海波

附 录

（
简单仪器原理与设计的课程设计是电子信息工程专业学生所必修的，是实践教学不可缺少的重要一环。通过课程设计，不仅能提高学生学习智能仪器的兴趣，加深对智能仪器的理解，开阔视野，也能为以后毕业设计打下良好的基础。学生基本经历了PCB版制作的全过程，扩大了学生的实践内容，从而取得了较好的教学实践效果。任何收获都要付出巨大的努力，在这个领域里面我几乎是从零开始，但是我们克服了重重困难，学到了很多东西。
本次实训增强了我查阅资料的方法技巧，更是大大的提高了我自学的能力，同时也增强了我的动手能力。

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