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1、中 国 地 质 大 学 长 城 学 院电 气 工 程 及 其 自 动 化课 程 设 计题 目 数字电子课程设计 红外线报警器 系 别 信息工程系 学 生 姓 名 个 人 专 业电气工程及其自动化 学 号 04266778 指 导 教 师 和 谈 职 称 高级工程师 2012年 5月 31日目录摘要 .11、实验内容 .21.1概述 .21.2课程设计任务及要求 .21.3 系统设计 .22、 元件及工具说明 .42.1三极管工作原理 .52.2电阻电容稳压管等的工作原理 .52.3红外线传感器 .63、安装调试过程 .64、故障分析 .75、总结 .7中国地质大学长城学院课程设计1摘要随着社会
2、的不断进步和科学技术、经济的不断发展。人们对私有财产的保护意识及自身安全保护意识不断增强，因而对安防措施提出了新的要求。WFS-308红外线防盗报警器是利用人体发出的红外线信号作为信号源，经双元被动式热释红外传感器接收，通过放大电路的模拟放大、波形整形等处理后，将微弱的人体信号变成一定幅度的数字电压信号，结合逻辑电路处理，最后驱动蜂鸣器报警。该报警器电路采用了220V市电供电，将变压器降压，有较高的可靠性和经济性。该报警器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警信号，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。这种电路把红外线的隐蔽性很好地应用于报警系统中，
3、从而实现了防盗报警功能，达到了安全防护之目的。关键词：热释电红外 传感器 安防 报警器 中国地质大学长城学院课程设计21、实验内容1.1概述220V交流市电经降压、整流、滤波后向三端稳压集成电路IC1供电在其输出端输出稳定的5V直流电压。当人体散发出的红外线信号被热释电传感器拾得，输出放大的人体信号，经C2、R9耦合后，送入IC2的2脚，经二级放大后，得到一个幅值较大的人体信号，经R8耦合，送入电压比较器，当人体信号出现正幅值时，其电压高于同相输入端的电压值，此时输出脚便输出低电平信号，C12上的电荷经VD5流入IC2的7脚，C12上的电荷得到释放，电压比较器的反相输入端低于同相输入端，此时输
4、出信号输出高电平信号。当有人体有效信号的高电平到来时，与非门输出低电平，经反相后输出高电平，从IC3的4脚输出高电平信号，驱动振荡电路工作。VT2、VT3等元件组成振荡电路，当VT1导通后，VT2、VT3组成的多谐振荡电路工作，产生的方波信号，经R15控制开关VT4，向有源蜂鸣器间断式供电，蜂鸣器中产生“嘟、嘟、嘟”的报警声。当人体信号消失后一定时间后，VT1关断，报警电路停止工作。1.2课程设计任务及要求当有人在报警器前面走过时，便会发出报警声，可以为作家庭防盗使用。电路采用双元被动式热释电传感器作为红外线的接收传感器，经运算放大电路放大与处理后，将人体信号变成电信号，最后驱动蜂鸣器报警。要
5、求： （1）一定要认真地焊接，元器件不能发生差错。可以通过对电路图的分析能够检查电路故障。（2）通过人体散发的红外线信号能够正确的接收，产生蜂鸣。（3）应用对象：各大商场，公共场所监测等。1.3 系统设计报警器主要由电源电路、人体信号检测电路、延时电路和音频电路组成。由电路图知，当人体的红外线信号被热释电传感器拾得后信号端输出微小的电压信号，送入IC2的同相输入端13脚，在一级放大后经C2、R9耦合后，送入IC2的2脚，经二级放大后，得到一个中国地质大学长城学院课程设计3幅值较大的人体信号，经R8耦合，送入电压比较器，当人体信号出现正幅值时，其电压高于同相输入端的电压值，此时输出脚便输出低电平
6、信号，C12上的电荷经VD5流入IC2的7脚，C12上的电荷得到释放，电压比较器的反相输入端低于同相输入端，此时输出信号输出高电平信号。此间即使没有人体信号输入，由于C12上的电荷是通过R11进行充电，一时间C12上的电压也不会高于IC2的10脚，因此可以保持输出端的高电平输出，若此间一直有人体信号输入，则C12上的电荷将一直被释放，因此也将长期保持高电平输出。由于热释电传感器在开始上电时，会有信号输出，因此必须设计延时电路，在上电初期，就算传感器有信号输出，也不能启动报警。R12、C11组成延时电路，刚上电时，C11两端电压为0，与非门的输入端为低电平，其输出端为高电平，经反相后，IC3的1
7、1脚输出低电平LED2熄灭，同时由于IC3的11脚与2脚相连，与非门被封锁，此时就算人体检测电路有信号输入，IC3的1脚输入信号被封锁，报警电路不工作。当C11上的电荷充到足够多时，IC3的8、9脚电平达到高电平值，此时与非门翻转，经反相后，11脚输出高电平，指示灯LED2点亮，同时IC3的2脚也为高电平，此时与非门被打开，人体信号通道被打通，当有人体有效信号的高电平到来时，与非门输出低电平，经反相后输出高电平，从IC3的4脚输出高电平信号，驱动振荡电路工作。VT2、VT3等元件组成振荡电路，当VT1导通后，VT2、VT3组成的多谐振荡电路工作，产生的方波信号，经R15控制开关VT4，向有源蜂
8、鸣器间断式供电，蜂鸣器中产生“嘟、嘟、嘟”的报警声。当人体信号消失后一定时间后，VT1关断，报警电路停止工作。中国地质大学长城学院课程设计4123DCBATitleNumbrRvsonSza:0/6h fFU.压95HOwyV78LEKGIpPMW2、 元件及工具说明序号 标识 元件名称 型号规格 数量1 R1、7、12、13 电阻 1M 42 R2、3 电阻 47K 23 R4、8、9、16、19 电阻 10K 54 R5、R6 电阻 270K、82K 各15 R10、14、15 电阻 2.2K 36 R11、20 电阻 2M、1K 各17 R17、18 电阻 100K 2中国地质大学长城学
9、院课程设计58 W1 电位器 300K 19 C1、3、5、7-9 瓷片电容 103 610 C2、4、12 电解电容 10uF/16V 311 C6、11 电解电容 100uF/16V 212 C10、13 电解电容 470uF 213 C14、15 电解电容 1uF 214 VD1-4 二极管 1N4007 415 VD5、6 二极管 1N4148 216 IR1 红外传感器 - 117 LED1 发光二极管 长脚3 118 LED2 发光二极管 5红 119 VT1、2、3 三极管 9013 320 VT4 三极管 9012 121 SP1 蜂鸣器 5V有源 122 T1 电源变压器 2
10、W/9V 123 IC1 三端端压 LM7085 124 IC2 集成电路 LM324 125 IC3 集成电路 CD4011 126 - 接线柱 301-2 127 - 外壳 - 128 - 二芯插座 含线 129 - 有源线 - 130 - 胶粒 - 231 - 自攻螺丝 2.5*6 632 - 线路板 WPS-308 12.1三极管工作原理三极管共有三个电极，各电极的电流分别是：基极电流，用IB表示；集电极电流，用如表示；发射极电流，用IE表示。无论是NPN型还是PNP型三极管，三个电极电流之间关系相同。三极管具有电流放大作用，它是电流控制器件，是用很小的基极电流IB来控制比较大的集电极
11、电流IC和发射极电流IE,没有IB,就没有IC和IE。三极管能够对输入电流进行放大。在各种放大器电路中，就是用三极管的这一特性来放大信号的。在三极管电路中，三极管的输出电流IC或IE是由直流电源提供的；基极电流IB则是一部分由所要放大的信号源电路提供，另一部分也是由直流电源提供的。基极电流IB由两部分组成：直流电源提供的静态偏置电流和由信号源提供的信号电流。中国地质大学长城学院课程设计6综上所说，三极管能将直流电源的电流按照输入电流IB的要求（变化规律）转换成相应的电流IC和IE。从这个角度上讲，三极管是一个电流转换器件。2.2电阻电容稳压管等的工作原理电阻器简称电阻是所有电子电路中使用最多的
12、元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。稳压二极管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，简称稳压管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内（或者说在一定功率损耗范围内），端电压几乎不变，表现出稳
13、压特性，因而广泛应用于稳压电源与限幅电路之中。二极管又称晶体二极管,它是一种具有单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。2.3红外线传感器利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。包括光学系统、检测元件和转换电路。红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。3、安装调试过程1、元器件安装时，对照原理图和线路板上的标识，在制作时也可按单元电路分开安装并测试，这种方式有利于初学者分析电路，查找安装过程中在的问题；中国地质大学长城学院课程设计72、先安装电源电路。将电路部分元件全部装于线路板上，注意整流二极管安装时一定要注意方向，反装将使整流桥电路短路。另外两只滤波电解电容装时也有极性之分，在线路板上两个引脚符号上也有相应的标识，正极标有“+”，三端稳压电路也是有极性的元件，装时注意。这部分电路的元件安装完成后，即可通电
