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1、 光 电 探 测 与信 号 处 理课 程 设 计 报告 主 动 式 红 外报 警 器 设计 指导 老师 ：常 大定 包 佳琪 姓 名：郎 海涛 学 号：080105021122 班 级：光 信 0802 班 同 组 者 ：蒋 晓光 田佳 蔡沛 峰 目 录 一、 设计要求背景指标 . 1 1.1 设计要求 . 1 1.2 设计背景 . 1 1.3 参数指标 . 1 二、 设计原理 . 2 三、 系统设计 . 3 3.1 电路设计总体方案 . 3 3.2 局部电路功能分析 . 3 3.2.1 整流桥电路 . 3 3.2.2 稳压电路 . 4 3.2.3 红外发射电路 . 4 3.2.3 报警执行电
2、路 . 6 3.2.4 三极管反相电路 . 8 四、 设计总结 . 10 4.1 优缺点 . 10 4.2 改进方法 . 10 五、 心得体会 . 10 六、 参考文献 . 10 七、 附 录 . 11 7.1 电路设计原理图 . 11 7.2 总原理图 . 11 7.3 接收报警电路 PCB 图 . 12 7.4 元器件清单 . 12 1 一、 设计 要求 背景 指标 1.1 设计要求 设计主动式红外报警器， 该报警器的特点是： 当有人经过监控区的主要通道、 靠 近监控区或破门而入 时（即挡住红外 线时） ， 即能发出较洪亮的报 警声，并延长 一段时间才会停止。如果此人仍然在此位置左右移动，
3、则报警声仍然持 续 发 出 。 1.2 设计背景 随着电子技术的发展， 人类不断研究， 不断创 新纪录 ， 人们自身的安防意识 也在逐渐增强 。 红外线具有隐蔽性， 在露天防护的地方设计一束红外线可以方便 地检测到是否有人出入。 此类装置设计的要点： 其一是能有效判断是否有人员进 入； 其二是尽可能大地增加防护范围。 当然， 系统工作的稳定性和可靠性也是追 求的重要指标。至于报警可采用声光信号。 自己亲手 制作 一个 红 外报 警器 不仅 有实 用性 而且 也 是很 有 意 义的 一 件事 情 ， 同时本次实验设计注重报警 原理的理解， 以便今后自己在 电路领域的学习和开发 打下基础， 提高自
4、己的动手能力和设计能力， 培养创新能力， 丰富自己的理论知 识， 做到理论和实践相结合。 本次设计的重 要意义还在于对 电子器件 内部结构和 工作状态做更进一步的了解 。 此次设计更进一步了解基本电路的设计流程， 提高 自己的设计理念， 丰富自己的理论知识， 巩固 所学知识， 使自己的动手动脑能力 有更进一步提高， 为自己今后的学习和工作打好基础， 为自己的专业技能打好基 础。 1.3 参数指标 红外线发射器由IC2（NE555）、R1 、R2、C3 等元件组成振荡频率为40kHz 的多谐振荡器。VLS 是红外线发射探头， 其40kHz 高频信号由它向外辐射， 形成 红外线光束。VDL 是红外
5、线接收探头， 它 与IC3 (CX20106A) 组成红外线接收、 整 形和放大电路， 放大后的红外线信号变成电脉冲信号。IC4 及其外围元器件组成 报警执行电路， 一旦其2 脚为低电平 ， 电路立 即翻转， 信号输出端 3 脚立即转为2 高电平输出， 同时具有延时功能。 平时，VDL 接收到VDL 辐射的红外光束。 红外 线接收专用前置放大集成电路（它的特点是灵敏度高、不用电感谐振线圈）IC3 的信号输出端7 脚为低电平，VT1 呈截止状态 ，IC4 的2 脚为高电平，3 脚为低 电平输出， 因此后续电路均不会工作， 无报警 声发出。 当有人经过防盗物的主要 通道、进人房门或靠近防盗物时，挡
6、了一下红外光线，在挡住的瞬间，IC3 的7 脚立即转为高电平，从而使VTl 饱和导通，2 脚立即为低电平，故IC4 翻转，3 脚为高电平，K 得电吸合，接通模拟声报警专用集成电路IC5 的电源，扬声器B L 就发出响亮的警报声。 与此同时，IC4 进人延 时阶段， 约经过2min （计算公式 为t=1.1R9*C8 ） 时间后，IC4 置位， 使3 脚又 转为低电平， 报警声停止 。 如果这 时红外线又被挡住，电路会再次工作。（IC1 选用CW7806 或 LM7806 集成电路； IC2 ，IC4 均选用555 时基集成电路；IC3 选用 CX20106 或KA2184 集成电路；IC 5
7、选用KD -9561 四声模拟声集成电路。） 二、 设计 原理 主动红外入侵报警器是由发射机和接收机组成， 发射机是由电源、 发光源和 光学系统组成。 接收机是由光学系统、 光电传感器、 放大器、 信号处理器等部分 组成。 主动红外报警器是一种红外线光束遮挡型报警器， 发射机中的红外发光二极 管在电源的激发下， 发出一束经过调制的红外光束 （此光束的波长约在 0.8 0.95 微米 之间） ，经过光 学系统的作用变 成平行光 发射出去。此光束被 接收机接收， 由接收机中的红外光电传感器把光信号转换成信号， 经过电路处理后传给报警控 制器。由发射机发射出的红外线经过监控区到达接收机，构成了一条警
8、戒线。 正 常 情况 下， 接收 机 收到 的是 一个 稳定 的光 信号 ， 当有 人入 侵该 警 戒线 时 ， 红外光束被遮挡， 接收机收到的红外信号发生变化， 提取这一变化， 经放大和适 当处理，控制器发出的报警信号。 目前此类报警器有二光束、 三光束还有多光束的红外栅栏等。 一般应用在周 界防范居多， 最大的优点就是防范距离远， 能达 到被动红外的 十倍以上探测距离。 3 三、 系统 设计 3.1 电路设计总体 方案 3.2 局部电路功能 分析 3.2.1 整流桥电路 整流桥对 1,2 端输入的 12V 交流电进行整流， 从 而有利于后面的稳压管稳压。 图 1 电路 设计总 体方案 图
9、2 整流 桥电路 4 3.2.2 稳压电路 直接采用芯片稳压，LM7806 将电压稳定在 6V 直流电压上，由 1 端输入，3 端输出。 3.2.3 红外发射电路 红外线发射器由 NE555 、 R1 、 R2 、 C3 等元件组 成振荡频率为 40kHz 的多谐振 荡器。VL 是红外线发射探头，其 40kHz 高频信号由它向外辐射，形成 红外线光 束。R1 ，R2 ，C3 分别为多谐振振荡器定时电阻 和定时电容。 NE555 多谐振器的输出脉冲信号周期为： T=0.7*R1*C3+1.39*R2*C3 因为 f=40kHz ，所以 R1=R2=20k ，C3=56PF 。R3 为红外二极管的拉电阻，取 100 。 图 3 稳压 电路 图 4 红外发射 电路 5 NE555 是属 于 555 系列的计 时 IC 的其中的一种型号， 555 系列 IC 的接脚功能 及运用都是相容的， 只是型号不同的因其价格不同其稳定度、
