红外感应门铃

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1、题 目红外感应门铃设计系 部：专 业：学 号：学生姓名：指导教师姓名：指导教师职称：二o二年12月摘要本设计的红外线感应电子门铃，可在来客距房门一定距离时发出音频信号， 以告知主人“有客来访”。该门铃还可兼作报警器用。电路能探测人体发出的红 外线，该红外线感应电子门铃电路由红外线发射电路、红外线接收电路、低频振 荡器、音频振荡器和音频输出电路等组成。当人进入感应的区域内，即可发出铃 声或者报警声，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合的铃声和报 警。概述了红外辐射的知识、反射式红外传感器的结构和工作原理。利用反射式 红外传感器设计了一种被动式红外报警电路 ,分析了该电路的功能和工作原理

2、。 反射式红外传感器具有很多的优点,在人们生活、安全、警戒等装置中应用较广。 关键词：红外线 反射式 感应门铃目录第一章 绪论 11.1课题来源和意义 11.2 课题研究背景21.3 课题研究内容 21.4 设计在国内外研究现状 2第二章 系统设计 42.1 系统方案 42.2传感器概述 52.2.1 红外线传感器 52.2.2 红外线传感器的特点 52.2.3 主要特性 62.3 LM567 芯片 62.3.1 LM567 概述 62.3.2 芯片特点 72.3.3 电气特性 72.3.4 典型电路 82.4 CD4001 芯片 92.4.1 CD4001 概述 92.4.2 芯片特点 92

3、.4.3 电气特性 92.4.4 典型电路 102.5 红外线对射管11第三章 实验 123.1 电路设计123.1.1 电路的原理图 123.1.2 电路的组成部分 123.1.3 电路的工作原理 133.2电路原理图、PCB板图的设计143.2.1 使用相关软件的介绍143.2.2 如何绘制原理图 143.2.3 PCB 板的生成 143.3 Protel 使用常见问题 143.4 做板163.5 焊接、组装173.5.1 焊接 173.5.2 组装 173.6 调试、结果 18总结与展望 19致 谢 20参考文献 21附录一 22附录二 23第一章 绪论1.1 课题来源和意义红外线（In

4、frared rays）也是一种光线，由于它的波长比红色光还长，超出了 人眼可以识别的范围，所以我们看不见它。红外线由德国科学家霍胥尔于 1800 年发现，又称为红外热辐射。通常把波长为0.751000pm的光都称为红外线， 并可以按照波长继续细分为三部分，即近红外线，波长为0.751.50pm之间；中 红外线，波长为1.506.0pm之间；远红外线，波长为6.01000pm之间。红外 对射的特点是不影响周边环境、不干扰其它设备，红外线是一种光线，但又不同 于普通可见光，它不会被察觉有了它不仅大大提高了劳动生产率，降低了成本， 而且减轻了人们的劳动强度，改善了劳动条件。可以使用一对红外线发射与

5、接收 的装置，构成红外线的对射系统，称为主动式红外线应用系统。当红外线收、发 装置之间的隐形光路被阻挡时，接收装置可以立即察觉到，发出警示信号。利用 这种对射系统，可以很方便地构建各种隐蔽的防盗警戒布控，还可以用于各种设 备的安全防护或者自动控制方面，过探测特定空间中，一定波长范围内红外光线 的位置移动，识别空间范围内是否有移动人体存在，达到安全警戒或者自动控制 的目的。使用红外线做信号载波的优点很多：成本低、传播范围和方向可以控制 （不会穿过墙壁，对隔壁家的电视造成影响）、不产生电磁辐射干扰，也不受干 扰等等。因此被广泛地应用在各个技术领域中。所谓感应式门铃是针对传统的按键门铃而讲的。传统的

6、门铃都为按键门铃， 正常使用寿命为一年（按 20 次/天）。而红外线感应式门铃，刚好可以取代人们 按传统门铃的按钮的动作。直接由红外线感应触发门铃响起，节约了每年换按钮 的成本，环保，美观。亦可作为警报作用。极大推到了人们的智能水平。随着微 电子技术、无线技术和网络技术的飞速发展以及人们生活水平的大幅度提高，更 廉价、功能更多、性能更好的无线遥控音乐门铃不断被研究并生产流入市场。本设计是在指导老师给定课题的基础上经过分析利用红外线传感器探测人 体反射回来的红外线信号原理设计出来的红外线感应门铃。内容广泛，灵活应用。 课题利用 LM567、CD4001 芯片，以及红外线传感器原理设计而成的典型电

7、路。 电路设计简单，能够应用到很多领域，有较高的实用价值，可以起到提醒的作用。1.2 课题研究背景该感应门铃能探测到从红外线发射管发出的红外线，当人进入反射区域内， 红外线被人体反射回来，被红外线接收管收到后，经过电路处理，从而发出音频 信号，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合的提醒门铃和报警功 能。可以说这个设计是一个价格低廉，安全可靠的报警系统。红外遥控电路功耗低，可靠性高，相互干扰小，已在现代生活中得到广泛的 应用，例如红外线加热、红外线医疗器械、红外线通讯、红外线摄像、红外线遥 控等，红外线遥控只是红外线众多应用中的一部分，目前在家用电器中广泛应用 的彩电遥控器、录像机遥控

8、器，VCD机遥控器、高保真音响遥控器等，都采用了 红外线遥控，它使这些家用电器的控制变得十分简单、方便。1.3 课题研究内容课题通过对红外反射感应系统的设计和分析，用LM567通用音调译码器、红 外线发射接收装置、 CD4001 或非门、三极管等器件设计电路。可以监测到一定范 围内人体的运动，并发出音频信号。熟悉 Protel 99se 软件的应用，并且应用 Protel 99se 软件画出原理图以及制作电路板，制作实物并且调试、展示功能。 掌握红外线发光二极管和红外线接收二极管的工作原理，理解芯片 LM567 和 CD4001 芯片的工作方式。熟悉做板的方法和焊接的技术。正确调试出电路的实物

9、 功能。1.4 设计在国内外研究现状报警系统以维护社会公共安全为目的，运用安全防范产品和其它相关产品所 构成的入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、停车场管理系统、 防爆安全检查系统等，或由这些系统为子系统组合或集成的电子系统或网络。报 警系统与人们的生活息息相关，随着经济的发展，人民生活水平的提高，报警系 统更成为了构建社会治安防控体系、维护社会稳定的重要内容，并受到社会广泛 的关注。在国内，报警安防产业正在快速发展，具体表现在：应用领域越来越广； 需求点增多；普通家庭对安全产品需求的提高，应急体系、平安社会、平安城市、 科技强警等政府项目促进了安防市场的升温。入侵报警系统是安全防

10、范系统的重 要组成部分，主要是利用传感器技术和电子信息技术探测并指示非法进入或试图 非法进入设防区域的行为、处理报警信息、发出报警信息的电子系统或网络。随 着科技的提高，电子电器飞速发展，人民生活水平有了很大提高。各种高档家电 和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也越来越多。这点就是因为不 法分子看到了大部分人防盗意识不够强所造成的结果。因此越来越多的居民家庭 对财产安全问题十分担忧。报警系统这时为人们解决了大部分问题。但是市场上 的报警系统大部分是适用于一些大公司的重要机构。其价格昂贵，使普通家庭难 以承受。如果设计一种价格低廉，性能可靠的报警系统，必将在私人财产的防盗 领域起到巨大

11、作用。由于红外线是不可见光，隐蔽性能良好，因此在防盗、警戒 等安保装置中被广泛应用。第二章 系统设计2.1 系统方案图2-1 本方案的基本原理框架图(1) 输出振荡信号： 接通电源后，红外线发射管发射红外光，电路等待反射红外光；(2) 接收红外光： 当红外光反射回来后，红外线接收管接收红外光；(3) 音频、低频振荡器工作：LM567和CD4001芯片开始工作，发出音频信号；(4) 音频电路工作：信号通过音频电路接收，经三极管放大信号然后输出信号，扬声器开始工作，发 出声音。2.2 传感器概述2.2.1 红外线传感器红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不 同可分为透射式和

12、反射式两类。 检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和 光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射 时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件 常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元 合金、锗及硅掺杂等材料制成。2.2.2 红外线传感器的特点红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。红外辐 射是由于物体(固体、液体、和气体)内部分子的转动及振动而产生的。这类振 动过程是物体受热而引起的，只是在绝对零度(- 273.16C )时，一切物体的分 子才会停止运动。任何物质，只要它本身具有一定的温度，都能辐射红

13、外线。红 外传感器 利用红外辐射与物质相互作用所称呈现的物理效应探测红外辐射的传 感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现的电学效应。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏 度高，响应快等优点。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。例如采用红 外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图，可以发现温度异常的部位，及时 对疾病进行诊断治疗；利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视，可 实现大范围的天气预报；采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机 的 过热情况等。2.2.3 主要特性 高灵

14、敏度：400七/750=或 250OC / 480 F 红外光谱：1至3 pm由自监测功能实现数字式控制无需光学调整使用维护方便 专为钢铁工业恶劣的工作环境设计，光电子电路放置于重型外壳中设有空气吹扫装置和水冷却系统提供连接器和带有不锈钢辫型编织保护层的电缆2.3 LM567 芯片控制开关。LM567 作为通用音调译码器，当输入信号于通带内时提供饱和晶体管对 地开关，电路由I与Q检波器构成，由电压控制振荡器驱动振荡器确定译码 器中心频率。用外接元件独立设定中心频率带宽和输出延迟。2.3.2 芯片特点可调宽从0%到14%对假信号抗干扰 高稳定的中心频率 电源电压 5V-15V 宽信号输出与噪声的

15、高抑制 用外接电阻 20 比 1 频率范围 中心频率调节从0.01Hz到500KHz 逻辑兼容输出具有吸收 100mA 电流吸收能力2.3.3 电气特性 1 脚输出滤波 2 脚回路滤波 3 脚数据输入端 4 脚正电源 5脚接定时电阻 6 脚接定时电容 7 脚接地 8 脚数据输出端输出地定时电容定时电阻图2-3 LM567 管脚图2.3.4 典型电路10kT0 . I-此典型电路利用了 LM567接收到相同频率的载波信号后8脚电压由高变低这ICI我吆东图2-4 -伽56诅型应用电路一特性，来形成对控制对象的控制。IC1是红外接收头，它接收发射器发出的红 外信号，其中心频率与发射器载波频率 f0 相同，经 IC1 解调后，在输出端 OUT 输出频率为 f1 的方波信号。我们将 LM567 的中心频率调到与发射器中“与非” 门1、2振荡频率相同，即使f2= fl。则当发射器发射信号时，LM567便开始工 作，脚由高电平变为低电平，利用这个变化的电平便可去控制各种对象。利用 此电路，我们可以做成遥控开关，