热释电报警电路设计黄河科技学院课程设计7.docx
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热释电报警电路设计黄河科技学院课程设计7
热释电红外报警器
摘要
现在很多小区都安装了智能报警系统,因而大大提高了小区的安全程度,有效保证了居民的人身财产安全。
由于红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。
该报警器主要由热释电红外传感器及其检测电路,LED显示组成,热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件。
它是一种被动式红外报警探测器,只需要提供它工作电压,它就可以把在感应到人体的红外信号后将其转变为电信号输出以供信号处理部分使用。
热释电红外传感器是一种被动式调制型温度敏感器件,利用热释电效应工作,它是通过目标发出的红外辐射来探测目标的。
其相应速度虽不如光子型,但由于它可在室温下使用、光谱响应宽、工作频率宽、灵敏度与波长无关,容易使用。
这种探测器,灵敏度高,探测面广,是一种可靠性很强的探测器。
因此广泛应用于各类入侵报警器,自动开关、非接触测温、火焰报警器等。
在电子防盗、人体探测器领域中,热释电红外传感器的应用非常广泛,因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士欢迎
关键词:
报警器,红外线,温度,信号处理
目录
1绪论1
1.1课题描述1
1.2基本工作原理及框图1
2热释电红外报警器电路设计2
2.1热释电红外报警器各单元模块设计2
2.1.1红外检测单元设计2
2.1.2开关控制单元设计2
2.1.3电机驱动单元设计3
2.1.4遥控单元电路设计5
2.1.5延时电路设计6
2.1.6电源单元设计7
2.1.7报警发声电路设计7
2.2程序设计8
3调试10
3.1应用ISIS软件仿真10
总结12
致谢13
参考文献14
附录整体电路图15
1绪论
1.1课题描述
红外报警系统的信息采集单元必须能够灵敏的感应到其检测范围内的红外线强度信息的变化,将红外线强度信息的变化转换成电压值的变化,信号处理单元将电压信号放大并传输到控制单元,控制单元被触发,驱动发声电路以及继电器,从而达到报警目的;再在控制单元添加遥控接收电路[1],以便于用户在进入报警系统的检测范围内前关闭报警声音电路。
通过以上分析,可画出系统总体方案框图,如图1.1所示。
图1.1系统总体框图
1.2基本工作原理及框图
红外线报警器,是报警器主动发出红外线,红外线碰到障碍物,当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候,探头就会检测到有异常,就会报警。
采用变压器获取电压,再经过稳压滤波处理,获取本装置的工作电压,选用变压器降压,经整流稳压、滤波电路处理后向系统供电[2]。
画出具体的系统设计框图,如图1.2所示。
图1.2系统具体框图
2热释电红外报警器电路设计
2.1热释电红外报警器各单元模块设计
2.1.1红外检测单元设计
本系统采用RE200B热释电红外传感器,用于采集红外线信号。
以集成电路CS9803GP为核心,辅以少量的外围元件构成信息处理单元,当探头检测到环境中有红外信息变化时,芯片的第11脚由低电平变为高电平,输出保持高电平的时间可通过与第8脚所连的电位器调节。
第9脚可接光敏电阻,用于在光线强的时候屏蔽芯片第11脚的信号输出。
具体电路如图2.1所示。
图2.1红外检测单元电路
2.1.2开关控制单元设计
使用集电极电流较大的三极管8050来放大CS9803GP输出的电流,用以驱动继电器,实现开关作用。
电路中使用二极管IN4001作为续流二极管,避免三极管被击穿[3]。
相应的电路图如图2.2所示。
图2.2继电器开关电路
2.1.3电机驱动单元设计
由于本系统在工作时要求电机带动红外探头在一定的角度范围内做往返运动,所以需要一个可以控制直流电机进行正反转的电路,如图2.3所示。
图2.3H桥电路
图2.3所示的是一个H桥电路,电路中Q1、Q4的基极的分别是两个控制信号输入端,当两个输入端的输入信号都为低电平时,所有三极管都截止,电机停止转动;当Q1基极为高电平,Q4输入端为低电平时,Q1、Q3、Q6导通,Q2、Q4、Q5截止,电流从电机的A端流向B端,此时电机向某一个方向转动;当Q1基极为低电平,Q4为高电平时,Q1、Q3、Q6截止、Q2、Q4、Q5导通,电流从电机的B端流向A端,电机向另一个方向转动。
由H桥的特点可知,为了能够使电机自动地周期性转换方向,需要有一个装置能够向H桥的两个输入端提供驱动信号[4]。
因此本设计中运用NE556构成控制信号发生电路,如图2.4所示。
图2.4NE556电路
NE556中集成了2个555时基电路,本电路中其中一个时基电路用于构成频率为0.5Hz的方波振荡器,改变C4可以调节其振荡频率[5],改变R10、R12可调节波形信号占空比。
波形由芯片第9脚输出,用于控制电机在顺时针和逆时针方向转动的时间长短[6]。
另一个时基电路用于构成一个频率为0.01Hz的无稳态振荡器,改变C1可以调节振荡频率,改变R7、R8可调节波形信号占空比,由第5脚输出,用于控制0.5Hz方波的输出时间长短和间隔时间长短,使驱动信号发生电路间歇性地向H桥提供一段时间的驱动信号,输出波形信号的时序图如图2.5所示。
图2.5输出波形信号的时序图
2.1.4遥控单元电路设计
遥控单元分为发射电路与接收电路两部分,发射电路采用NE555时基电路为核心构成无稳态振荡电路,产生脉冲信号,驱动红外发射二极管[7],具体电路如图2.6所示。
红外接收器采用集成红外接收头SFH506-38,因该接收头能响应较宽频率范围的红外光,所以为了提高报警装置的安全级别,本设计在红外接收电路中采用锁相环音频译码电路LM567构成选频电路,即接收电路只响应某一频率带宽内的红外光。
在使用中可以设置发射电路输出的脉冲频率等于接收端的内部振荡频率,这样只有使用此遥控器才可控制本报警系统[8]。
在本电路中当只有当接收端接收到的脉冲信号的频率和电路自身的振荡频率相一致时,芯片的第8脚才输出高电平,否则输出低电平。
具体电路如图2.7所示。
图2.6红外发射电路
图2.6中555电路的振荡频率:
f0=1.443/(R4+2R3)C2。
图2.7红外接收电路
图2.7所示电路中芯片第5、6脚外接的电阻R16、电容C17决定了锁相环内部压控振荡器的中心频率:
f0=1/1.1R16*C17。
2.1.5延时电路设计
采用555时基电路构成开机延时电路,在接通电源瞬间,由于C1上的电压不能突变,可视为短路,此时555复位,芯片的第三脚输出低电平,此时Q3截止,Q5导通[9],发光二极管发光。
同时C1开始充电,当充到三分之一电源电压的时候,555被置位,第3脚输出高电平,Q3导通,Q5截止,LED熄灭。
报警发声电路处于待机状态,开机延迟时间T=1.1R3C1。
[9]遥控电路通过Q1控制延时电路电源的通断,如图2.8所示
图2.8555延时开关电路
2.1.6电源单元设计
为了使电机的运行不影响其它单元的正常工作,本设计给电机驱动单元单独供电,为了适应不同功率的电机,电机电源采用可调稳压芯片LM317,以便调节输出电压值[10]。
如图2.9所示。
图2.9电源电路
2.1.7报警发声电路设计
如下图所示,用一个Speaker和三极管、电阻接到单片机的P2.0引脚上,构成声音报警电路,低电平触发,如图2.10示为声音报警电路。
图2.10声音报警电路图
2.2程序设计
ORG 0000H
JMP ISD_START
ORG 000BH
JMP TT0
ORG 0030H
ISD_START:
MOV R1,#8
MOV R0,#WRAM
RAM1:
MOV @R0,#0
INC R0
DJNZ R1,RAM1
SETB ISDPLAYL
SETB ISDRED
SETB ISDPLAYS
SETB KEYSET
MOV R2,#3
MOV TMOD,#01H 定时计数器工作方式
MOV TH0,#9EH 初值(9E58H--25MS)
MOV TL0,#58H
SETB ET0 开T0允许
SETB EA 开总中断
MOV ISDDAT,#0FFH
MOV WRAM,#00H
CALL DISPLAY MOV WBIT1,#0
LOOP:
JB KEYRED,N1
CALL DL20MS
JB KEYRED,N1
MOV ISDDAT,WRAM
MOV WBIT1,WRAM
MOV WBIT3,WRAM
CLR ISDRED
SETB TR0 启动定时器
M0:
JNB P1.6,M1 地址极限值保护
JNB P1.7,M1
JMP M2
M1:
JNB KEYRED,M0
M2:
SETB ISDRED
CLR TR0
N1:
JB KEYPLAYL,N2
CALL DL20MS
JB KEYPLAYL,N2
MOV ISDDAT,WBIT1
CLR ISDPLAYS
N2:
JB KEYPLAYS,N3
CALL DL20MS
JB KEYPLAYS,N3
INC WBIT1
MOV ISDDAT,WBIT1
CALL DISPLAY2
CALL DL60MS
N3:
JB KEYSET,N4
CALL DL20MS
JB KEYSET,N4
MOV ISDDAT,WBIT3
MOV WRAM,WBIT3
MOV WBIT1,WBIT3
CALL DISPLAY N4:
JMP LOOP
MOV WW,WRAM
JMP GO DISPLAY2:
MOV WW,WBIT1 GO:
MOV A,
MOV DPTR,#TAB1
ANL A,#0F0H
SWAP A
MOVC A,@A+DPTR
MOV LED1,A
MOV A,WW
ANL A,#0FH
MOVC A,@A+DPTR
MOV LED2,A RET
MOV TH0,#9EH 重装初值(25MS)
MOV TL0,#58H
DJNZ R2,TT0EXIT
MOV R2,#3
INC WRAM
CALL DISPLAY TT0EXIT:
RETI T0中断结束
MOV R6,#100 DL20MS_1:
MOV R7,#100 DJNZ R7,$
DJNZ R6,DL20MS_1
RET
DL60MS:
60 毫秒延时CALL DL20MS
CALL DL20MS
CALL DL20MS RET
DL05S:
1秒延时
MOV R5,#50 DL05S_1:
CALL DL20MS
DJNZ R5,DL05S_1 RET
;---------------------------------------结束 END
3调试
3.1应用ISIS软件仿真
在ISIS软件中画出各单元原理图,设置好元件参数,便可以进行调试。
图3.1是由NE555构成的低频振荡电路仿真电路。
图3.2是遥控发射电路仿真电路,这个遥控发射电路的仿真结果图如图3.3所示。
图3.1低频无稳态振荡器仿真电路
图3.2遥控振荡仿真电路
图3.3遥控振荡电路仿真结果
.
总结
致谢
参考文献
[1]陈有卿编著.新颖集成电路制作精选[M].人民邮电出版社,2005.4.
[2]陈振官,陈宏威等编著.光电子电路制作实例[M].2006.4.
[3]黄继昌等编著.检测专用集成电路及应用[M].2006.10.
[4]许兴在.传感器近代应用技术[M].上海:
同济大学出版社,1994.
[5]杨照.开关、报警电子小制作入门[M].杭州:
浙江科学技术出版社,2005.
[6]电子制作与应用电路选编[M].北京:
电子工业出版社,1985.
[8]孙余凯.555时基电路识图[M].北京:
电子工业出版社,2007.
[9]康万新.毕业设计指导及案例剖析.北京:
清华大学出版社,2007
[10]康华光.电子技术基础(模拟部分)[M].北京:
高等教育出版社,2009.
附录整体电路图
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- 热释电 报警 电路设计 黄河 科技学院 课程设计