1、光电报警电路课 程 设 计 任 务 书分 院（系）信息学院专 业测控技术与仪器学 生 姓 名武婷婷学 号0703020207设 计 题 目光电式传感器报警电路设计内容及要求： 1）根据光电式传感器的工作原理，设计一种防盗电路装置。2）利用光敏二极管代替开关，衔接报警电路；3）要求正常情况下，三极管不导通；小偷侵入时，光敏二极管接收不到光，不导通，三极管导通驱动报警电路，发光二极管发光，蜂鸣器鸣叫。4）总电路应包括与传感器元件相接的调制电路、放大电路和报警电路。要求在课程设计报告中给出：1）装置的结构和电路原理图。2）调试过程，说明发现的问题及处理过程。3）分析存在的问题。4）收获与改进方案。进
2、度安排：2009年12月8日2009年12月30日根据设计要求和内容查阅参考文献或资料，提出设计方案，进行原理设计。2010年1月7日20010年1月30日根据设计方案，进行调试，测试，撰写课程设计报告，答辩。指导教师（签字）： 年 月 日分院院长（签字）： 年 月 日1 引言12 设计原理及概述23 内容及要求24 方案设计25 元件清单36 硬件电路设计36.1 发射电路36.2 接收电路46.3 放大电路46.4 报警电路57 软件模拟设计68 仿真模拟及结果测试79 设计中的问题及解决方法710 参考文献 811 课程设计总结 81 引言报警器的应用非常广泛。在汽车、摩托车报警器，仓库
3、大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这点。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。 2 原理及概述传感器是指能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由
4、敏感元件和转换元件组成。传感器的原理有各种各样，光电式传感器，是将光通量转化为电量的一种传感器，光电式传感器的基础是光电转换元件的光电效应。由于光电测量方法灵活多样，可测参数多众多，一般情况下具有非接触、高精度、高变率、高可靠性和反应快等特点，加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器的内容及其丰富，在检测和控制领域中得到广泛的应用。3 内容及要求内容：本课程设计就是用发光电器件发光二极管和光敏二极管组成防盗电路。发光二极管和光敏二极管组成一类似开关作用，再通过一发光二极管和蜂鸣器发出警告。 设计电路应包括两部分：硬件电路和软件模拟。其中，硬件电路
5、又包括调制电路，发光电路，接收电路，放大电路和报警电路。如下： 调制电路 发光管 光电管 放大电路 报警电路 要求： 根据光电式传感器的工作原理，设计一种防盗电路装置。利用光敏二极管代替开关，衔接报警电路。要求正常情况下，三极管不导通；小偷侵入时，光敏二极管接收不到光，不导通，三极管导通驱动报警电路，二极管发光，蜂鸣器鸣叫。总电路应包括与传感器元件相接的调制电路、放大电路和报警电路。4 方案设计 . 发光电路和接收电路都用同一个调制电路来启动，可以通过延长导线来使延长发光二极管和光敏二极管的距离，可以保证系统在一定器件的条件下作用距离较远。5 元件清单元件名称类别数目音频集成功放LM386LM
6、386N-31定时器NE555P1电阻R0/R72002电阻R1/R31K2电阻R2201电阻R410K1电阻R5500K1电阻R62001电容C1100nF1电容C20.01F1耦合电容C3100F1发光二极管DS11光敏二极管DS22发光二极管DS31三极管90141蜂鸣器LS1BUZZER1直流电源VCC1接地元件2导线若干6 硬件电路设计6.1 发射电路用NE555组成的多谐振荡器作为调制电源组成如下的调制电源电路，再接上发光二极管和限流电阻，组成发射电路，原理图如图a：图a6.2 接收电路接收电路跟发射电路类似，用光敏二极管代替发光二极管并充当开关的作用。正常情况下，发光二极管和光敏
7、二极管对应，光敏二极管接到光线导通，输出高电平。当有小偷经过时，光敏管接收不到光，不导通，输出低电平。6.3 放大电路利用LM386锁相集成电路对光敏管的信号进行放大。如下图所示：3接信号输入，5是信号输出后接报警电路。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点。LM386内部电路原理图如图所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的
8、增益近似等于双端输出电容的增益。第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。 第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。 引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。6.4 报警电路 报警电路用一个三极管来导通。正常情况下，三极管不导通，报警电路不同。当接到检测低电平
9、信号，即有小偷侵入时，三极管导通驱动报警电路，二极管发光，蜂鸣器鸣叫。其电路图如下： 7 软件模拟设计根据各部分功能电路，用PROTEL画出电路图进行仿真，得出总电路如下：8 仿真模拟及结果测试仿真过程中，当按下开关时系统正常工作，防盗电路没驱动，没有警报信号。用打开开关来模拟小偷侵入，即光敏二极管光线被挡住，接收不到光，不导通，此时三极管导通，驱动报警电路，发光二极管发光，蜂鸣器鸣叫，实现报警功能，电路设计成功！9 设计中的问题及解决方法 此次设计时,遇到许多问题：首先，在电路图的连接中,因为对于电路原理不很掌握，所以在连接时有时会连接错误。其次，对芯片某些引脚的功能了解的不够透彻,导致在设
10、计电路时出现了接线错误。除此之外在对电阻电容的挑选上,有时会因阻值、容值的选择不当，而出现错误，从而使整个设计不够完美。但这些问题都即时的得以解决。 10 参考文献 1 传感器及检测技术 高等教育出版社2 自动检测技术 机械工业出版社3 传感器电子学 宇航出版社4 传感器实际应用电路设计 电子科技大学出版社5 光电式传感器相关资料11 课程设计总结通过两周的课程设计，使我更进一步的了解了传感器原理的相关知识，加深了对各芯片的了解，初步达到了设计目的和要求。提升了自己的实际实践能力。明白了设计一个关于传感器测距方面的课题应从哪几方面入手。例如程序实现，芯片的选择和连接，芯片在电路中起到什么作用，以及如何起到这样的作用。此外也加强了我搜集资料和整理资料的能力，提高了自己动手分析问题、解决问题的能力。这些都对我以后的工作进行了即时的训练。并且在设计中遇到了许多问题，在对这些问题的解决上，也是对我个人能力的煅炼。而且这些问题的出现很有价值，是值得重视的,需要在我以后的学习中不断的加以完善和提高。但总的来说,通过这次的设计实验，进一步地增强了我的实际动手能力使我的理论与实践能力相结合，从而在整体上提高了自身的学习能力和理论素养。
