红外线电子看门狗设计

光电检测技术与应用课程设计题目:组长:组员：专业：班级：指导教师:红外线守门狗电路设计彭艳涛宫婷婷、阮炜、戴基海电子科学与技术112 班何恩节2014年4月19日安徽科技学院 数理学院目录 CONTENTS1、 红外线电子狗报警器的介绍（前景及使用价值） 11.1 红外线电子狗报警器的作用及使用价值1.2 红外线电子狗报警器的发展前景2、课程设计目的 13、设计总原理图24、原理图使用元器件清单 35、红外线电子狗报警器实验原理简单介绍 36、红外线电子狗报警器发射电路原理及功能模块 47、红外线电子狗报警器接收报警电路原理及功能模块 58红外线电子狗报警器解除报警原理及功能模块 69、课程设计总结7一、红外线电子狗报警器的介绍（一）红外线电子狗报警器的作用及使用价值 随着社会经济的日益增长， 铁门铁窗等已经给人们带来的安全感 越来越少， 所以光电探测器在生活中的应用越来越广泛了。 用此作防 盗报警装置，具有良好的隐蔽性，白天黑夜均可以应用，而且抗干扰 能力强。广泛应用于办公室、 堆栈、商店、超市、小区以及学校机房。 （二）红外线电子狗报警器的发展前景 本设计就是为了满足现代化住宅防盗的需要而设计的家庭式电 子防盗系统。 目前市面上也有压力触发式防盗报警器、 开关电子防盗 报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器， 但是这几种报警 器都存在一些缺点。本系统采用了红外传感器，它的制作简单、成本 低、安装比较方便、而且防盗性能比较稳定、抗干扰能力强、灵敏度 高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。二、课程设计目的1. 掌握 “光电检测技术与应用 ”这本书理论知识的实际应用。2. 掌握红外线电子狗报警器的原理， 进一步深入了解光电的基础 知识与应用。3. 掌握对 multistim 以及其他编译软件的熟练使用方法。4. 培养我们理论应用于实践以及独立思考，多种思维并存的能 力。5. 培养我们小组成员团结合作，共同努力的精神。设计总原理图四、原理图使用元器件清单Switch单掷双刀开关8个J3-J10Q3Switch单掷双刀开关1个J2接地符号三个滑动变阻器10KQ 个，R2Power5V 三个，power VDD 12V滑动变阻器100KQ两个，R4,一个，R9与门7408N 个U5A电阻 1KQ5 个，R1, R3, R5,或门7432N 一个U2AR8, R10非门 74LS04N 一个 U4A电阻5KQ 个，R6电平触发器74LS74D 一个U3A电阻100KQ 个，R7继电器J2 一个发光二极管两个，LED1 , LED2LED-red 一个三极管2N2222A三个，Q1, Q2,8位数值比较器74LS85D 一个五、红外线电子狗报警器实验原理简单介绍本次课程设计所设计的红外电子狗报警器为主动对射式，主要由红外发射模块、红外接收模块、报警模块及报警解除模块四部分组成，其系统框图如下所示。红外发射|=红外接收报警義置I解除报警叢置其基本工作原理为：红外发射模块发射出固定频率及固定峰值波 长的红外辐射，红外接收模块中的光电二极管接收到红外发射模块发 射出的红外辐射（接收峰值波长与红外发射模块对应） 时处于导通状 态，一但有不明物体挡住红外线则导致光电二极管截止， 此截止信号 通过触发器触发报警装置，使报警装置持续报警，直到人为复位。当 主人来到后可在解除报警装置中输入密码解除报警模式。六、红外线电子狗报警器发射电路原理及功能模块下图所示为红外发射驱动电路:VCCVCCQ1LED2.J N2N2222AR2 . . R1 ikn:?Key=A0上图中设计是采用两路红外发射，在实际应用中为了更好地实现 防盗效果可采取更多路红外发射， 使得间距更小，甚至是使用面阵红 外墙。原理图中的电位器可实现红外发射的发射与否及控制红外发射 的强度，以实现应用于不同场所中所需防护入口的大小的调节。（右图为启动仿真时开始发射红外辐射图）其动作过程为：R2=0时，三极管的基极和发射极电压Ube = O，三极管处于截止状态，红外发射 停止工作；调节R2使得Ube大于导通电压，三极管导通，开机向外发射红外线。七、红外线电子狗报警器接收报警电路原理及功能模块红外接收及报警触发电路如下所示：VCC?!00kl:7432NVDDVDD100QK&y - space74LS74D J2 10mA Shift 45V12VJOOkO Key=Au5Xt2.5 VQ - c J 3 上兰n r7-. Lr6:6 708N. :；= ?SkQ：: _. s . . t U4A ., ”，. ：耄码揑.制端:P ： ： ） J : ；. ：x 74L$Q4N 此模块中采用2CU型光电二极管，2CU型光电二极管的光谱范 围在3801100nm,其峰值波长K=880 990nm,适用于做红外二极 管的光接收器件。但由于MultisimlO.O中无法仿真光照情况，本设计 就用了滑动变阻器替代了（如图 R4、R9所示为替代的光电二极管）。 其动作过程为：正常情况下光电二极管接收到红外线处于导通状态， 此时三极管Q2、Q3的基极发射极电压Ube = O，处于截止状态，一 但有人通过防护门，经过两条光路的任一路，即阻断了光电二极管接 收红外辐射，导致被阻断的光电二极管处于截止状态，电阻大大增加， 进而使得其对应的三极管导通，导通信号作为高电平经或门传递到触 发器的时钟端口，触发器时钟端口电位从低电平变换为高电平，变换的上升沿把触发器Q端置成高电位，使得继电器吸合，此时高压报 警电路导通，开始报警。图中密码控制端口可解除防盗状态，其作用在下面将做详细介绍。本设计中用到了 D触发器，在本仿真软件中由于 D触发器初态 不稳定，故在开始仿真时要对触发器进行清零操作，即图中 J1开关, 此开关另外一个作用就是报警复位作用。八、红外线电子狗报警器解除报警原理及功能模块此模块原理图如下所示：解除报警装置中，采用74LS85D8位数值比较器进行密码校对。这一装置是为了区分房子主人和外人。若主人回来，则进行密码确认， 密码校对正确以后，报警器不会报警。若外人来，输入密码错误，则 报警器会正常工作。在74LS85S中，引脚A3接J3单掷双刀开关， 单掷双刀开关用以控制该键处的高低电平电位。同理有B3接J4单掷双刀开关，A2接J5单掷双刀开关，B2接J6单掷双刀开关，A1接 J7单掷双刀开关，B1接J8单掷双刀开关，A0接J9单掷双刀开关， B0接J10单掷双刀开关。分别由A,B,C,D，8,7,6,5来控制，其中前4 位为设置密码，后4位为校对密码。开始时可以在电路中的key二A, key二B, key二C, key二D键设置起始开锁密码，或者在键盘上按数字8,7,6,5也可以实现。在key=8,key=7, key=6，key=5键进行输入密码并与储存密码比较，或者在键 盘上按A,B,C,D也可以。只有在输入密码与设置密码相同时，锁才打开（在原理图中此时X1红灯亮）.若要加强密码的解码难度，则再扩展一个8位数值比较器，构成256种解码方式，如下图所示，其中key=A ,key二B, key=C, key= key=D, key=E, key=F, key=G, key=H 位 8 位储存密码，key=8, key=7, key=6, key=5, key=4, key=3, key=2, key=1为8位校对密码。再原理图中 X2红灯亮。密码拓展原理图如下所示：-?4L55D i -JU :Key-5JL九、课程设计总结这次的课程设计与以往有着很大的不同，在以前的课程设计中,由老师规定用哪种软件进行编译，仿真，但这次是在选好课题之后, 由我们自己根据实际情况去选择合适的软件， 因为有的元器件在某些 软件里找不到，而且如果换用其他的元器件也会带来参数方面的不 便，所以说本次课程设计很好的发挥了我们个人的特长， 给了我们很 大的自由空间和想象空间。本次设计，刚开始因为没有思路，经过上 网查询资料后， 找到相应的原理及电路图， 但是在连接电路图的时候 发现好多问题，比如光电二极管在 multistim 里面找不到，于是我们 采用滑动变阻器代替后， 进行仿真，发现报警指示灯不亮等多个问题。 于是我们专心研究其红外线电子狗报警器的原理， 然后根据所学的理 论知识，一个元件一个元件的连接，功夫不负有心人，最后在我们自 己的讨论下，完成了一个完整的发射、接收、报警的三个模块的电 路。在做报警模块时，我们添加了继电器，其作用是既可以强 电工作，也可以弱电工作， 由于接收器接收的信号比较微弱，但报警 时我们需要的大的强的信号，所以根据强磁场原理，继电器会吸合， 使得报警器工作。然而在实际运用时，发现仿真不成功，并弹出一个 窗口提示：没有总的地线。经过多次测试编译，才知道，原来是继电 器直接接地了， 需要在继电器开关处串联一个电阻， 使得两个电压源 不是并联状态。后来经过谈论，大家发现一个问题，本设计电路没有 解除系统，于是我们加了一个密码锁的模块，当输入密码正确时，接 收电路和报警电路不工作，当输入密码错误时，整个电路正常工作。 其中报警装置采用的是 74LS85D8 位数值比较器， 这样就很好的控制 了报警器。遗憾的是，由于我们实际能力问题，我们的密码锁设置的 比较简单，就是一个四位二进制代码，一共有 16 种解码方式。但是 如果想在此基础上加深密码锁的解锁难度，我们可以多加几个74LS85D8 位数值比较器，构成更多位密码。通过这次课程设计， 我们深刻的体会到了理论基础的重要性， 在 以后的学习中，一定要认真学懂理论知识，学以致用。1、通过对文献资料的参照查找与对比， 以及对仿真软件 Multisim 的学习，不仅制作出了数字密码锁电路的全过程设计，调试，而且初 步学会了如何设计数字系统。并且对电子密码锁的原理也懂了很多。 在查找文献资料中不仅能学到许多东西， 而且学会可许多解决问题的 方法；而对 Multisim 的学习，则更加提高了自己时间操纵的能力。2、对课程设计说明书的撰写， 进一步加强了各方面能力的锻炼， 分析能力进一步加强。 在书写课程设计时，不仅要进行单元块的调试， 而且需要一步一步进行组装，最后调试。在进行逻辑分析时，还要对 其进行不对思考改进，强化了独立解决问题的能力。3、在设计过程中，不断寻求解决方案与方法，独立进行学习与 查找方案。另外， Microsoft Office Word 得到熟练应用。最后感谢何老师的细心指导，使我们的设计更加完善。