课--程设计说明书正文.docx

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1、目录1绪论11.1 前言11.2 整体电路的设计思路12设计内容及要求12.1 设计任务及要求12.2 总体方案设计22.3 主要器件介绍23单元电路设计及工作原理分析83.1 红外线放射电路83.2 红外线接收电路83.3 单稳态触发电路83.4 多谐振荡电路103.5 功率放大电路104软件的设计125安装调试156系统功能指标参数157设计总结168参考文献179.1 总电路图179.2 总电路图的仿真图191绪论1.1 前言随着我国社会和经济的发展，百姓的收入水平不断提高，私有财产的快速积聚，从而使得平安与健康成为富有起来的人们最为关注的两大热点，家庭平安保障首当其冲，此为防盗产品风火

2、而起的第一机会点；各地政府对平安问题的高度重视，以及为创建文明城市、花园城市、改善城市形象吸引投资等政府行为须要，出台拆除金属防盗网的政策，为此，对保障平安的防盗产品有很好的发展前景。红外线报警器用途特别广泛，不仅可以用于私家的住宅、车辆的平安防盗，也可以用于企事业单位厂房、珍贵物品等防盗，省去了过去的大量金属电网等等它的设计对于平安防盗是特别有必要的。红外线防盗不仅设计比较简洁，其适用范围还特别的广泛，防盗效果比较好，平安精确，所以它的设计显得比较重要。1.2 整体电路的设计思路红外线报警器探讨的是防盗报警系统，如何运用简洁的电子元件实现报警功能。整体电路设计思路：红外线放射器由ICl（NE

3、555组成的多谐振荡器）RI、R2、C3等元件组成振荡频率为38kHZ的多谐振荡器，VL是红外线放射探头，其38kHZ高频信号由它向外辐射。VDL是红外线接收探头，它与IC2（NE555）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。IC3（NE555组成的单稳态触发器）及四周元器件组成报警执行电路。当VDL接收VL辐射的红外光束，红外线接收专用前置放大集成电路IC2的信号输出端7脚为低电平。VT为截止状态，IC3的2脚为高电平，3脚为低电平输出，因此后面的电路不会工作。当有人拦住红外光时，在拦住的瞬间CX2060A输出端7脚即转为高电平，从而使Tl导通单稳态电路起先工作，

4、使得扬声器发出声音报警，大约36秒后,IC3置位使3脚又转为低电平，报警声停。当红外线又被拦住时，报警电路再次工作。2设计内容及要求2.1 设计任务及要求设计任务：设计红外线报警器电路设计要求：（I）设计一个较简易的红外线报警器，本电路广泛适用于各种报警场合。（2）当有人遮拦住红外线时，报警器发出洪亮的报警声，声音持续一分钟左右。假如红外线再次被遮挡，再次报警。（3）设计红外线放射、接收电路（包括信号的整流和放大）单稳态电路。（4）完成总的电路图和仿真图。2.2 总体方案设计红外线报警器的报警原理：通过红外线被遮挡发出肯定的报警声。红外线的放射的放射装置是一个由NE555组成的多谢振荡电路，红

5、外线的接收装置由一片特地用来接收红外线的集成芯片C2060A构成并对信号进行整流和放大，再通过一个三极管T确定信号是否输入后面的单稳态电路，多谐振荡电路的输出信号驱动扬声器发声，单稳态电路还限制报警声的长短。图2.1系统结构2.3 主要器件介绍设计当中运用到的元件以及其功能简介：元件清单如表2-1元件名称数量元件名称数量NE555芯片3块C2060A1块电阻12个电容11个三极管1个蜂鸣器1个干电池4节导线若干开关1个运算放大器1个1、555的内部结构:图2.2555的内部结构图555为一8脚封装的器件，其各引脚的名称和作用如下:表2-2555的引脚功能表引脚序号符号功能GND接地端TL低电平

6、触发端Q电路的输出端/RD复位端，低电平有效V_C电压限制端TH高触发端DIS放电端VCC正电源端，其电压范围为：5-16V表2-3NE555功能表输入输入输入输出输出THTL/RDQ放电管状态XXOO导通23Vccl3Vcc1O导通l3Vcc1保持不变保持不变23Vccl3Vcc1O导通23VccHLJLJLJLJ固付IZJliJH外信号va检出地堆希通博波秋分*信号电源看场人端,节端器网整墙输出端图2-3CX2060A芯片表2-4引脚功能与修理数据脚位序号符号功能直流电压(V)对地电阻(k)备注开机待机红笔接地黑笔接地IN红外信号输入端1.51.2513.24.2Cl增益调整端1.41.5

7、15.19.8C2检波端2.21.2513.210.1GND接地端0000fo带通滤波器调整端1.11.215.110.2C3积分端1.01.215.510.1OUT信号输出端2.83.513.69.2电压有波动Vcc电源端5.05.04.03.81脚：超声信号输入端，该脚的输入阻抗约为40kQ。2脚：该脚与地之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，变更它们的数值能变更前置放大器的增益和频率特性。增大电阻RI或减小Cl,将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但CI的变更会影响到频率特性，一般在实际运用中不必改动，举荐选用参数为R1=4.7,Cl=IFo3脚：该脚

8、与地之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，举荐参数为3.3uf。4脚:接地端。5脚：该脚与电源间接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f,阻值越大，中心频率越低。例如，取R=200kQ时,fO=42kHz,若取R=220kC,则中心频率fOg38kHz06脚：该脚与地之间接一个积分电容，标准值为330pF,假如该电容取得太大，会使探测距离变短。7脚：遥控吩咐输出端，它是集电极开路输出方式，因此该引脚必需接上一个上拉电阻到电源端，举荐阻值为22kQ,没有接受信号是该端输出为高电平，有信号时

9、则产生下降。8脚：电源正极,4.55V。3、LM386芯片1.M386是一种音频集胜利放，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，广泛应用于录音机和收音机之中。1.M386是1.5W的音频功率放大器，最大可以到2W,可以不接多少元件就可以工作，比如直流下，第2,4脚接地，3脚输入信号，第5脚接个隔直电容输出到喇叭，第6脚接电源+就可以工作！沟通整流的供电时，1,8脚间接个IOuF的电容LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。特性：静态功耗低，约为4mA,可用电池供电，工作电压范围宽，4-12V或5-18V；外围元削减；电压增益可调，20-20

10、0,低失真度。图2-4LM386芯片2脚为反向输入端3脚为同向输入端4脚为接地端5脚为输出端6脚为电源端7脚为旁路端3脚和8脚为电压增益设定端3单元电路设计及工作原理分析3.1 红外线放射电路红外线放射器由ICl,Rl,C3等元件组成振荡频率为40KHZ的多谐振荡器，VL是红外线的放射探头，此装置辐射出40KHZ的高频信号。3.2 红外线接收电路VDL是红外线的接收探头，它与IC2组成红外线接收、整形和放大电路，放大后的红光外线信号变成电脉冲信号。当VDL接收VL辐射的红外光束时,红外线接收专用前置放大集成电路IC2的信号输出端7脚为低电平。CX20106A集成电路对接收探头受到的信号进行放大

11、、滤波。其总放大增益80db。这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz与测距超声波频率40kHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。试验证明，其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰实力。适当变更Cl的大小，可变更接收电路的灵敏度和抗干扰实力。Rl和Cl限制CX20106A内部的放大增益，R2限制带通滤波器的中心频率。一般取Rl=4.7,Cl=IuFo其余元件按图4取值。US_R1为超声波接收头，当收到超声波时产生一个下降沿，接到单片机的外部中断INTO上。当超声波接收头接收到40kHz方波信号时，将会将此信号通过CX20106A驱动放大送入单片机的外部中断0口。单片机在得到外部中断0的中断恳求后，会转入外部中断0的中断服务程序进行处理，在移动机器人的避障工作中，可以在中断服务程序设定须要单片机处理的最短距离，比如0.5m。对于距离大于0.5m的障碍物，可以不做处理干脆跳出中断服务程序；对于距离小于或等于0.5M.3.3 单稳态触发电路电路的输出状态仅一种稳定的状态，而另一个状态为暂态，当外界触发使输出进入暂态后其经过一个短暂的时间后输出又回到了稳态。没有触发信号时Vi处于高电平（ViVcc3）,假如接通电源后Q=0,VO=O,T导通，电容通过放电三极管T放电，使Vc=O,V。保持低