电路cad课程设计红外线报警器 (2)

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1、目录一．摘要2二．工作原理21.基本原理22.电路说明2三．单元电路设计31.电源部分的设计3a)整流电路3b)滤波电路5c)稳压电路52.放大器电路的设计6a)反相交流放大器6b)正相交流放大器73.比较器电路的设计7四．电路仿真91.电源电路仿真结果102.当有人进入的时候103.当人离开的时候10五．PCB布线12六．总的原理图13七．参考文献14一．摘要该报警器能探测人体发出的红外线，由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和报警指示电路等组成。当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警

2、信号，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。概述了红外辐射的知识、热释电红外传感器的结构和工作原理。利用热释电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。热释电红外传感器具有很多的优点,在防盗、警戒等装置中应用较广。二．工作原理1.基本原理红外报警器是一种红外线光束遮挡型报警器，发射机中的红外发光二极管在电源的激发下，发出一束经过调制的红外光束（此光束的波长约在0.8～0.95微米之间），经过光学系统的作用变成平行光发射出去。此光束被接收机接收，由接收机中的红

3、外光电传感器把光信号转换成信号，经过电路处理后传给报警控制器。由发射机发射出的红外线经过防范区到达接收机，构成了一条警戒线。正常情况下，接收机收到的是一个稳定的光信号，当有人入侵该警戒线时，红外光束被遮挡，接收机收到的红外信号发生变化，提取这一变化，经放大和适当处理，控制器发出的报警信号。2.电路说明1)具体图示如下所示：报警电路比较器放大电路电源部分红外线传感器图11)说明电源部分：电源首先接入的是220V的交流电源信号然后再通过变压，整流，滤波，稳压从而输出5V电压。红外线传感器：红外线传感器主要是

4、用来采集人体的红外线信号并将该信号转换成电信号的器件。这里用开关代替传感器的采集信号部分。放大电路：是由集成运算放大器LM324和电容构成对传感器的信号进行放大和滤波供下一级电路使用。比较器：这里采用的是双限电压比较器，把电路中的基准电压U1和U2为参考电压（U1>U2）与比较器输出的电压作比较控制指示电路指示是否有人进入的情况一．单元电路设计1.电源部分的设计：a)整流电路晶体二极管是由两种具有不同导电性能的n型半导体和p型半导体结合形成的pn结构成的，如图2（a）所示，pn结具有单向导电的特性，常用

5、符号表示如图2（b）。图2二极管的pn结构及符号图3二极管的特性曲线当pn结加上正向电压（p区接正、n区接负）时，外电场使pn结的阻挡层变薄，形成比较大的电流，二极管的正向电阻很小；当pn结加上反向电压时，外电场使pn结的阻挡层变厚，形成极小的反向电流，表现为反向电阻非常大。晶体二极管的正反向特性曲线如图3所示，即二极管具有单向导电性。利用二极管的单向导电性，可将交流电变成脉冲直流电，其过程称为整流。如图4是桥式整流滤波电路，其整流过程如下：当交流电为正半周时，M点电压高于N点电压，D2、D4截止，而D

6、2、D5导通，电流将从交流电源依次通过D2、RL、D5回到电源；当交流电为负半周时，N点电压高于M点电压，D2、D5截止，而D3、D4导通，电流将从交流电源依次通过D3、RL、D4回到电源。这样通过RL的电流方向是固定的，UA始终大于UB，且UAB随交流电的起伏而波动。如果将RL两端接入示波器会观察到如图5的整流波形②。整流电路是把交流电变成直流电的电路，电路是二极管的单向导电性由四个二极管构成桥式整流电路，如图4所示。图4桥式整流图5交流、整流及滤波波形a)滤波电路电容（或电容量,Capacitanc

7、e）指的是在给定电位差下的电荷储藏量；记为C，国际单位是法拉（F）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上；造成电荷的累积储存，最常见的例子就是两片平行金属板，也是电容器的俗称。在负载RL两端并接上电容值较大的电解电容，如图4所示，可将脉冲直流电过滤成较平稳的直流电，称为滤波。波形②将会变得较为平滑或成一条直线③。滤波的基本原理：电容C两端的初始电压为0。接入交流电源U后，当U为正半周时，D2、D5导通，U通过D2、D5对电容充电；当U为负半周时，

8、D3、D4导通，U通过D3、D4对电容充电。由于充电回路等效电阻很小，所以充电很快，电容C迅速被充到交流电压的最大值Umax。此时二极管的电压始终小于或等于0，故二极管均截止，电容不可能放电，故输出电压恒为Umax。综上所述，交流电通过整流、滤波可以变成直流电，这就是一般稳压电源的基本原理。a)稳压电路LM317的输入最同电压为30多伏，输出电压1.5--32V电流1.5A不过在用的时候要注意功耗问题注意散热问题。LM317有三个引脚，一个