光电探测与信号处理程设计报告主动式红外报警器设计
专业光电信息工程
学号110105011118
学生姓名廖承润
指导教师常大定王静
组员李文广吕伟熊煜
1、红外报警器概述 (3)
2、设计方案 (3)
2.1、发射部分设计方案 (3)
2.1.1、红外发光二极管 (3)
2.1.2、555定时器 (4)
2.2、接收部分设计方案 (6)
2.2.1、红外接收管 (6)
2.2.2、UA741运算放大器 (6)
3、电路图设计及其原理 (8)
3.1、发射部分原理图 (8)
3.1.1、发射部分原理图详细分析 (8)
3.1.2、发射部分原理图参数计算 (9)
3.1.3、发射部分PCB图 (9)
3.2、接收部分原理图 (10)
3.2.1、接收部分原理图详细分析 (10)
3.2.2、接收部分原理图参数计算 (11)
3.2.3、接收部分PCB图 (11)
4、总结 (11)
参考文献 (12)
1、红外报警器概述
此红外线报警器工作原理：在需要防范的区域里安装好探测器报警器后，如果如有物体遮住接收板从放射板发射的信号，接收板也就是探测器就立即发出报警信号，蜂鸣器就会响起。从而产生报警的效果。
并且，设计题目要求采用集成块运算放大器uA741，定时器555，红外发射管SE303，红外接收管PH302，三极管，蜂鸣器，极性电容，电阻等电器元件来设计。
2、设计方案
按照题目设计要求，红外报警器分为两部分，分别是发射信号部分和接收信号部分。总的设计方案只这样的，发射部分发射红外光对射到接收部分的红外接收管那里，接收部分经过对接收转换得到的信号进行放大整流、滤波处理，最后的电压信号再驱动蜂鸣器不响。如果有什么东西阻挡了红外光，接收部分就没有接收到信号，蜂鸣器就启动报警。
经过了大量查阅文献和资料，整理分析得出以下各部分的设计方案：
2.1、发射部分设计方案
通过阅读文献，首先对发射部分需要的元器件要有一定的了解。
2.1.1、红外发光二极管
常用的红外发光二极管（如SE303·PH303），其外形和发光二极管LED相似，发出红外光（近红外线约0.93μm ）。管压降约1.4V ，工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压，回路中常串有限流电阻。
发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。为了增加红外线的控制距离，红外发光二极管工作于脉冲状态，因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比，只需尽量提高峰值Ip，就能增加红外光的发射距离。提高Ip 的方法，是减小脉冲占空比，即压缩脉冲的宽度т，一些彩电红外遥控器，其红外发光管的工作脉冲中空比约为1/4~1/3；一些电气
产品红外遥控器，其占空比是1/10。减小冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加。常见的红外发光二极管，其功率分为小功率（1mW~10mW）、中功率(20mW~50mW)和大功率(50mW~100mW以上)三大类。要使红外发光二极管产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。
2.1.2、555定时器
（1）定时器的组成和功能
555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。按其工艺分双极型和CMOS型两类，其应用非常广泛。
555定时器它主要由两个高精度电压比较器A1、A2，一个RS触发器，一个放电三极管和三个5KΩ电阻的分压器而构成。其内部组成框图：
方案二：设计一个用555定时器构成的多谐振荡电路来驱动发射管，这个方案只是用简单的电路就可以实现不同频率的可以改变占空比的的高低电平输出，再用来驱动发射管。
综合分析考虑得到，方案二更加适合课程设计的要求，并且方案二更加方便调试。
2.2、接收部分设计方案
通过阅读文献，首先对接收部分需要的元器件要有一定的了解。
2.2.1、红外接收管
红外接收管即光敏二极管，光敏二极管与普通光敏二极管一样，它的PN结具有单向导电性，因此，光敏二极管工作时应加上反向电压。接受二极管加上反向电压，当无光照时，电路中也有很小的反向饱和漏电流，一般为1 * 10-8 -- 1X10 -9A(称为暗电流)，此时相当于二极管截止;当有光照射时，PN结附近受光子的轰击，半导体内被束缚的价电子吸收光子能量而被击发产生电子一空穴对O 这些载流子的数目，对于多数载流子影响不大，但对P区和N区的少数载流子来说，则会使少数载流子的浓度大大提高，在反向电压作用下，反向饱和漏电流大大增加，形成光电流，该光电流随入射光强度的变化而相应变化。光电流通过负载RL时，在电阻两端将得到随人射光变化的电压信号。光敏二极管就是这样完成电功能转换的。
2.2.2、UA741运算放大器
uA741单运放是高增益运算放大器，用于军事，工业和商业应用.这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。这些类型还具有广泛的共同模式，差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。
uA741芯片引脚和工作说明：
1和5为偏置(调零端)，2为正向输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源 8空脚
741运算放大器使用时需于7、4脚位供应一对同等大小的正负电源电压＋Vdc与－Vdc，一旦于2、3脚位即两输入端间有电压差存在，压差即会被放大于输出端，唯Op放大器具有一特色，其输出电压值决不会大于正电源电压＋Vdc 或小于负电源电压－Vdc，输入电压差经放大后若大于外接电源电压＋Vdc至－Vdc之范围，其值会等于＋Vdc或－Vdc。
一般运算放大器输出电压均具有如下图特性曲线，输出电压于到达＋Vdc和－Vdc后会呈现饱和现象。
UA741运算放大器的应用——反相放大电路
反相放大电路之接法下图，同样是使用负反馈电路方式作动，只是此时信号由反相端输入，故会得到与输入端反相之输出，当输入电压V1增大时会使得输出电压Vo下降。此电路可以得到(R1/R2)倍的输出，当a点电位为0V时，其输出电流如式(1)为V1/R2，则
根据课程设计要求，设计了下面方案：
一个利用运算放大电路来对红外接收管经过电阻耦合出来的电压信号进行放大、整流、滤波，得到直流电压信号。此时得到的电压信号是由红外接收管接收到发射管部分发射出来的红外线产生的。
3、电路图设计及其原理
3.1、发射部分原理图
3.1.1、发射部分原理图详细分析
如图所示，发射部分的左边部分是555定时器的应用——多谐振荡电路，定时器的三脚会输出一定频率的方波。具体分析已经在上面介绍555定时器的部分做了详细的分析，在此不再重复；而发射部分的右边部分是红外发射管的驱动电路，输出的方波信号会令三极管Q2不断处于导通截止这两种交换状态。使得红外发光二极管处于脉冲状态，这样增强了发射管的控制距离。
3.1.2、发射部分原理图参数计算
根据多谐振荡电路的原理，为了控制发射管的发射有效距离，在多谐振荡电路中添加了一个滑动变阻器R13，这样可以调节电路的振荡频率。根据振荡周期的计算公式 C )R 2R (7.0t t T 21PL PH +=+=可得：当取C5为680pF 时，可选R10为3K ，R13为20K ，再加一个变位器R11为100K ，
最大频率：F=1/T=1/0.7（R10+2R13）C ≈48.9KHz
最小频率：F=1/T=1/0.7（R10+R11+2R13）C ≈14.7 KHz
而定时器的输出高电平时的电压大概是电源电压5V ，三极管Q2取9013，其放大倍数大概位100，又要使得发射管的电压为1.4V ，电流尽量达到约为20mA ，
则
Ic=20mA Ib ≈20/100=0.2mA
R14=(电源电压-Ube)/Ib =(5V-0.7)/0.2≈22k R12=(5V-1.4V)/IC ≈180 3.1.3、发射部分PCB 图
3.2、接收部分原理图
3.2.1、接收部分原理图详细分析
电阻R9的确定：当红外接收管当接收到红外光是时，接收管产生的光电流通过负载R9，在电阻两端将得到随红外光变化的电压信号。经过实践调试，R9的阻值不能太大，如果太大，会使得接收管得到的分压变小，反向电压变小不利于产生光电流；如果太小，耦合出来的电压信号会很小很小，这也不利于后级放大电路。所以可以取一个合适的阻值22K,这样接收管的反向电压较大，电压信号也足够后级处理，而此时的电压信号可以达到100mv。当然还要看发射管和接收管的距离，距离越大，耦合出来的电压信号就越小。
信号放大：根据前面对UA741的了解，运算放大器UA741可以通过外部电阻构成反相比例运算电路，因为是反相的，所以要两级反相进行处理得到正相的。一级反相比例运算电路放大倍速100倍，二级反相比例运算电路的放大倍数是可调的，这个为了协调接收部分和发射部分的距离而用的，可调范围是1~100倍。
信号整流：经过二级放大后，输出的电压信号已经足够大，但放大后的电压信号是一种交流信号，存在负电压，所以进行整流，利用二极管D1整流，而二极管D2的作用是把负电压卸了从而保护二极管D1。
信号滤波：电容C3会将整流后的电压信号变得更加平缓，处理成稳定的直流信号。同时，C3如果取得合适，还可以防止干扰。比如一只鸟飞过挡住了的红外光，由于电容足够大会把这些类似的信号滤掉。这里C3取10uf。
信号报警：经过滤波得到的电压信号已经是直流信号了，但如何又与蜂鸣器报警联系呢？这里就取了个三极管，它在这里相当于开关作用。如果接收到红外光，产生电压信号，则三极管Q1的集电极和发射极会一直处于导通状态，加上
在集电极串联的电位器R2，就可以调节三极管Q1的Uce的电压很小，另与其并联的有缘蜂鸣器B1相当于被短路，蜂鸣器就不响，相当于不报警；如果没有接收到红外光，就是不产生电压信号，三极管Q1的集电极和发射极会一直处于截止状态，相当于开路。而蜂鸣器B1就与电位器R2串联发出声响报警。
防止干扰：电容C1、C2在电路中起到同交流隔直流作用，主要是把前后级的静态电压和静态电流分隔开来，不影响对电压信号的放大。一般去0.01uf。
3.2.2、接收部分原理图参数计算
根据反相比例运算放大电路的计算公式得：
取R5为1K,要放大100，则R1为100K。
R6是平衡电阻，R6=R1//R5 1K
同理可以求得，R4为1K,R7为1K，R3为电位器100K。
3.2.3、接收部分PCB图
4、总结
该探测系统设计比较稳定，将实际应用中的一些因素考虑进去，如稳压整流电路等，但也因为考虑因素比较多使整个电路比较繁杂，实际制作过程中电路比较臃肿而繁杂。
通过此次设计，我熟悉了光电探测电路的设计，以及在设计中应该考虑到的种种因素，也熟悉了软件的应用。在设计中也明白了无论
设计电路还是考虑各个影响因素，还有绘制电路图耐心和细心都是不可缺少的。
在此也谢谢常老师和王老师的指导。
参考文献
[1]黄继昌等编著.实用报警电路.人民邮电出版社，2005
[2]胡斌编著.电子线路快速识图.福建科学技术出版社，2005
[3]胡斌编著.图表细说元器件及实用电路.电子工业出版社，2005
[4]张爱民等编著.怎样选用电子元器件.中国电力出版社，2005
[5]无英才、林华清.热释电红外传感器在防盗系统中的应用.传感器技术，2002
[6]黄继昌、乔苏文、张海贵等.实用报警电路[M].北京人民邮电出版社，2005
红外线防盗报警器电路原理图 该红外线防盗报警器的特点是，当有人经过防盗物的主要通道、靠近防盗物或破门而入时，即能发出较洪亮的报警声，并延长一段时间才会停止。如果盗贼仍然在此位置左右移动，则报警声仍然持续发出。工作原理 红外线防盗报警器电路原理图如图1所示。红外线发射器由IC2（NE555）、R1、R2、C3等元件组成振荡频率为40kHz的多谐振荡器。VLS是红外线发射探头，其40kHz高频信号由它向外辐射，形成红外线光束。VDL是红外线接收探头，它与IC3 (CX20 106A)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。IC4及其外围元器件组成报警执行电路，一旦其2脚为低电平，电路立即翻转，信号输出端3脚立即转为高电平输出，同时具有延时功能。平时，VDL接收到VDL辐射的红外光束。红外线接收专用前置放大集成电路（它的特点是灵敏度高、不用电感谐振线圈）IC3的信号输出端7脚为低电平，VT1呈截止状态，IC4的2脚为高电平，3脚为低电平输出，因此后续电路均不会工作，无报警声发出。当有人经过防盗物的主要通道、进人房门或靠近防盗物时，挡了一下红外光线，在挡住的瞬间，I
C3的7脚立即转为高电平，从而使VTl饱和导通，2脚立即为低电平，故IC4翻转，3脚为高电平，K得电吸合，接通模拟声报警专用集成电路IC5的电源，扬声器BL就发出响亮的警报声。与此同时，IC4进人延时阶段，约经过2nun（计算公式为t=1 ．1RgC8）时间后，IC4置位，使3脚又转为低电平，报警声停止。如果这时红外线又被挡住，电路会再次工作。 元器件选择 IC1选用CW7806或LM7806集成电路；IC2，IC4均选用555时基集成电路； IC3选用CX20106或KA2184集成电路；IC5选用KD -9561四声模拟声集成电路。 VT1选用3DG12或9013型硅晶体管；VT2选用8050型NPN晶体管，要求电流放大系数β>10 00 VD1一VD4选用1 N4004 x 4整流桥堆，V D5选用2CP10型二极管。VL（红外线发射管）、V
微机原理与单片机系统课程设计 专 班 姓 名: 学 交通大学自动化与电气工程学院 2014 年 12 月 31 日
基于51单片机的红外防盗报警器的设计 1设计说明 1.1设计目的 该设计以单片机AT89C51芯片为核心，加上必要的外围电路，构成了一个基于单片机的红外线防盗报警器。功能主要通过软件编程来实现，降低了硬件电路的复杂性和制作成本。此外，设计中所采用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和性，以满足现代人们住宅防盗的需要。 1.2设计要求 该设计要求当热释电红外线传感器探测到人体辐射的红外线时，单片机控制电路启动声光报警并显示报警次数。此外，用户还可以设定报警时间并手动解除报警。 1.3设计方法 该设计以AT89C51单片机为核心，由时钟电路、复位电路、外部触发电路、报警时间选择电路、声光报警电路、报警次数显示电路和中断报警电路共同组成报警系统。系统具有显示报警次数，设定报警时间，手动解除报警的功能。 2设计方案及原理 2.1设计方案简述 该设计使用AT89C51单片机芯片控制电路，通过热释电红外传感器采集外部触发信号，采用7段LED数码管显示报警次数，采用蜂鸣器和红色发光二极管实现声光报警，手动解除报警功能由单片机外部中断实现，报警时间由单片机部定时器实现。 2.2热释电红外传感器简单介绍 热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的
变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。 2.3 PIR的原理特性 热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件，在每个探测器装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头的场效应管放大后向外输出。 人体辐射的红外线中心波长为9--10um，而探测元件的波长灵敏度的围在0.2--20um围几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长围为7--10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。一旦人侵入探测区域，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理而输出电压信号。 2.4系统组成框图 从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感探头电路、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成；它们之间的构成框图如图1总体设计框图所示：
摘要 本次课设课设题目为红外报警器，是以电路为基础，低频电子线路为指导，采用中小规模集成芯555、三极管、红外二极管、蜂鸣器和各种电阻设计而成。该电路工作原理简单，由555芯片经电源产生的自激信号为红外发射二极管提供电压使其发出特定频率红外光，红外接收二极管作为一个开关控制蜂鸣器的响与不响。本报警器可以实现对局部通道的监控报警作用，也可用来对重要物品的保护。通过对报警电路的设计及焊接，最后能够实现它的功能。 关键字：红外报警器；555定时器；多谐振荡器。
（1）采用红外对管电路结构，当其中光路被遮挡时，报警器发出间歇式报警。（2）采用LED显示，0代表未遮挡，1代表光被遮挡。 （3）每遮挡一次LED显示逐次增加。 （4）设置外部按键，当按键按下时，计算清零。 （5）蜂鸣器的报警由555多谐振荡器给出
用中小规模集成芯片设计并制作红外报警器电路。红外对管中，红外接收管可采用光敏二极管，从光敏二极管的特性知，光敏二极管具有受光导通，不受光截止的特性。因此，可以利用光敏二极管作为开光，控制蜂鸣器的响与不响。采用555多谐振荡器，给蜂鸣器自激信号，给蜂鸣器提供一个电源信号，再通过二极管与4脚相连可控制蜂鸣器状态。LED显示状态可采用七段数码管显示数字0、1，0代表光敏二极管未被遮挡，1代表被遮挡。电路状态计数可采用74161构成的十进制计数器，通过LED显示数字计数。 在这个方案中，首先采用555多谐振荡器给发生二极管一个脉冲信号，这样才可以使接收二极管产生一个不对称的脉冲信号，同时是一个交流信号。再由运放使交流信号放大，并且需要利用三极管的开关作用对蜂鸣器的支线进行短路或者不短路。本方案中元件选取虽多，但是多是用到相同元件控制，在达到同一目的情况下电路相对简单，成本更低的方案。
红外线报警器的设计与制作 [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。 [关键词]：被动式红外报警器；热释电红外（PIR）；传感器；热释电效应；菲涅尔透镜 Design and fabrication of infrared alarm Abstract：The alarm can detect the infrared rays emitted by a human body, posed of an infrared sensor, a signal amplification circuit, a voltage parator, a delay circuit and an alarm indication circuit etc.. When the monitored area into the alarm, can emit alarm signals, suitable for home, office, warehouse, laboratory and other important occasions anti-theft alarm. The structure and working principle of thermal infrared radiation of knowledge, the pyroelectric infrared sensors are outlined. Using the pyroelectric infrared sensor to design a kind of passive infrared alarm circuit, and analyses the function and working principle of the circuit. Pyroelectric infrared sensor has many advantages, in security, warning device which is widely used in. Keywords：Passive infrared alarm; pyroelectric infrared (PIR); sensor; pyroelectric effect; Fidel lens
红外线防盗报警器课程设计报告 北华航天工业学院 课程设计报告(论文) 设计课题:红外线防盗报警器设计 专业班级: B10231 学生姓名: 指导教师: 设计时间: 2012年6月25日 北华航天工业学院电子工程系 红外线防盗报警器课程设计任务书姓名: 专业: 通信工程班级: B10231 指导教师: 职称: 课程设计题目: 红外线防盗报警器 已知技术参数和设计要求: , 该报警器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声， 适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。 , 要求: , 1、灵敏、可靠、一经触发，即刻报警 , 2、对产品材料精益求精，延长使用寿命 , 3、根据实际应用环境，自己选择传感器，确定红外检测范围。所需仪器设备: 直流供电电源，信号发生器，双踪示波器，数字电压表，计算机等 成果验收形式: 面包板插接+实物演示+答辩
参考文献: 《电子技术基础模拟部分》(高教康华光) 《电子工艺与课程设计》(电子工业出版社毕亚军、崔瑞雪) 第17周: 周1---周2 :立题、论证方案设计～选择元器件安装调试 周4---周5 :插面包板调试电路时间 第18周: 安排 周1---周3 :焊接制成电路～完成设计 周4---周5 :验收答辩 指导教师: 张洁教研室主任: 崔瑞雪 2012年6 月 14 日 内容摘要 红外线防盗报警器目前市场上已有成型产品，且市场较为成熟。由于红外线是不可见光，因此用它进行红外探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜均能使用，而且其抗干扰能力强。红外线传感器分主动式与被动式两种，主动式设计方案简单，但成本较高，从成本考虑，本课题通过介绍热释红外传感器RE200BP的工作原理，给出了一种被动型热释电红外报警器的结构原理及其应用电路。这种电路把红外线传感器应用于报警系统中，从而能够实现防盗报警能。 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、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。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。 关键词被动式红外报警器;热释电传感器;菲涅尔透镜;防盗报警器 目录
微机原理与单片机系统课程设计 专业： 班级： 姓名: 学号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2014 年12月31日
基于51单片机的红外防盗报警器的设计 1设计说明 1.1设计目的 该设计以单片机AT89C51芯片为核心，加上必要的外围电路，构成了一个基于单片机的红外线防盗报警器。功能主要通过软件编程来实现，降低了硬件电路的复杂性和制作成本。此外，设计中所采用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，以满足现代人们住宅防盗的需要。 1.2设计要求 该设计要求当热释电红外线传感器探测到人体辐射的红外线时，单片机控制电路启动声光报警并显示报警次数。此外，用户还可以设定报警时间并手动解除报警。 1.3设计方法 该设计以AT89C51单片机为核心，由时钟电路、复位电路、外部触发电路、报警时间选择电路、声光报警电路、报警次数显示电路和中断报警电路共同组成报警系统。系统具有显示报警次数，设定报警时间，手动解除报警的功能。 2设计方案及原理 2.1设计方案简述 该设计使用AT89C51单片机芯片控制电路，通过热释电红外传感器采集外部触发信号，采用7段LED数码管显示报警次数，采用蜂鸣器和红色发光二极管实现声光报警，手动解除报警功能由单片机外部中断实现，报警时间由单片机内部定时器实现。 2.2热释电红外传感器简单介绍 热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。 2.3 PIR的原理特性 热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件，在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自
传感器课程设计 基于单片机的红外报警系统的设计考核成绩： 2016年6月 目录 一.绪论 (1) 1.1发展概况与设计背景 (1) 二.设计要求 (2) 三.基本原理 (3) 3.1 AT89C51的结构 (3) 3.2 AT89C51的引脚结构 (3) 3.3热释电红外传感器的原理 (5) 3.4人体热释电传感器的原理 (6)
四.硬件电路设计 (7) 4.1主电路的设计 (7) 4.1 红外防盗报警电路总原理图 (7) 4.2 时钟电路的设计 (7) 4.3 复位电路的设计 (8) 4.4 发光二极管报警电路的设计 (8) 4.5声音报警电路的设计 (9) 五.系统软件的设计 (10) 5.1主程序工作流程图 (10) 六.结论 (11) 七.心得体会 (12) 八.参考文献 (13) 附录 (14)
一.绪论 1.1发展概况与设计背景 随着社会经济的飞速发展，但是社会的治安问题也越来越凸显出来，各种入室抢窃、偷盗事件时有发生。人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。这时，传统的家庭住宅显然己经远远不能满足人们的需求。人们迫切需要一种智能型的家庭防盗报警系统，面对种种治安问题，我们需要利用现代科技技术来保护我们的自身财产。在此设计防盗报警系统，它是利用探测器装置对建筑物内外重要地点和区域进行布防、探测。当探测器探测到非法入侵，报警器工作状态变为报警状态，产生报警声。 日常生活中应用的报警装置有目标明显反映迟钝等现象。目前市面上装备主要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，但是这几种比较常见的报警器都存在或多或少的缺点。为了解决这些问题和要求，本设计采用了一种简单的红外探测报警装置，而且性能更良好，设计中采用被动热释红外探测地方法设计热释红外的报警系统。 本设计的报警系统所使用的红外线是不可见光，并且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。本设计为一种以51单片机、热释电红外传感器等元器件组成电路为系统控制核心的防盗报警器执行电路。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。此外,在电子防盗、人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。
燕山大学 课程设计说明书 题目红外线报警器的设计 学院<系）理学院 年级专业：09级电子科学与技术2班学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称：讲师
燕山大学课程设计<论文）任务书 院<系）：理学院基层教案单位： 09 电子信息科学与技术 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教案单位、系部各一份。 年月日
燕山大学课程设计评审意见表
红外线报警器的设计 摘要：本文介绍了红外发射和红外接收的工作原理及其特点，提出了 一种红外线接收发的简单应用电路，并基于AT89C51单片机设计了一个简单的红外遥控报警电路。用红外线做信号载波具有成本低、传播范围和方向可以控制、不产生电磁辐射干扰和被干扰等诸多优点，因此被广泛地应用在各个技术领域中。 关键词：红外线报警器，AT89C51单片机，红外发射电路，显示电路，报警电路 Infrared alarm design Abstract: This paper introduces the infrared emission and infrared receiving work principle and features, and put forward a kind of infrared receiver hair of simple application circuit, and based on AT89C51 design a simple infrared remote alarm circuit. With infrared signal carrier with lower cost and scope and direction can control the spread, do not produce the electromagnetic radiated interference and interfered with, and many other advantages, so is widely used in the various technology areas. Key words:Infrared alarm, AT89C51 microcontroller, infrared transmitter circuit, display circuit, the alarm circuit 一、实验目的： 1．了解红外先报警器的组成及原理 2．了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。 3．进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。 4．熟悉红外线报警器的设计与制作. 二、实验任务： 1．设计红外发射电路。 2．设计显示电路。 3.设计报警电路。 4．单片机程序设计。 5.硬件电路的布线与焊接。
本科毕业设计（论文）开题报告 题目单片机红外热释电家庭防盗报警器的设计 学院 专业 学生姓名 学生学号 指导教师 二零一二年三月
毕业设计开题报告 论文题目热释电人体红外报警器的设计选题方向自动控制技术学生姓名专业年级、班级 一、选题的来源、目的、意义和基本内容 来源：学院毕业设计选题指南 目的：随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在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。由于红外线是不见光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 意义：红外线防盗报警器是当前使用比较普遍的报警器之一，它以其灵敏度高、价格实惠，受到了广大用户的欢迎。但是使用每一种红外线传感器都有其不足之处，如抗干扰能力弱、误报漏报现象严重等，可靠性不够高。目前市面上装备主要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，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点[5,6]。 基本内容：本课题基于单片机设计一种简易的红外报警器。此热释红外报警器安装在禁区，根据检测人体自身的热量，检测到有人时，自动发出报警信息，并且能够自动或手动取消报警。 二、国内外研究综述 红外技术最初的发展应用是红外光谱仪，随着红外探测材料技术的发展应用，红外技术目前已广泛应用于环境监测、分子类型和结构判定、石油勘探与分析、地质矿物的籀定、质量检测、交通运输、安全报警、医疗保健等一系列领域。其方法和原理目益成熟，各类红外器件层出不穷，仪器的精度也不断地提高。虽然早在19世纪就有了红外探测器，而且在第一次世界大战期间红外探测器已用于军事目的，但只是到了第二次世界大战期间有了PbS探测器以后，红外探测器技术才受到了人们广泛的重视并得到了迅速的发展。新的探测器材料不断被研制出来，探测器的响应波段很快就覆盖了1-3 um，3-5 um和8-12 um三个大气窗口，与此同时，探测器材料质量的不断改善使探测器的性能也不断得到提高，促进了红外技术的全面发展。
外文原文 Based on infrared alarm technology security systems 1 the introduction 1.1 the research significance of this topic research situation at home and abroad . With the development of society and science and technology unceasing development, people's living standards been improved greatly, and to the private property protection means in the unceasing enhancement, the intelligent facilities for anti-theft puts forward new requirements. This design is to meet the need of modern residential anti-theft designed family electronic alarm system. It in previous devices based on improved greatly, because use the single-chip processor signal, not only can used for single residential area, also can be used in a large-scale residential security systems. It's the job of the performance is good, do not appear to report and misstatement phenomenon, safe and reliable. In our country, the present market condition alarm basically has triggered alarm system pressure switch electron and alarm system and pressure shading triggered alarm system, etc. Various kinds of alarm, but this several common alarm there are some shortcomings. This system USES a human pyroelectric infrared sensor in the human body detector in the flied, passive pyroelectric infrared detectors because of its low cost, easy fabrication, low cost, installation is more convenient, anti-theft performance is stable and high sensitivity, safe and reliable, has attracted broad family characteristics such as popular with the customers. And alarms installation concealment, not easily by rogue found. 1.2 infrared alarm technology introduction 1.2.1 nature objects of the infrared radiation The nature of any object, as long as the temperature above absolute zero (273 ℃), constantly outward issued infrared radiation, and travel at the speed of light energy. Object radiate outward infrared radiation of energy and the object of temperature and infrared radiant wavelength. Assuming objects launching infrared radiation of peak wavelength for a few, its temperature for T, the radiation energy equals infrared radiation of peak wavelength gerben and object product temperature T. This product is a constant, namely: The higher the temperature of the objects, emit infrared radiation of the smaller peak wavelength, send out infrared radiation energy is bigger also. 1.2.2.pyroelectric effect Passive infrared detector also called pyroelectric infrared detector, its main working principle is pyroelectric effect. Pyroelectric effect means if make some strong dielectric material (such as qin batio3, qin wrong acid lead P (zT), etc.) of the
目录 1 绪论 (3) 1.1 研究目的和意义 (3) 1.2 研究内容 (3) 1.3研究方法和技术路线 (3) 1.4 预期的研究目标 (4) 2 系统总体设计 (4) 2.1系统概述 (4) 2.2 主要器件介绍 (6) 2.2.1 热释电红外传感器概述 (6) 2.2.2 AT89C51 单片机概述 (9) 2.3 总体设计框图 (14) 3 系统硬件设计 (15) 3.1信号检测与放大模块 (15) 3.1.1电路实现功能 (15) 3.1.2电路图 (15) 3.1.3电子元件介绍 (15) 3.2 LED显示模块 (16) 3.2.1 电路实现功能 (16) 3.2.2电路图 (16) 3.2.3电子元件介绍 (16) 3.3 报警执行模块 (17) 3.3.1 电路实现功能 (17) 3.3.2电路图 (17) 3.3.3电子元件介绍 (17) 3.4 手工暂停模块 (18) 3.4.1 电路实现功能 (18)
3.4.2电路图 (18) 3.5 晶振与复位模块 (18) 3.5.1 电路实现功能 (18) 3.5.2电路图 (19) 3.5.3电子元件介绍 (19) 4 系统软件设计 (21) 4.1 软件设计介绍 (21) 4.2 主程序设计 (21) 4.2.1 实现功能 (21) 4.2.2 流程图 (21) 4.3 定时中断程序设计 (23) 4.3.1 实现功能 (23) 4.3.2 10s定时流程图 (23) 4.3.3 关键技术 (23) 4.3.4 关键代码： (25) 4.4 解除中断程序设计 (26) 4.4.1 实现功能 (26) 4.4.2 程序流程图 (26) 4.4.3 关键技术 (27) 4.4.4 关键代码 (28) 5 实验结论 (29) 结束语 (30) 附录一 (30) 附录二 (33) 附录三 (33) 参考文献 (34) 致谢 (35)
刘卉讲师
目录 绪论 (1) 1 无线报警器系统总体设计 (2) 系统概述 (2) 主要器件介绍 (3) 热释电红外传感器概述 (3) AT89S51 单片机概述 (7) 总体设计 (12) 2 无线报警器系统硬件设计 (12) 系统工作原理图 (12) 信号检测与放大电路 (13) 电路实现功能 (13) 电路图图2-1信号检测与放大电路 (13) LED显示电路 (14) 电路实现功能 (14) 电路图 (14) 电路实现原理 (15) 报警执行电路 (15) 电路实现功能 (15) 电路图 ........................................................... 电路实现原理 (16) 手工暂停 (16) 电路实现功能 (16)
电路图 (16) 电路工作原理 (17) 单片机控制晶振与复位电路 (17) 电路实现功能： (17) 电路图： (17) 电路工作原理 (17) 3 无线报警器系统软件设计................................................ 流程图............................................................... 主程序设计 (20) 4 系统调试 (30) 结论和展望 (31) 心得体会 (34) 参考文献 (34) 附录 (34) 绪论 随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的 提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。 就目前市面上装备主要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，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。而我所研究的防盗报警器采用了热释电红外传感器，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，同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC机通信，便于多用户统一管理和用户操作。
湖北文理学院物电学院 自动化1211 模拟电路课程设计 姓名：程梦学号：2012118010姓名：库才席学号：2012118032姓名：方凯学号：2012118016姓名：李沈辉学号：2012118040姓名：蔡嘉伦学号：2012118002
前言 近年来，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展.人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也是越来越多。这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强.造成偷盗现象屡见不鲜。因此，越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。 报警器这时正为人们解决了不少问题.但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司财政机构。价格高昂,一般人们难以接受。如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。由于红外线是不见光，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，此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。 红外报警器大多数采用国外的先进技术,其功能也非常先进。其中包括被动式热释电型红外报警器,也即是本文将研究的产品。还有红外监控无线报警器,超声波防盗报警器,红外线防盗报警器,高灵敏红外报警器,触摸式延时防盗报警器, 触摸式防盗报警器,红外报警器,
红外线声先报警器…… 其外，可用红外报警器原理，控制各种电器的运行…… 目录 1．功能说明-------------------------------------------------------------2．结构框图-------------------------------------------------------------3．使用说明-------------------------------------------------------------4．原理与原理图--------------------------------------------------------
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导老师：工作单位：武汉理工大学理学院 题目：红外报警器的设计 初始条件：直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具 要求完成的主要任务：(包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具 体要求) 1、技术要求： 红外报警器的主要技术指标是监视范围或监视距离。其它还应给出一些相应的电气参数，如使用电源形式，电源电压及电流等等。 红外报警器的另一个重要参数是探测器的响应波段。例如设计举例中的红外报警器就是工作在0.9μm波段附近。 2、主要任务： （一）设计方案 （1）按照技术要求，提出自己的设计方案(多种)并进行比较； （2）以555组成发射电路；LF353组成接受电路完成遥控系统的设计（实现方案）； （3）依据设计方案，进行预答辩； （二）实现方案 （4）根据设计的实现方案，画出电路逻辑图和装配图； （5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数； （6）在面包板上组装电路； （7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求； （8）撰写设计说明书，进行答辩。 3、撰写课程设计说明书： 封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期 任务书 目录（自动生成） 正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案； 4、调试过程及结论； 5、心得体会； 6、参考文献 成绩评定表 时间安排： 19周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩； 20周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。
指导教师签名：年月日系主任（或负责老师）签名：年月日
成绩评定表
课程设计任务书
摘要： 随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。就目前市面上装备主要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，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。而本设计中所使用的红外线是不可见光，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。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。我将通过这次课程设计来设计一个利用51单片机控制的红外传感报警系统。
目录 1、引言 (1) 2、传感器 (1) 2.1、红外传感器基础知识 (1) 2.2、红外传感器原理 (2) 2.3、红外测温模块温度值计算 (3) 3、系统框图 (4) 4、系统分析 (4) 4.1、AT89C51单片机的结构 (4) 4.2、AT89C51管脚说明 (5) 4.3、晶振电路 (7) 4.4、上电复位电路 (8) 4.5、时钟电路的设计 (9) 5、软件的设计 (11) 5.1、流程图 (11) 5.2、C语言程序 (11) 6、硬件的设计 (16) 7、仿真 (17) 8、PCB电路板的制作 (18) 9、电路的焊接 (19) 10、调试 (21) 11、感想 (22)
1、引言 报警器在现实生活中应用非常的广泛，家庭防盗，汽车安全防盗，企业内部安全保障，特别是金融行业等。一般传统式的报警器采用机械式的，如压电式报警器，当有入侵者将压力施加与压电传感器时，机械能在压电传感器中转化为电能，通过放大电路，将信号方法，从而带动发声报警装置，这类报警装置通过物体的接触实现信息的采集，容易被发现，隐蔽性能差，容易遭到破坏，而且传统式的报警器使用寿命短，造成不必要的经济浪费。本次设计目的在于设计以红外传感器为基础的红外线传感器，红外线是一种不可见的光，任何物体都会发出红外线，所以其隐蔽性能非常的好。如果采用被动式的红外探测，只需要将红外传感器远探测人体发射的红外线，探测装置无需与被测物体直接接触，就可以感受到入侵者的进入。本设计就才用被动式红外探测的方式，当有入侵者入侵时候，红外探测头会感受到人体发出的红外信号的变化，通过放大电路，将红外传感器中微小的电信号进行放大，并将信号输入到单片机中，单片机中的程序将传感器发送来的信号做处理并发送到光报警系统和声音报警系统中，光报警系统在接受到信号，声音报警系统在接收到信号后，扬声器响，单片机重新检测是否还有红外传感器发送来的信号，如果还有，声光报警系统将继续工作。 2、传感器 2.1、红外传感器基础知识 红外传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜。它和放大
广州大学 物电与电子工程学院 光信息专业课程设计报告 教师评语: 成绩：评阅教师日期 摘要： 本文概述了红外发射和接收的基本原理和特点，介绍了74LS00、74LS74、74LS75、LM358和555芯片的功能应用，并介绍了其应用于红外防盗报警系统的设计方案，并对其进行了调试及性能分析。 关键词： 防盗报警红外
一、前言： 红外发射管是由红外发光二级管矩组成发光体，用红外辐射效率高的材料（常用砷化镓）制成PN结，正向偏压向PN结注入电流激发红外光，其光谱功率分布为中心波长830～950nm。LED是英文Light Emitting Diode的简称，表现是正温度系数，电流越大温度越高，温度越高电流越大，LED红外灯的功率和电流大小有关，但正向电流超过最大额定值时，红外灯发射功率反而下降。 红外发射管（红外线灯管）可广泛用于红外摄像机、音频输出等红外引用产品中，其里面晶片功率大小通常决定发射距离，但红外监控摄像机效果又与红外灯的角度，灯组多少，机板，镜头等有关。红外摄像机设计距离较近就用角度较大的IR发射管，并且还要跟镜头视角相配合;20米以上的必须用台湾正型12mil 以上晶片，日本的也行。由于市场无序竞争，厂家标榜的照射距离和实际可视距离概念不清，大部分小的红外摄像机生产商为了降低生产成本大量采用国产及台湾10mil、8mil晶片，甚至散型晶圆封装的（包括封装厂IR发射管不良品）做正型红外灯来装配摄像机。建议打长距离的用户还是用正型晶片封装的IR发射管，如台湾鼎元、光磊（鼎元相对衰减慢、夜视清晰）。 红外接收管，红外接收电路通常被厂家集成在一个元件中，成为一体化红外接收头。内部电路包括红外监测二极管，放大器，限副器，带通滤波器，积分电路，比较器等。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。 红外接收头的种类很多，引脚定义也不相同，一般都有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。根据发射端调制载波的不同应选用相应解调频率的接收头。 利用红外发射、接收的特性可以应用于信号的传输，本设计就是介绍红外信号触发报警系统，从而实现防盗功能。 二、设计方案：
课程设计说明书 课程设计名称：模拟电路课程设计 课程设计题目：红外遥控报警器 学院名称：南昌航空大学信息工程学院 专业：通信工程班级： xxxxx班 学号： xxxxxx 姓名： xxxxx 评分：教师： 2015 年 4 月 28 日
摘要 本报告讲述了利用NE555p芯片设计制作红外遥控报警器.要求当有人遮挡红外光时发出报警信号，无人遮挡红外光时报警器不工作，即不发声。根据要求，红外报警器应有两部分组成，即红外发射电路和红外接收电路。发射电路由自激多谐振荡器、功率放大器、红外发光二极管组成。自激多谐振荡器经稳压电源产生30Khz的方波脉冲，此脉冲为红外光的调制脉冲，调制脉冲经功率放大后控制红外发光二极管发射红外脉冲。接收电路由红外光敏晶体二极管、放大、报警电路组成。把红外脉冲信号转换为电信号，即解调出调制脉冲，然后将此信号放大，控制报警电路器不工作。当红外脉冲被人遮挡时，则报警器工作发出报警声,从而达到警报功能。 关键字:警报、功率放大、多谐振荡、调制、遮挡
目录 第一章电路设计方案与选择 (5) 第二章系统组成 (6) 2.1 红外遥控报警器发射电路 (6) 2.2 红外遥控报警器接收电路 (6) 第三章系统原理及电路设计 (7) 3.1多谐振荡电路 (7) 3.11多谐振荡器概述 (7) 3.12用555定时器构成的多谐振荡器 (7) 3.13工作原理: (7) 3.2红外发射电路 (8) 3.21 工作原理 (8) 3.22 红外发射部分设计电路图 (8) 3.3 红外接收电路 (8) 3.31工作原理 (8) 3.32 红外接收部分设计电路图 (9) 第四章系统元件选择和参数计算 (10) 4.1红外发射电路 (10) 4.2 红外接收电路 (10) 4.3元器件清单 (10) 第五章系统调试和结果 (11) 5.1软件调试与仿真 (11) 5.2实物制作 (12) 5.3实测波形 (13) 第六章结论 (14) 参考文献 (15)