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設計要求:
1、了解主動式光電報警系統(tǒng)設計原理。
2、了解鎖相環(huán)的原理及應用。
3、對影響光電探測性能的各種參數進行選擇，以求最大限度地發(fā)揮系統(tǒng)的探測能力。
1.1光電報警器的發(fā)展和現(xiàn)狀
在一些電影、電視劇中我們�？梢钥吹剑行┎┪镳^等安全性要求比較高的場所，在安防電腦系統(tǒng)的屏幕上面，顯示著一根根紅線，如果有人進入不小心“觸”到了這根紅線，那么報警器就會發(fā)響。這就是紅外線報警器，光電報警器的一種。
光電報警系統(tǒng)是一種重要的監(jiān)視系統(tǒng)，目前其種類已經日益增多。有對飛機、導彈等軍事目標入侵進行的報警系統(tǒng)，也有對機場、重要設施或危禁區(qū)域防范進行報警的系統(tǒng)。一般說來，被動報警系統(tǒng)的保密性好，但是設備比較復雜；而主動報警系統(tǒng)可以利用特定的調制編碼規(guī)律，達到一定的保密效果，設備比較簡單。
1.2設計的目的和意義
紅外線報警器分主動式和被動式兩種[1]。主動式紅外線報警器，是報警器主動發(fā)出紅外線，紅外線碰到障礙物，就會反彈回來，被報警器的探頭接收。如果探頭監(jiān)測到，紅外線是靜止不動的，也就是不斷發(fā)出紅線線又不斷反彈的，那么報警器就不會報警。當有會動的物體觸犯了這根看不見的紅線的時候，探頭就會檢測到有異常，就會報警。
被動式報警器少了一項功能，就是發(fā)射紅外線。物理學上告訴我們，當物體的溫度高于0K的時候，就會發(fā)出紅外線，換句話說任何物體都能發(fā)出紅外線。而其后的原理，被動式報警器和主動式是一樣的。紅外線報警器對溫度敏感，溫度越高的物體輻射出的紅外線越強，當感應到環(huán)境中存在高出背景強度的輻射時,就觸發(fā)報警。
主動式紅外探測器是由收、發(fā)裝置兩部分組成[3]。發(fā)射裝置向裝在幾米甚至于幾百米遠的接收裝置輻射一束紅外線，當被遮斷時，接收裝置即發(fā)出報警信號，因此，它也是阻擋式報警器，或稱對射式探測器。通常，發(fā)射裝置由多諧振蕩器、波形變換電路、紅外發(fā)光管及光學透鏡等組成。振蕩器產生脈沖信號，經波形變換及放大后控制紅外發(fā)光管產生紅外脈沖光線，通過聚焦透鏡將紅外光變?yōu)檩^細的紅外光束，射向接收端。
接收裝置由光學透鏡、紅外光電管、放大整形電路、功率驅動器及執(zhí)行機構等組成[4]。光電管將接收到的紅外光信號轉變?yōu)殡娦盘�，經整形放大后推動�?zhí)行機構啟動報警設備。主動式紅外報警器有較遠的傳輸距離，因紅外線屬于非可見光源，入侵者難以發(fā)覺與躲避，防御界線非常明確。主動式紅外報警器是點型、線型探測裝置，除了用作單機的點警戒和線警戒外，為了在更大范圍有效地防范，也可以利用多機采取光墻或光網安裝方式組成警戒封鎖區(qū)或警戒封鎖網，乃至組成立體警戒區(qū)。單光路由一個發(fā)射器和一個接收器組成。
雙光路由兩對發(fā)射器和接收器組成[5]。兩對收、發(fā)裝置分別相對，是為了消除交叉誤射；多光路構成警戒面；反射單光路構成警戒區(qū)。
在學習專業(yè)基礎課和專業(yè)課的基礎上，主要在電子儀器、微機綜合設計與實踐、單片機與A/D和D/A和光、計、電綜合應用等幾個方面開展實踐活動，鞏固所學知識、培養(yǎng)動手能力。
第二章 總體設計方案
2.1 光電報警器的設計思想及原理
光電報警系統(tǒng)是采用砷化鎵發(fā)光管組成的發(fā)射系統(tǒng)，在發(fā)射和接收系統(tǒng)之間有紅外光束警戒線。當警戒線被阻斷時，接收系統(tǒng)發(fā)出報警信號。要求系統(tǒng)在給定器件的條件下作用距離盡可能遠。
2.2 系統(tǒng)框圖
本系統(tǒng)可由圖1所示的五個部分組成。調制電源提供紅外發(fā)射二極管確定規(guī)律變化的調制電流，使發(fā)光管發(fā)出紅外調制光，在一定距離以外用光電二極管接收調制光。轉換后的信號經放大，檢波后控制報警器，全部實驗電路自擬。下面對調制電源和檢波、報警電路各舉一個簡單的例子，也可選用于系統(tǒng)中。
第三章 光電報警器電路設計
3.1 發(fā)射電路設計
a 電路設計原理
用NE555定時器構成多諧振蕩器作調制電源。
NE555集成電路用它構成占空比為50%的多諧振蕩器原理圖如圖所示。下面對照電路圖簡述其工作原理及參數選擇。
在前半周期，V1通過R2、D對C1充電，由于二極管D的作用，電流不經過R1，因此其充電時間T1為：
而在后半周期，電容放電時，二極管反向電阻無窮大，555內部的三極導通，電流通過R1至7腳直接放電，此時其放電時間T2為：
當A點電壓上升到上限閾值電壓（約）時，定時器輸出翻轉成低電平。這時，A點電壓將隨放電而按指數規(guī)律下降。當A點下降到下限閾值電壓（約）時，定時器輸出又變成高電平，調整、的電阻值得到嚴格的方波輸出。當R1=R2時，輸出為方波信號。其輸出頻率為：
參考值：=0.1μF，
。
用NE555組成振蕩器來作紅外發(fā)光管BT401時，由于紅外發(fā)光管BT401的工作電流在30mA以上，因此一定加一個三極管驅動電路。使輸出電流大于或等于紅外發(fā)光管的最小工作電流。其驅動電路的參考電路圖如下圖：
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2021-5-7 23:02 上傳
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