简易光控防盗报警电路

摘要

在我国飞速发展过程中，安全生产、社会安定以及人民大众生命和财产的安全是值得重视的一大问题。随着社会的进步和发展，采用电子报警技术作为安全防范的一种手段已经被社会及人民大众接受，对各类报警器材的要求与日俱增。

日前，电子报警的种类繁多，用途各异，而实现对接近要保护的财产进行报警的种类也有许多，只是用来检测接近物体的装置不同，大多用的是传感器，有红外线传感器，热释电红外传感器，接近传感器，物位传感器等等，而利用振荡变化产生信号发出检测信号，再对信号进行放大处理进而产生声光报警。

简易光控防盗报警电路就是利用其进行光电报警，再加一个延时电路控制麻醉剂喷洒开关，当有物体接近要保护的财产的，电路检测提醒有物体接近，并立即发出声光报警，过一定时间麻醉剂喷洒出对物体进行麻醉，以此来实现防盗。

?简易光控防盗报警电路的功能要求

?电路原理图

?简易光控防盗报警电路的基本组成及工作原理

?所用元件清单列表

?集成电路引脚图和功能表

关键词

红外线，防盗报警，NE555定时器，LM567锁相环频解码器，继电器，麻醉剂

目录

第一章报警电路的应用 (3)

第二章简易光控防盗报警电路的基本组成及工作原理 (4)

第一节设计要求 (4)

第二节简易光控防盗报警电路的组成框图 (4)

第三节工作原理 (5)

（一）红外线发射电路 (5)

（二）红外线接收电路 (6)

（三）选频及接收电路 (7)

（四）声光报警装置 (8)

（五）时间延迟及喷射装置 (9)

（六）电源电路 (10)

第三章芯片简介…………………………………………………

第一节LM567……………………………………………….

第二节NE555……………………………………………….

第四章个人总结 (11)

第五章参考文献 (12)

第六章附录 (13)

（一）元器件清单 (13)

（二）总电路图 (14)

第一章报警电路的应用

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。所以作为新一代的智能家居安全防盗报警器系统就应运而生，并日益受到广泛的重视和运用。另外，为了进一步规范住宅小区智能化建设，建设部特别制定了智能小区的等级标准，按照其要求智能小区中必须具有安全防范、信息管理、物业管理和信息网络等系统。

因此小区安全防范系统建设已逐渐纳入许多小区建设的必备项目中了。特别是大城市，几乎所有新建的住宅楼盘都预装了防盗系统，并禁止安装防盗网，而上海、广州、温州、南昌等地更是花费重金拆除了防盗网，其防盗功能则必须由电子防盗系统来完成。因此，家庭安防系统必将有很大的发展，并且也将从北京、上海、广东等发达城市向内地蔓延开来，形成一个全新的朝阳产业。

第二章简易光控防盗报警电路的基本组成及工

作原理

第一节设计要求

1.要求电路能够通过感应装置，检测出是否有物体接近

所要保护的财产。

2.要求当电路判定有物体接近时，能通过声光形式报警。

3.要求电路当发出警报一段时间T后，能够自动喷洒出

麻醉剂。

4.要求电路可以根据需要，调节喷洒出麻醉剂的等待时

间T。

第二节简易光控防盗报警电路的组成框图

简易光控防盗报警电路的总体框架图如图1所示。它由红外线发射电路、红外线接收电路、选频及接收电路、声光报警电路、时间延迟和自动喷洒麻醉剂电路、电源电路6部分构成的。

简易光控报警防盗报警电路的总体框图

红外线发射电路的功能是利用红外线发光二极管发射光脉

冲，从而实现电路对人体或物体的感应。红外线接收电路的功能是利用光敏元件接收发射出来的光脉冲，并且将光脉冲信号转化为电信号，同时对其进行放大。声光报警电路的功能是当有人体或物体接近防盗报警电路时，通过声音和显示信号提示主人。时间延迟和自动喷洒电路的功能是当声光报警一段时间之后自动喷洒麻醉剂来保护财产。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电压，该电路也可采用电池供电，但需要注意的问题是选择合适电池的指标参数与电路相匹配。

第三节工作原理

一红外线发射电路

图一红外线发射电路

双束红外线发射电路（如图）：由一块时基集成电路NE555

及其外围阻容元件构成一多谐振荡器，频率f＝1.443/〔（R1＋2R）×C1〕，本电路设在1400Hz左右。合上开关SA，发射器就发射出两束相距10cm的调制红外线，照射在红外接收管上，作为报警的信号源。

二红外线接收电路

图二红外线接收电路

.信号接收处理上（如图）：两只光电接收管分别接收一束红

外光，并将其转化为相同频率的信号电压，经过红外线全频放大电路放大后送入锁相环频率解码集成电路LM567进行选频。

三选频及接收电路

（注释：R7，R8，R9，R10，VT3 也可以省略，使电路变得简单些）

图三选频及接收电路

选频电路主要由锁相环频率解码器LM567及相关元件组成，其中心频率f＝1/1.1R N C N，改变R N或者C N的数值,可使中心频率改变.当外加在LM567第3引脚上的外来信号频率与选频电路的中心频率一致时,LM567第8引脚便呈低电平,VT3处于截止状态,则

后面的电路都处于不工作状态。

四声光报警电路

第一种方案：

图四-1 声光报警电路第二种方案：

图四-2 声光报警电路

声光报警电路（如图四-1），它主要由多谐振荡电路、音频振荡电路及稳压电路组成。当红外发射电路发射出的两束红外线同时被遮断时，接收选频电路失去与中心频率相一致的外来信

导通，可控硅被触发号，LM567第8引脚立即跳变为高电平，VT

3

导通，发光二极管LED点亮，扬声器发出类似警车笛声。如果只有一束红外线被遮断或两束红外线非同时被遮断，则该报警电路不会报警，因此可防止小动物闯入警戒范围内而引起的误报警，提高了其可靠性。

图四-2，主要由555组成的多谐振荡电路组成。LM567第8引脚跳变为高电平时，晶闸管D3导通，发光二极管LED点亮，LS 发声报警。

五时间延迟及喷射装置

（注释：D5,D6,C15,R20 也可以省略，使电路变得简单些）

图五时间延迟及喷射装置

图五中，由NE555组成的左半部电路为时间延迟电路。该电路主要由两部分组成：一是整流和滤波电路；二是由NE555集成

首先经过二极管电路构成的单稳态电路。前端电路的输出电压V

1

D5和D6整流，再经过电容C15滤波，则在NE555集成电路的TREG 端产生了触发电平信号。

当接收到红外线脉冲时，前端电路输出电压V1经由整流和滤波在TRIG端产生一个高电平信号，由NE555集成电路构成的单稳态电路特性可知，输出端Q输出低电平；当由于人体或者物体的阻隔，没有接收到红外线脉冲时，前端电路没有输出电压V1，则TRIG端输入为零，单稳态电路接收到触发信号，输出端Q输出为高电平并保持一段时间。延迟时间由可变电阻R和电容C16的数值决定，通过调节可变电阻的大小，可以改变延迟时间的长短，

以适合不同场合的应用。

该图的右半部分为麻醉剂开关电路。由于电磁阀通过的是大电流、大功率，而直流电源一般无法提供很大的电流和功率，因此电磁阀需要交流供电，从而电路中的开关需要采用继电器电路。而一般NE555集成电路的输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。

由三极管构成的电流放大电路是一种比较典型和简单的电路，其中R19为限流电阻，防止输入电流过大烧毁在极管。VT9为共发射极电路，当输出端Q 为高电平时，三极管导通饱和，将输入电流放大；当输出端Q 输出低电平时，三极管截止，无电流通过。继电器连接VT9的集电极，当有电流驱动时，开关吸合，电磁阀通电，麻醉剂喷洒出；当无电流驱动时，开关断开，电磁阀不通电，没有麻醉剂喷洒出，同时在继电器两端并联一个二极管实现保护。同时电路中加入发光二极管D7作为显示电路，显示是否有麻醉剂喷洒出。

六 电源电路

T

220

图六电源电路

电源电路的设计可以采用两种方法来实现：第一种方法是采用电池供电，但需要注意的问题是选择合适电池的指标参数与电路相匹配；第二种方法就是采用上图所示电路。电路直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换为+12V的直流电压。电路中的变压器采用常规的铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，，C18滤波，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现，C19、C20防止稳压器产生高频自激和抑制电路引入的高频干扰，C21减小引入的低频干扰。

第三章芯片简介

第一节 LM567

图7外围电路图8引脚图

LM567为8脚直插式封装，其引脚定义及外围元件连接方法如上图7。LM567是一片锁相环电路，采用8脚双列直插塑封。其⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率

f2，f2≈1/1.1RC。其①、②脚通常分别通过一个电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。③脚是输入端，要求输入信号≥25mV。⑧脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mA。LM567的工作电压为4.75～9V，工作频率从直流到500kHz，静态工作电流约8mA。LM567的内部电路及详细工作过程非常复杂，这里仅将其基本功能概述如下：当LM567的③脚输入幅度≥25mV、频率在其带宽内的信号时，⑧脚由高电平变成低电平，②脚输出经频率/电压变换的调制信号；如果在器件的②脚输入音频信号，则在⑤脚输出受②脚输入调制信号调制的调频方波信号。在图3的电路中我们仅利用了LM567接收到相同频率的载波信号后⑧脚电压由高变低这一特性，来形成对控制对象的控制。

实际上，由上式计算得出的并不是环路带宽BW的实际值，而是环路带宽BW与环路中心频率f0的百分比，其值再乘上100％才是锁相环路的实际捕获带宽。实际应用中调整C2的大小可使BW在0％～4％范围内变化。BW宽度与f0C2乘积之间的关系如图2。LM567在正常工作时的最小输入信号为20mV。当用于单音解码时，其工作特性为：当LM567信号输入端加入幅度为20mV以上的交流信号且频率落入f0±BW范围内时，输出端输出一个低电平的检测信号，这就是所谓的“频率继电器”特性。利用这一特性，LM567可广泛应用于各种低频单一频率信号的解码。

第二节 NE555

（一）概述：

NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同，而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。（二）特点：

1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。

2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。

3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。

4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。（三）NE555引脚位配置说明下：

图9内部电路和引脚图

Pin 1 -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。

Pin 2 -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。

Pin 3 -当时间周期开始时，555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。

Pin 4 -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位，即复位端。它通常被接到正电源或忽略不用。

Pin 5 -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当定时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。

Pin 6 - 重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。

Pin 7 -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。

Pin 8(V +)-这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。

参数功能特性：

供应电压3-6 mA

输出电流225mA (max)

上升/下降时间100 ns

（四）NE555的相关应用:

NE555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器（Monostable Mutlivibrator）及无稳态多谐振荡器(Astable Multivibrator)，施密特触发器等。

第四章个人总结

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。

上学期和本学期我们学习了《模电》与《数电》课，这两门与我们的专业有密切联系，且都是理论方面的指示。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，因此在本学期期末的课程

设计是对我们所学的进行综合考察，也是我们能过实际运用所学的知识。

我设计的课题是简易光控防盗报警电路，经过一个星期的的思考和准备，通过对课题的设计，大大提高了自己各方面的能力。

在这次课程设计过程中，我也遇到了很多问题。首先是学习用altium designer画图、仿真软件仿真和元器件的选择。其次就是一些集成芯片的作用不太明白，如：LM567、NE555，但通过复习课本和查阅相关资终于搞明白了这些芯片的作用及功能。再有就是麻醉剂电路不知如何去设计，只有通过上网或上图书馆查资料去寻求答案，最后功夫不负有心人，也终于让我找到了。通过和其他同学讨论，我受益匪浅，声光报警部分我学会了两种设计方案，还思考了可以通过去掉某些元件，使电路简单化。并且增进了友谊，增强了我们的团结合作意识。

这次课程设计让我学到了很多，不仅是巩固了先前学的模电、数电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，更令我的创造性思维得到拓展。希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些！

第五章参考文献

1. 何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月

2. 姚福安，电子电路设计与实践，山东科技技术出版社，2001年10月

3. 王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月

4. 李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月

5. 康华光，电子技术基础，高教出版社，2003

6．陈尔绍，实用声光控制电子装置制作精选200例，人民邮电出版社，1999

第六章附录

第一节元器件清单（其中声光报警电路部分按第一种方案统计）

第二节总电路图

（注释：声光报警电路部分按第一种方案画的总电路图）

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F T