利用紅外線反射式控制的工作原理與語(yǔ)言電路相結(jié)合

1、綜述利用紅外線反射式控制的工作原理與語(yǔ)言電路相結(jié)合，將紅外線接收器接收到的紅外反射探測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理后觸發(fā)語(yǔ)言電路，使其發(fā)出預(yù)定的警示語(yǔ)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)場(chǎng)所的無(wú)人值守式警戒。不僅節(jié)省人工值守，而且工作十分可靠。本文所描述的是紅外線探測(cè)報(bào)警電路，是由555電路組成的多諧振蕩器產(chǎn)生為40KHz的方波脈沖，輸出后直接驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管發(fā)出紅外脈沖信號(hào)，利用紅外接收專用集成電路接收反射信號(hào)，輸出解調(diào)后為100Hz脈沖信號(hào)，鎖相環(huán)音頻譯碼器把振蕩頻率設(shè)定為100Hz作為譯碼器的選頻頻率，經(jīng)過(guò)譯碼輸出觸發(fā)語(yǔ)言發(fā)聲電路，使其發(fā)出“有電危險(xiǎn)，請(qǐng)勿靠近”的警示語(yǔ)。該報(bào)警器能探測(cè)人體發(fā)出的紅外線，當(dāng)人進(jìn)入報(bào)警器的監(jiān)視區(qū)

2、域內(nèi)，即可發(fā)出報(bào)警聲，適用于家庭、辦公室、倉(cāng)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)室等比較重要場(chǎng)合防盜報(bào)警。1設(shè)計(jì)方案與分析1.1三種方案第一種方案：由NE555時(shí)基集成電路組成的多諧振蕩器，作為紅外反射管的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器，它和紅外發(fā)射管一同作為發(fā)射器電路；由專用集成電路和紅外接收管VD5組成紅外接收器；由LM386組成音頻功放電路驅(qū)動(dòng)發(fā)聲。第二種方案：由LM555集成電路和紅外傳感模塊組成探測(cè)電路，信號(hào)比較觸發(fā)輸出音頻信號(hào)，利用功放驅(qū)動(dòng)語(yǔ)言報(bào)警電路。第三種方案：使用探頭式紅外發(fā)射接收集成電路，輸出的是電平信號(hào)，利用三極管的通斷狀態(tài)，導(dǎo)通則發(fā)出報(bào)警，截止則不發(fā)聲。1.2方案分析第一種方案：主要的工作過(guò)程是由NE555時(shí)

3、基集成電路組成的多諧振蕩器發(fā)出方波驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管向外發(fā)射紅外線遙控信號(hào)，接收光電管在接收到紅外線遙控信號(hào)后，輸出十分微弱的電信號(hào)，通過(guò)放大器放大后，對(duì)LS7232集成調(diào)光電路進(jìn)行控制。這種方案具有功耗比較小，可靠性能高，相互干擾小，電路功能強(qiáng)，外圍電路簡(jiǎn)單，使用成本低，易被使用者接受，操作十分方便，靈敏可靠等優(yōu)點(diǎn)。第二種方案：主要由LM555集成電路和紅外傳感模塊發(fā)出方波驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管向外發(fā)射紅外線遙控信號(hào)，接收光電管在接收到紅外線遙控信號(hào)后，經(jīng)KA2184處理后輸出低電平，這一低電平加到VT管的基極，使其導(dǎo)通，輸出高電平，這一高電平通過(guò)一電阻加在LS7232的輔助輸入端，

4、作為調(diào)光的控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)光電路的控制。這種方案具有第一種方案的大部分優(yōu)點(diǎn)，但是其使用成本相對(duì)較高。適用于中高檔次的消費(fèi)人群。第三種方案：使用探頭式紅外發(fā)射接收集成電路，輸出的是高電平，利用三極管的導(dǎo)通狀態(tài)發(fā)出報(bào)警聲。該方案具有功耗高，外圍電路復(fù)雜，使用成本高，但可靠性能高，相互干擾小。2電路設(shè)計(jì)框圖及功能描述2.1發(fā)射器電路框圖及功能描述1.框圖2.功能描述 脈沖發(fā)生器的主要功能是紅外發(fā)射器發(fā)送方波驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管向外發(fā)送紅外遙控信號(hào)，由于電路所加的二極管是用來(lái)調(diào)節(jié)振蕩器輸出脈沖的占空比，在相同電源功率消耗下，可有效提高脈沖發(fā)生器的發(fā)射率。 紅外發(fā)射管的主要功能是接收到脈沖

5、發(fā)生器發(fā)出的方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，向外發(fā)送紅外遙控信號(hào)。2.2紅外接收放大電路框圖及功能描述1.框圖2.功能描述紅外接收管的主要功能是接收發(fā)射器送來(lái)的紅外信號(hào)并將轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)電壓；信號(hào)放大器的主要功能是放大接收的脈沖信號(hào)電壓。2.3音頻功放驅(qū)動(dòng)電路框圖及功能描述1.框圖圖2-3音頻功放驅(qū)動(dòng)電路框圖2.功能描述音頻功法電路的主要功能是向揚(yáng)聲器提供足夠的功率，使其揚(yáng)聲器發(fā)出足夠大的警示語(yǔ)言聲“有電危險(xiǎn)，請(qǐng)勿靠近”。3電路原理設(shè)計(jì)與元器件選擇3.1電路原理圖型及其描述1.紅外線探測(cè)報(bào)警電路原理圖圖3-1紅外線發(fā)射器電路圖3-2紅外線接收放大及音頻驅(qū)動(dòng)電路2工作原理紅外線探測(cè)報(bào)警電路的電路原理圖如以上兩圖

6、所示，該電路由五大部分組成，分別是紅外發(fā)射器，紅外接收器，鎖相環(huán)音頻譯碼器，音頻功放電路，以及電源電路。（1） 紅外發(fā)射器 由555電路組成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為40kHz的方波脈沖，輸出后直接驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管發(fā)出紅外脈沖信號(hào)。為了增強(qiáng)發(fā)射效果，采用兩只紅外發(fā)射管VD、D串連工作。 紅外發(fā)射器采用交流供電。經(jīng)變壓器降壓、橋式全波整流后向振蕩電路供電。采用交流供電方式除了方便和經(jīng)濟(jì)外，還有一個(gè)重要作用，就是利用50Hz的交流電源經(jīng)全波整流后形成的100Hz的脈動(dòng)直流對(duì)40kHz的振蕩脈沖進(jìn)行調(diào)制，使發(fā)射器發(fā)送的紅外信號(hào)是一個(gè)經(jīng)過(guò)100Hz低頻調(diào)制的、載頻為40kHz的紅外調(diào)制信號(hào)。橋式整流的輸出端

7、僅用1µF的濾波電容，目的是為了保持輸出電壓的100Hz的脈動(dòng)狀態(tài)，以利于對(duì)40kHz載頻進(jìn)行調(diào)制。（2）紅外接收器 該電路由紅外接收管VD和專用集成電路CX20106組成。本探測(cè)器采用反射式傳感方式，發(fā)射器與接收器安裝在同一平面的兩側(cè)。平時(shí)，雖然發(fā)射器時(shí)刻在發(fā)送紅外探測(cè)信號(hào)，但不能對(duì)紅外接收管接收，應(yīng)此IC的腳輸出為高水平。當(dāng)有人接近發(fā)射、接收器時(shí)，通過(guò)人體將發(fā)射信號(hào)反射給接收器，接收器在接收到反射信號(hào)后，通過(guò)IC的處理由腳輸出解調(diào)后的100Hz脈沖信號(hào)。（3） 鎖相環(huán)音頻譯碼器 平時(shí)，鎖相環(huán)音頻譯碼器LM567的輸入端腳為固定的高電平，他的輸出端腳輸出高電平。LM567通過(guò)外接電

8、阻R及電容C將其內(nèi)部壓控振蕩器的振蕩頻率誰(shuí)都能夠?yàn)?00Hz，作為譯碼器的選頻頻率。當(dāng)接收器接收到紅外反射信號(hào)后，經(jīng)過(guò)IC的處理，由腳輸出100Hz的解調(diào)信號(hào)。該信號(hào)直接由腳輸入LM567，經(jīng)過(guò)譯碼后由腳輸出低電平。這一低電平經(jīng)R輸入VT的基極，使VT導(dǎo)通，流過(guò)VT的電流在R的上端形成高電平。這一高電平將語(yǔ)言發(fā)聲電路觸發(fā)，使其發(fā)出“有電危險(xiǎn)，請(qǐng)勿靠近”的警示語(yǔ)。（4） 音頻放大電路 由語(yǔ)言電路IC發(fā)出的警示語(yǔ)聲音較小，有時(shí)可能不能使進(jìn)入的人聽到，因此加入由IC組成的功率放大器進(jìn)行功率放大，使揚(yáng)聲器發(fā)出足夠大的警示語(yǔ)言聲。IC為音頻功率放大集成電路LM386，該電路工作電壓范圍為412V，輸出功

9、率為0.6W。（5） 電源電路 該電路全部采用交流供電，發(fā)射器的供電電源還兼有提供100Hz的調(diào)制信號(hào)脈沖的功能。因?yàn)椴荒苁褂么笕萘康臑V波電容，所以需單獨(dú)設(shè)置，而且不得使用半波整流的電路結(jié)構(gòu)。接收器采用集成穩(wěn)壓器7809穩(wěn)壓后供電，為了取得較好的穩(wěn)壓效果，經(jīng)橋式整流后的輸出電壓應(yīng)在1214V之間。 該電路所用元件均按圖中所標(biāo)型號(hào)選用，電路調(diào)整可參考前面各實(shí)例電路的調(diào)整方法。3.2元器件的選擇紅外線發(fā)射器中選用NE555，LM555等時(shí)基集成電路，然后紅外發(fā)射管VDVD串連工作型號(hào)是PH303，紅外接收器選用專用集成電路CX20106，CX20106的技術(shù)特點(diǎn)是，低電壓供電，典型值5V，功耗低，

10、不受磁場(chǎng)干擾，抗干擾能力強(qiáng)，ICLM567是鎖相環(huán)音頻譯碼器，ICLH169是語(yǔ)言電路發(fā)出警示語(yǔ)，ICLM386音頻功率放大器驅(qū)動(dòng)音頻信號(hào)擁有足夠的功率進(jìn)行發(fā)聲。電源電路采用集成穩(wěn)壓器7809穩(wěn)壓后供給紅外接收器。電阻電容為圖上額定值，不允許超過(guò)上限，以免燒壞各個(gè)器件。有些電容是采取使用電解電容。其他元器件均無(wú)特殊要求，可按圖所表明的型號(hào)及參數(shù)進(jìn)行選用。4 調(diào)試波形及調(diào)試結(jié)果記錄4.1發(fā)射器電路的波形4.2波形分析課程設(shè)計(jì)結(jié)論通過(guò)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，我通過(guò)自己動(dòng)手查閱資料，從中得到許多課程上學(xué)不到的知識(shí)和能，在設(shè)計(jì)紅外線探測(cè)報(bào)警電路的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)紅外遙控這個(gè)學(xué)科是一個(gè)十分廣泛的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。紅

11、外遙控電路功耗低，可靠性高，相互干擾小，已在現(xiàn)代生活中得到廣泛的應(yīng)用，例如紅外線加熱、紅外線醫(yī)療器械、紅外線通訊、紅外線攝像、紅外線遙控等，紅外線遙控只是紅外線眾多應(yīng)用中的一部分，目前在家用電器中廣泛應(yīng)用的彩電遙控器、錄像機(jī)遙控器，VCD機(jī)遙控器、高保真音響遙控器等，都采用了紅外線遙控，它使這些家用電器的控制變得十分簡(jiǎn)單、方便。紅外線探測(cè)電路，這一類電路包括紅外發(fā)射傳感器和紅外接收傳感器，這兩種傳感器配套使用，可組成一套完整的紅外線遙控系統(tǒng)，這類傳感器也稱為光探測(cè)型傳感器，它包括紅外發(fā)光二極管、紅外接收二極管、光電二極管和光電三極管。在完成設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我深刻體會(huì)到我學(xué)到的書本知識(shí)還是不夠，需要繼續(xù)加深理論知識(shí)，拓展自己的知識(shí)層面，最后，在課程設(shè)計(jì)中掌握知識(shí)的同時(shí)，更收獲了不少的樂(lè)趣。參考文獻(xiàn)1 陳永甫 紅外探測(cè)與控制電路 M 第1版 北京：人民郵電出版社，20042 閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) M 第5版 高等教育出版社，20063