红外线电子防护网设计

龙源期刊网红外线电子防护网设计作者：王国志张元敏来源：《现代电子技术》2008年第14期摘要：主要介绍一种由振荡电路、计数器、译码器、红外发射及接收电路、编码器、比较器、报警电路等组成的红外线电子防护网系统。整个设计结合数、模电子设计方法，将系统总体方案分割成若干相对独立的功能部件，直接选择合适器件，然后按功能要求拼接组合构成完整的数字系统，并进行仿真。结果表明方案完全达到设计要求。关键词：红外线；电子防护；试凑法；Design(CollegeofElectricalandInformationEngineering,XuchangUniversity,Xuchang,461000,China)[J12/3][JP2]Abstract：heinfraredelectronicsafeguardsystem,whichmainlyconsistsofmonofier,counter,encoder,emitting&receivingcircuit,comparator,alarmingcircuit,areintroducedinthepaperhewholeprojectispartedassomerelativelyunattachedunitsbymeansofdesignmethodofsimulant&digitaltechnology,therightelementsareselectedtobuildupthewholesysteminthelightoffunctionrequest,thenthesystemhasbeensimulatedheresultindicatesthattheprojectcompletelyKeywords：1红外线电子防护网系统红外电子防护网是用于家居窗户防盗的防盗系统，由振荡电路、计数器、译码器、放大电路、红外发射及接收电路、编码器、比较器、报警系统等组成，如图1所示。2元件及单元电路龙源期刊网整个设计结合数、模电子设计方法，将系统总体方案分割成若干相对独立的功能部件，直接选择合适的器件,最后把这些器件按功能要求拼接组合起来，构成完整的数字系统。21多谐振荡器多谐振荡器由2个非门，、电阻可调电阻和电容组成。选用碳膜电阻器，选用耐压值为2V,01μF的电解电容器，如图2所示。多谐振荡器工作后，从D2的输出端输出的频率为167z的振荡信号输入计数器。22计数器由于集成计数器具有体积小、功耗低、功能灵活等优点，所以本设计选用集成计数器74161统计多谐振荡器输出的时钟脉冲，即实现计数操作。74161是4位二进制同步加计数器，由图3可知，CLRN是异步清零控制端，LDN为同步置数控制端，ENP和EN为计数控制端，A～D为预置数据输入端，QA～QD为输出端，RCO为进位输出端(RCO=ENQAQBQCQD)。该计数器的主要功能有：异步清零功能：CLRN=0时，计数器被清零；同步并行置数功能：CLRN=1，LDN=0且有时钟脉冲CLK上升沿时，A～D输入端的数据将分别被QA～QD所接收，且A～D的数据同时被置入计数器；计数功能:当时，CLK端输入计数脉冲时，计数器进行二进制计数；保持功能：当LDN=CLRN=1时，且EN和ENP中有一个为0时，计数器保持原状态不变，当，EN=1时，进位输出RCO保持不变，而当时，不管ENP状态如何，进位输出RCO=0。23译码器译码器的作用是将二进制码转化为对应的高低电平。本设计采用集成译码器74138，译码器有3个输入A，B，C，可译出8个输出信号Y0N～Y7N。根据试凑法把计数器、译码器和放大电路按功能要求连接起来,如图4所示。图4中74138的8个输出端Y0N～Y7N后面都接同样的电路，即图中74138的输出端一共接有8个非门，8个放大电路24红外发射及接收电路红外发射电路由红外发射二极管VD1～VD8和限流电阻及共射极放大电路组成；红外接收电路由红外接收二极管VD1′～VD8′和共射极放大电路组成。由于二极管电流只有几毫安，因此需要在红外发射电路和红外接收电路中加上三极管来放大电流，为避免电流过大使二极管击穿，二极管前接1个限流保护电阻。龙源期刊网在红外接收电路中,当没有红外光发射时，三极管处于截止状态，处无电流通过。当有红外光发射时二极管VD1′接收红外光，此时三极管V9导通，处有电流能过，如图所示。红外发射电路如图4中的放大电路部分所示,经过计数器计数、译码器译码、放大器放大后由红外发射二极管向外发射红外信号。多谐振荡器在接通电源后开始振荡，其输出的方波信号经过计数器计数、译码器译码、放大器放大后由红外发射二极管VD1～VD8从被防护物一端发射红外信号，被防护物另一端的红外接收二极管VD1′～VD8′对红外线信号进行接收，因此在红外发射二极管和红外接收二极管之间形成1个由8条肉眼看不见的红外线构成的红外线防护网。2编码器由于优先编码器允许同时输入2个或多个的编码信息，所以本系统采用集成电路8线[CD2]3线优先编码器74148，它可将红外接收电路中输出电平转化为对应的二进制码。红外接收电路与74148的连接电路图如图6所示,图中输入端0N～7N都接在一个如同0N端连接的电路。由于篇幅有限，图中只画出了0N端连接的电路而省略了其他7个输入端的连接电路。26比较器本设计选用748四位二进制数大小比较器。由计数器、译码器与比较器连接而成的电路如图7所示。27报警电路报警系统由74161计数器，单稳态触发器和警笛声报警音源电路组成。单稳态触发器由NE时基集电路及阻容元件组成，如图8所示。单稳态触发器由NE时基集电路及阻容元件组成，电阻选用碳膜电阻器，均选用耐压值为16V的电解电容器。警笛声报警音源电路由KD961模拟声响集成电路和1个晶体管、1个扬声器BL组成，如图8右侧所示，KD961可发出警笛声响信号并由3脚输送给V18，使之驱动扬声器发出报警声响。为外接振荡电阻，调节的阻值可改变音调。V19为电子开关供报警控制用，当V19的基极输入端有高电平控制信号输入时导通，电路工作发出警报声。系统电路中，当接通电源后由门电路构成的多谐振荡器在接通电源后开始振荡，其输出的方波信号经过计数器计数，译码器译码，放大器放大后输出，驱动红外发射二极管向外发射红外脉冲光束。窗户另一端的红外接收二极管对红外线信号进行接收。这样，在红外发射二极管和红外接收二极管之间形成1个由8条肉眼看不见的红外线构成的红外线防护网。当入侵者穿越红外光线时，计数器开始计数。当计数器输出为0100时，NE受触发发生翻转，3脚输出高电平。KD961得电后开始工作，其输出的报警信号经V放大后，推动扬声器发出持续min响亮的警笛报警声。龙源期刊网仿真及结果由以上各元件、电路连接后，在EDA中在进行仿真设计，仿真图如图9所示。仿真波形图如图10所示，由图中可以看出，当有根红外光线被连续截断时，即译码器有4个输出信号没有被编码器接到时，计数器的输出端N的波形图中出现一个上升沿脉冲，即截断根[LL]红外线，系统就会自动报警。当有根红外光线被连续截断时，计数器的输出端N的波形图中会出现一个高电平，系统也会自动报警。当有1～3根红外光线被连续截断时,计数器的输出端N的波形图中为低电平，即系统不报警，从而验证本设计完全符合设计要求。4结语红外线电子防护网系统的元件选择及电路设计运用数、模电子技术，并结合EDA仿真完成测试、修改、论证，使各项指标均达到设计要求。系统均采用最基本、最常见的元器件来实现即定功能，具有经济、科学、高效、灵敏性高、探测准确、报警可靠等特点，特别适用于一般家庭的防盗。参考文献［1］孙肖子,邓建国电子设计指南［M］北京：高等教育出版社［2］张庆双实用电子电路200例［M］北京：机械工业出版社［3］黄继昌实用报警电路［M］北京：机械工业出版社［4］胡斌图表细说元器件及实用电路［M］北京：电子工业出版社［］王昊通用电子元器件的选用与检测［M］北京：电子工业出版社［6］潘松,黄继业EDA技术实用教程［M］北京：科学出版社