【正文】 通信技術(shù)的迅速發(fā)展，有關(guān)防盜報警方面的產(chǎn)品愈來愈豐富 .尤其紅外技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，紅外探測技術(shù)已滲透到國民經(jīng)濟的各行各業(yè)和人們生活的方方面面 .作 為紅外防盜的一種新技術(shù)，它已越來越得到社會各界的重視和廣泛應(yīng)用 。本設(shè)計 介紹的就是這么一種功能實用、價格低廉、使用方便的防盜系統(tǒng) 。 它基于紅外線基礎(chǔ)理論并結(jié)合了國內(nèi)外同類系統(tǒng)的優(yōu)點，采用了 紅外對射 作為輸入 、接收 ， 信號經(jīng)邏輯處理 電路 從而 實現(xiàn)報警 功能 。 、 選題背景與意義 進入 21 世紀以來，光電控制技術(shù)正在迅速取代常規(guī)電氣控制技術(shù)，從而在運動控制、工程監(jiān)控系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。光電傳感器由于具有響應(yīng)速度快，無接觸，低耗能，體積小，安裝簡便等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于自動化系統(tǒng)；可編程控制器由于編程方便，適應(yīng)性強， 抗干擾，可進行網(wǎng)絡(luò)通信等，已經(jīng)奠定了在控制系統(tǒng)應(yīng)用中的主導(dǎo)地位。隨著控制技術(shù)的發(fā)展和更新，了解和掌握光電控制技術(shù)與系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用是非常必要的。 隨著時代的不斷進步，人們對自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不時刻留意那些不速之客。現(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng)，因而大大提高了小區(qū)的安全程度，有效保證了居民的人身財產(chǎn)安全。由于紅外線是不可見光，有很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。 為了防止各種偷盜和暴力事件的發(fā)生和危害 ,確保大廈的安全 ,生命 和財產(chǎn)不受損害 ,智能保安系統(tǒng)的設(shè)置是必要的。 科技的發(fā)展 ,新的犯罪手段對保安系統(tǒng)也提出了新的要求 ,在信息時代的今天 ,對錢、財物、人身安全的保護是一方面 ,而對儲存在計算機里的大量的重要文件、數(shù)據(jù) ,更需要保護。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 2 頁 在一個智能化大廈內(nèi) ,不僅對外部人員要防范 ,對內(nèi)部人員也需要加強治理 。對某些重要的地點、物品 ,以及重要的人物也需要非凡的保護。因此 ,對現(xiàn)代化的大廈 ,需要設(shè)置多層次、立體化的保安系統(tǒng)。 防盜報警器的作用防盜報警系統(tǒng)就是用探測器對建筑物內(nèi)外重點區(qū)域、重要地點布防 ,在探測到非法入侵者時 ,信號傳輸?shù)綀缶刂破?:聲 光報警 ,顯示地址 ,有關(guān)值班人員接到報警后 ,根據(jù)情況采取措施 ,以控制事態(tài)的發(fā)展。 智能建筑的防盜報警系統(tǒng) ,負責(zé)建筑內(nèi)各個點、線、面和區(qū)域的偵測任務(wù)。探測器負責(zé)探測人員的非法入侵 ,有異常情況發(fā)出聲光報警 ,同時向區(qū)域報警器發(fā)送信息。 目前用得較多得是紅外對射式 ,它由紅外線發(fā)射器和接收器組成。 只要有人入侵，人體將紅外信號擋住，報警系統(tǒng)便會被啟動。在實際運用中，經(jīng)常會將多束紅外光裝于一套系統(tǒng)中，形成長的一排， 即常說的“紅外柵欄”。同時為了提高抗干擾性，將發(fā)射的紅外信號進行編碼加密，而在接收端則進行解碼以區(qū)分是有用信號 還是干擾信號。 本次設(shè)計一個紅外對射防盜報警器，這對于我們的 平時生活的家庭，小區(qū)，一些重要的場所等形成一個安全監(jiān)控，從而保護人們的財產(chǎn)，這個意義 對于個人或者集體 還是挺大的。 、 紅外對管的基本概念 紅外對 管是在 LED 行業(yè)中命名的，是專門用來接收和感應(yīng)紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線光線的。 紅外對管是紅外線發(fā)射管與光敏接收管，或者紅外線接收管，或者紅外線接收頭配合在一起使用時候的總稱。光敏接收管，它是一個具有光敏特征的 PN 結(jié)，屬于光敏三極管，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時需加上反向電壓。無光照時 ,有很小的飽和反向漏 電流（暗電流）。此時光敏管不導(dǎo)通。當(dāng)光照時 ,飽和反向漏電流馬上增加，形成光電流 ， 在一定的范圍內(nèi)它隨入射光強度的變化而增大。紅外線接收管功能與光敏接收管相似只是不受可見光的干擾，屬于光敏二極管，只對紅外線有反應(yīng)。紅外線接收頭就是在紅外線接收管的基礎(chǔ)上進行放大的信號的作用，類似與三極管的放大效果 。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 3 頁 、 LED 光源 的發(fā)展趨勢 LED 增勢迅猛，逐漸成為主流產(chǎn)品 。 2020 年，全球 LED 市場規(guī)模達到 80 億美元，所占整個 LED 產(chǎn)品的市場比例由 2020 年的 40%增長到 2020 年的 70%以上，其中 高亮度 LED在 19952020 年 間 長 率 達 到 46% 。 美 國 市 場 研 究 公Communications Industry Researchers(CIR)預(yù)測，全球 LED 的市場規(guī)模年均增長率超過 30%， 2020 年市場規(guī)模將超過 100 億美元。近年來，隨著LED 在照明、小尺寸面板背光源以及室內(nèi)照明等新應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴展，高亮度 LED 過去數(shù)年一直處于高速增長階段，在 LED 中的比重將逐步加大，已成為 LED 主流產(chǎn)品。 ，照明升級工程產(chǎn)業(yè)機會巨大 通用照明占照明領(lǐng)域的 90%的市場份額。半導(dǎo)體照明作為 繼白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈后，具有革命性意義的第四代新型高效固體光源，具有壽命長、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)點。但目前 LED 的應(yīng)用領(lǐng)域主要在特種照明，目前美國、日、韓、歐洲、中國及 中國的 臺灣 地區(qū) 在 LED 科技攻關(guān)方面都已啟動專項規(guī)劃，如果用于通用照明的技術(shù)一旦成熟，將面臨一個對500 億美元照明市場份額的重新瓜分，因此照明升級工程產(chǎn)業(yè)機會巨大。 LED 照明產(chǎn)業(yè)應(yīng)該向封裝高檔產(chǎn)品和光源產(chǎn)品升級方向努力 在 LED 領(lǐng)域，主要有三個環(huán)節(jié)，即發(fā)光半導(dǎo)體外延片的生長、芯片和封裝。目前國內(nèi)三個環(huán)節(jié)都有，在中低端的應(yīng)用領(lǐng) 域還有一定基礎(chǔ)。但是在關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其是外延片的生長環(huán)節(jié)，與世界一流水平還有較大的差距。 目前我國的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢主要在封裝，從封裝產(chǎn)值區(qū)域分布來看，我國在2020 年封裝產(chǎn)值約 25 億美元，已經(jīng)超越日本、臺灣成為全球最大的封裝地區(qū)，并具備市場與技術(shù)核心競爭能力。但是國家和政府對此的重視卻不多，如果臺灣和日本等國家地區(qū)從經(jīng)濟危機中緩解或走出，隨時可能會形成日本獨大、臺灣地區(qū)與美國齊進、歐韓中 “平分秋色 ”的分布格局，我們將再一次失去主導(dǎo)權(quán)和先機。因此我們應(yīng)在已有的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢上升級，向封裝的高檔產(chǎn)品努力，同時在通用照明技術(shù) 方向上多下功夫，突破 LED 產(chǎn)業(yè)的技術(shù)專利壁壘，培育新興市場的競爭優(yōu)勢。 (1)目前國家對于整個 LED 產(chǎn)業(yè)鏈的重點工作放在上游外延、芯片及南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 4 頁 下游 燈具 應(yīng)用這兩部分。上游投資陸續(xù)資金已經(jīng)很大，但是收效甚微，反而與國 際上游龍頭的差距越來越大。下游產(chǎn)品又因為產(chǎn)品質(zhì)量問題，參差不齊，難以保證穩(wěn)定的長壽命使用效果。這樣會造成使用者對我國 LED 產(chǎn)品產(chǎn)生懷疑并多持保守和負面的態(tài)度。這樣各方面的意見反饋到政府領(lǐng)導(dǎo)，然后國家才重視整頓 LED 市場，最后的結(jié)果又是一次 “ 叫停 ” ，導(dǎo)致需要國家花費大量的人力和資源，引進國外龍頭企業(yè)的先進封裝技術(shù)來指導(dǎo)國內(nèi)的下游產(chǎn)品，這樣我們將又一次失去與對整個 LED 行業(yè)的話語權(quán)，國內(nèi)的市場渠道也會以 OEM 等形式被占領(lǐng)。 (2)到現(xiàn)在為止，因為四大龍頭企業(yè) (CREE、 PHILPS、 OSRAM、日亞化工 )各有 不同的技術(shù)路線和專利壟斷保護，以及其封裝技術(shù)的不成熟等原因，所以目前整個行業(yè)內(nèi)尚未有一個關(guān)于 LED 光源的標準。如果我們先進的 LED 光源企業(yè)和單位，尤其是具有核心技術(shù)先進性的大功率 LED 光源企業(yè)和單位，在政府的支持和推動下，組織科研人員，對此進行全新的技術(shù)標準的設(shè)計與制定，堅持科學(xué)實踐和創(chuàng)新發(fā)展的基本原則，將會在全球LED 行業(yè)至少是中上游這一塊取得實質(zhì)性的突破。如果能在國際上參與和指導(dǎo)最后國際標準的制定，將會是中國科學(xué)技術(shù)力量繼航天科學(xué)技術(shù)之后又一次的科學(xué)創(chuàng)舉，從而直接使我國在 LED 行業(yè)的國際影響力得到根本認識的改觀，達到一個新的高度。 、 論文章節(jié)安排 為了使讀者方便、快速地了解本論文的主要內(nèi)容，這里從總體上簡要介紹一下論文的章節(jié)安排及內(nèi)容。 本論文全文共包括 六 個 部分 ： 第一章為緒論部分，主要介紹 設(shè)計的目的、 意義 、現(xiàn)狀、論文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排 。 第二章主要介紹了報警器相關(guān)的元器件和所用到的有關(guān)芯片，包括紅外的產(chǎn)生，波段的原理以及應(yīng)用，光學(xué)器件的原理以及半導(dǎo)體元件：如二極管、三極管等的原理基礎(chǔ)及應(yīng)用情況， CD401 956 7805 芯片功能介紹。 第三章主要介紹了本次的設(shè)計思路，通過對比兩個方案的 可行性，結(jié)合自身的條件，選出一個較為好的方案進行設(shè)計。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 5 頁 第四、五章，電路的制作以及調(diào)試部分，這是本次設(shè)計的重點部分，主要介紹電路制作軟件 PROTEL 環(huán)境下，設(shè)計出的原理圖， PCB 圖。以及設(shè)計修改，印刷電路板的制作，元器件的選用和焊接。電路的通電調(diào)試，數(shù)據(jù)參數(shù)的評估，整體系統(tǒng)的運行測試及相關(guān)的整體美觀、細節(jié)設(shè)計，進一步趨向工業(yè)成品。 第六章，對課題的未來的發(fā)展提出展望。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 第二章 報警器相 關(guān)元 件 介紹 、 紅外射線原理 紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種， 由英國科學(xué)家霍胥爾于 1800 年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射 ,他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計，試圖測量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒界。 太陽光譜上紅外線的波長大于可見光線，波長為 ～1000μm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為 ～ ；中紅外線，波長為 ～ ；遠紅外線，波長為 ～ l000μm 之間。 真正的紅外線夜視儀是光電倍增管成像，與望遠鏡原理完全不同，白天不能使用，價格昂貴且需電源才能工作。 在光譜中波長自 至 400 微米的一段稱為紅外線，紅外線是不可見光線。所有高于絕對零度（－ 273℃）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線。現(xiàn)代物理學(xué)稱之為熱射線。醫(yī)用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠紅外線。 近紅外線或稱短波紅外線，波長 ～ 微米，穿入人體組織較深 ,約 5～ 10 毫米；遠紅外線或稱長波紅外線，波長 ～ 400 微米，多被表層皮膚吸收，穿透組織深度小于 2 毫米。 紅外線的物理特性： 透云霧的能力強 (波長較長 ,易于衍射 ) 紅外線的波長范圍： 近紅外線 (Near Infrared, NIR)： 700~ 2,000nm | ~2 MICRON 中紅外線 (Middle Infrared, MIR)： 3,000~ 5,000nm | 3~5 MICRON 遠紅外線 (Far Infrared, FIR)： 8,000~14,000nm | 8~14 MICRON 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 圖 可見光光譜線 、 二極管原理及特性 半導(dǎo)體二極管又稱晶體二極管 ， 簡稱二極管 (diode)； 它 是 只往 一個方向傳送電流的電子零件。它是一種具有 1 個零件號 接合的 2 個端子的器件，具有按照外加電壓的方向，使電流流動或不流動的性質(zhì) 。 、 二極管的工作原理 圖 二極管 PN 結(jié)原理示意圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 8 頁 晶體二極管為一個由 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體形成的 pn 結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時，由于pn 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有 反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無