目录第一章光电报警红外遥控实验仪说明............................................... - 2 -一、内容简介 (2)二、实验仪说明 (3)第二章实验指南 ................................................................................ - 5 -一、实验目的 (5)二、实验内容 (5)三、实验仪器 (5)四、实验原理 (6)1、光电报警系统设计原理 (6)2、单路红外遥控电路设计原理 (10)五、注意事项 (12)六、实验步骤 (12)1、红外发光二极管驱动电流测试实验 (12)2、锁相环原理及应用测试实验 (13)3、利用锁相环设计光电报警实验 (13)4、信号检波设计光电报警系统实验 (15)5、单路红外遥控设计实验 (17)6、自拟红外报警系统实验 (18)7、自拟红外遥控系统实验 (19)七、思考题 (20)第一章光电报警红外遥控实验仪说明一、内容简介GCGDBJ-B型光电报警及红外遥控实验仪是光电检测器件应用实验仪，是一种半自拟实验，利用一些光电器件及外围电路设计成实现某种实际应用的功能的产品模型，如光电报警、红外遥控等等。
光学器件采用金属封装，并配备有光学导轨，设计调节记录方便。
电路部分模块化功能设计，有电源模块、光调制模块、光电弱信号放大模块、判决模块、锁相环模块、报警保持模块、报警电路、电子器件设计区等几部分组成，各功能模块的输入输出留有连接插座，实现的功能独立，选用不同的模块以实现不同的功能。
另外，还配备有大量的电源输出、电阻、电容、二极管、粗调电位器、细调电位器、运算放大器，作为学生自已设计以及扩展使用，提高学生动手动脑能力。
光电报警系统是采用砷化镓发光管组成的发射系统，在发射和接收系统之间有红外光束警戒线。
当警戒线被阻断时，接收系统发出报警信号。
要求系统在给定器件的条件下作用距离尽可能远。
红外遥控与电视的遥控器原理一样，通过发射编码，接收解码的方式识别所发射的数据，再对所解码的数据进行处理。
光电报警及红外遥控实验仪实验指导书二、实验仪说明图1 光电报警及红外遥控实验仪主机箱电源模块：+5V，GND，-5V为实验箱提供设计电源S1，按下则箱体接通电源，相应的电源指示灯亮光源模块：LED+，红外发射二极管驱动输出端+LED-，红外发射二极管驱动输出-T53，调制波信号输出口（扩展用）TP1，调制信号测试点GND1，测试接地点放大电路：PD+，探测器接收信号输入端+PD-，探测器接收信号输入端-T5，放大后信号输出端TP2，放大输出信号测试点判决电路：T6，判决信号输入端T7，判决信号输出端TP3，判决输出信号测试点锁相环：T8，待锁相信号输入端T9，锁相信号输出端TP5，锁相环信号输出端测试点报警保持：T10，保持信号输入端T11，保持信号输出端S2，保持信号复位报警电路：T50，发光报警输入端，接入此电路仅发光（用于实验调试用）T52，声音报警输入端，接入此电路仅发声，若同时接入T50 T52则同时发光报警和声音报警。
器件区：R18=1K，R21=1K，R33=1K，R22=1K ，R20=2.2K，R24=5.1，R19=10KE5=10uF/25VC11=1uF/63VC10=0.1uF/63VW6：0~10K精密可调电位器W4：0~100K电位器第二章实验指南一、实验目的1、了解红外砷化镓发光二极管与光电二极管的具体应用。
2、练习自拟简单的光电系统试验。
3、了解主动式光电报警系统设计原理。
4、了解红外遥控电路的设计原理5、了解锁相环的原理及应用。
6、对影响光电探测性能的各种参数进行探讨，以求最大限度地发挥系统的探测能力。
二、实验内容1、红外发光二极管驱动电流测试实验2、锁相环原理及应用测试实验3、利用锁相环设计光电报警系统实验4、利用信号检波设计光电报警系统实验5、单路红外遥控设计实验6、自拟光电报警系统实验7、自拟红外遥控设计实验三、实验仪器1、光电综合应用实验箱 1个2、红外发射装置 1个3、光电接收装置 1个5、2#迭插头对（红色，50cm） 15根6、2#迭插头对（绿色，50cm） 15根7、三相电源线 1根8、实验指导书 1本9、示波器 1台10、万用表 1台光电报警及红外遥控实验仪实验指导书四、实验原理1、光电报警系统设计原理光电报警系统是一种重要的监视系统，目前其种类已经日益增多。
有对飞机、导弹等军事目标入侵进行的报警系统，也有对机场、重要设施或危禁区域防范进行报警的系统。
一般说来，被动报警系统的保密性好，但是设备比较复杂；而主动报警系统可以利用特定的调制编码规律，达到一定的保密效果，设备比较简单。
本系统可由图1所示的五个部分组成。
调制电源提供红外发射二极管确定规律变化的调制电流，使发光管发出红外调制光，在一定距离以外用光电二极管接收调制光。
转换后的信号经放大，检波后控制报警器，全部实验电路自拟。
下面对调制电源和检波、报警电路各举一个简单的例子，也可选用于系统中。
图2 光电报警原理方框图（1）用NE555定时器构成多谐振荡器作调制电源。
光电报警及红外遥控实验仪实验指导书NE555集成电路用它构成占空比为50%的多谐振荡器原理图如图2所示。
下面对照电路图简述其工作原理及参数选择。
在前半周期，V1通过R2、D 对C1充电，由于二极管D 的作用，电流不经过R1，因此其充电时间T1为： 2ln 3231ln 12121C R V V V V C R T cc cc cc cc =--= 而在后半周期，电容放电时，二极管反向电阻无穷大，555内部的三极导通，电流通过R1至7脚直接放电，此时其放电时间T2为：2ln 3231ln 11112C R V V V V C R T cc cc cc cc =--= 当A 点电压上升到上限阈值电压（约CC V 32）时，定时器输出翻转成低电平。
这时，A 点电压将随1C 放电而按指数规律下降。
当A 点下降到下限阈值电压（约C V 32）时，定时器输出又变成高电平，调整图3 NE555定时器构成多谐振荡器光电报警及红外遥控实验仪实验指导书1R 、2R 的电阻值得到严格的方波输出。
当R1=R2时，输出为方波信号。
其输出频率为：2ln 2111121C R T T f =+= 参考值：1216.56.5C K R K R ，，Ω=Ω==0.1µF ， ()Z KH C R f 3.1244.111≈≈ 。
用NE555组成振荡器来作红外发光管BT401时，由于红外发光管BT401的工作电流在30mA 以上，因此一定加一个三极管驱动电路。
使输出电流大于或等于红外发光管的最小工作电流F I 。
其驱动电路的参考电路图如下图3：（2）信号放大及报警用参考电路原理电路如图所示，先用35321LF 构成一个放大电路，将光敏二极管所接收的电流信号放大。
再用35321LF 构成一个比较器，放大器的正红外发射二极管图4 红外发光二极管驱动电路光电报警及红外遥控实验仪实验指导书端加2V左右偏压，负端加信号电压。
当光线未阻断时，从放大器来的交流信号经二极管检波电路，再经CR2低通滤波器后得到直流电压，使后面的放大器负输入端电位大于或等于正输入端电位。
则放大器输出电压近似为零，LED管截止，当光线被阻断时，信号消失。
放大器只有正端加正电压，输出为正电压，LED指示管导通发出红色光（或R是LED限流电阻。
发声）以示报警。
电阻8在检波电路部分,C1为隔直电容,滤除电路或环境所带来的直流成分,也可以通过提高判决电平的高低来滤除直流成分的干扰。
参考参数值：R1：1KΩ R2：1KΩR3：100KΩ R4：100KΩR5：1KΩ W1：10KΩC1：0.1uF C2：1uF图5 报警用参考电路（3）报警保持电路阻断发射系统和接收系统的红外光束时，比较器的输出为高电平，而当发射系统和接收系统的红外光恢复时，输出仍为低电平，如果有人影晃过时，阻断的时间非常短时，报警系统应该持续报警，因此应光电报警及红外遥控实验仪实验指导书当在比较器的输出加上报警保持电路。
2、单路红外遥控电路设计原理在不需要多路控制的应用场合，可以使用由常规集成电路组成的单通道红外遥控电路。
这种遥控电路不需要使用较贵的专用编译码器，因此成本较低。
单通道红外遥控发射电路方框图如下图所示图6 单路红外遥控原理图如图6所示。
光调制部分采用555定时器构成多谐振荡器作调制电源，用它构成占空比为1：1的方波信号，通过调整不同的电容值而产生不同频率的方波信号，即调制信号，设定不同频率的调制信号代表不同的意义，如设定1K信号为数字“1”，10K的信号为数字“2”等等；通过红外发光二极管发出光由光敏二极管接收放大判决后得到原始的调制信号，再将调制信号送入锁相环电路。
若输入的信号与锁相环设置的中心频率一致时，输出为低电平，从而实现了单路红外遥控的功能。
可见，本实验的核心即为红外接收解调控制电路。
图7为红外接收解调控制电路。
图中，IC1是LM567。
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。