光电专业课程设计方案报告.doc

课程设计总结报告课程名称：光电技术课程设计学生姓名：汤备系 别：物理与电子学院专 业：电子科学与技术指引教师：徐代升 07 月02日目 录一、设计任务书31、课题32、目33、设计规定3二、实验仪器3三、设计框图及整体概述4四、各单元电路设计方案及原理阐明41、用定期器构成多谐振荡器作调制电源5（1）电路构造5（2）由定期器构成多谐振荡器5（3）发射端电路62、用放大器构成接受放大电路6（1）光放大器7（2）光比较放大器7五、调试过程及成果81、调试过程及体会82、调试成果8六、设计、安装及调试中体会9七、对本次课程设计意见及建议9八、参照文献10九、附录101、整体电路图102、课程设计实物图103、元器件清单11一、设计任务书1、课题光电报警系统设计与实现。2、目本课程设计基本目在于巩固电子技术、光电技术、感测技术以及传感器原理等方面理论知识，从系统角度出发，培养综合运用理论知识解决实际问题能力，并养成严谨务实工作作风。通过个人收集资料，系统设计，电路设计、安装与调试，课程设计报告撰写等环节，初步掌握光电系统设计办法和研发流程，逐渐熟悉开展工程实践程序和办法。3、设计规定（1）基本规定用构成占空比为0.5多谐振荡器作发光二极管调制电源，并对参数选取进行分析阐明；选用构成比较放大器进行报警电路设计；画出所做实验所有电路图，并注明参数；记录调试完毕后示波器输出各测量点电压波形。（2）扩展规定（选做）分析影响作用距离因素，提出提高作用距离办法；设想光电报警系统应用场合，并依照不同应用提出相应电路设计方案。如需要闪烁报警，电路如何设计？二、实验仪器多功能面包板1块.双通道数字存储波示器1台直流稳压电源1台万用表1台三、设计框图及整体概述光电报警系统是一种重要监视系统。当前其种类日益增多。有对飞机、导弹等军事目的入侵进行报警系统；也有对机场、重要设施或危禁区域防范进行报警系统。红外报警系统是各种报警器中使用最多一种，它是运用在红外波段光电探测器制作一种光电探测系统。惯用红外报警器，按其工作方式可分为被动式和积极式两种。 被动式红外报警器只有接受某些，当有人和物体进入其监视范畴之内时，人或物体发出红外辐射被相应红外探测器接受后，通过信号放大和解决，就会发出报警。积极式红外报警器原理框图如图1所示。由红外光源发出红外辐射被红外探测器接受，红外辐射信号变为电信号，经信号放大和解决电路后送报警电路。这种报警器事实上提成发送和接受两某些，分开放置。当没有人和物体进入这两某些之间，红外辐射没有被阻挡时，报警处在一种状态，不报警。一旦有人或物体进入这两某些之间。红外辐射被阻挡，报警器及时翻转到另一种状态，即可报警。图1 积极式红外报警器原理框图普通来说，被动报警系统保密性好，但是设备比较复杂；而积极报警系统可以运用特定调制编码规律，达到一定保密效果，设备比较简朴。考虑到元器件及其她设备规定，本课程设计采用积极式红外报警器工作方式。四、各单元电路设计方案及原理阐明1、用定期器构成多谐振荡器作调制电源555定期器是一种应用以便中规模集成电路，广泛用于信号产生、变换、控制与检测。 （1）电路构造定期器内部电路由分压器、电压比较器和、简朴锁存器、放电三极管以及缓冲器构成，集成电路内部构造如图2所示，管脚图如图4所示。图2 NE555集成电路内部构造图87651234 NE555图3 NE555 集成电路管脚图（2）由定期器构成多谐振荡器NE555集成电路内部构造可参看图2。用它构成占空比为0.5多谐振荡器原题图如图4所示。下面对照电路图简述其工作原理及参数选取。当3脚为高电平（略低于Vc时），输出电压将通过R1对C1充电。A点电压按指数规律上升，时间常数为R1C1。当A点电压上升到上限阙值电压（约2Vc/3时），定期器输出翻转成低电平（略不不大于0V）。这时，A点电压将随C1放电而按指数规律下降。当A点下降到下限阙值电压（约Vc/3）时，定期器输出变成高电平，调节R2阻值得到严格方波输出。用NE555构成振荡器来驱动发光管时，要注意发光管上串联一种限流电阻。使输出电流不大于或等于发光管最大正向电流。若振荡器输出电压为Vo，则限流电阻R取值为 如果限流电阻低于上述公式所得值，或未加限流电阻，则会导致发光管和定期器烧毁。图4 多谐振荡器（3）发射端电路如图4，当C1=,C2=,时，输出方波占空比满足设计规定，即为50%。占空比为50%方波发射电路如图5所示。图5 发射端电路图2、用放大器构成接受放大电路（1）光放大器运用光敏二极管反向特性，当接受到光信号时，光敏二极管导通良好，产生电压，放大器即可对信号解决；当没有接受到光信号时，光敏二极管截止，放大器同相端电压几乎为0。运用1/2LF353构成光放大器，如图6所示。图6 光放大器电路图（2）光比较放大器图7 光比较放大器电路图电路如图7所示。用1/2LF353构成一种比较放大器。放大器正端加2V左右偏压，负端加信号电压。当光线未阻断时，从主放大器来交流信号经二极管检波电路，再经R5C3低通滤波器后得到直流电压，使背面放大器负载输入端电位不不大于（或等于）正输入端电位。则放大器输出电压近似为0，LED管截止，不发光。当光线被阻断时，信号消失，光放大器只有正端加正电压，输出为正电压，LED批示管导通发出黄色光以示报警。电阻R8是LED限流电阻。五、调试过程及成果1、调试过程及体会通过本次设计，使我结识到调试重要性。总说来，这次光电设计电路并不是特别难，并且使用面包板来实现，相对PCB说来，也相对简朴得多。但调试过程中，我还是遇到了某些问题，这使我充分结识到自己动手能力缺少。布线方面，一开始总是很随意，布局很凌乱，并且没有一边布线，一边测量某些参数，等到所有弄好后，再浮现问题时，往往不知如何去查找问题。尚有，导线选用要认真，往往导线浮现问题时最难发现。尚有，调试最重要一点，就是要有耐心，千万莫半途而废，或太过暴躁，这样调试话，往往很难解决问题。2、调试成果依照各核心节点理论计算，逐渐判断各核心节点参数与否符合设计规定。本设计中核心节点有如下几种：555芯片3脚电压（输出电压）、放大器输出电压、比较器输出电压。以上各核心节点电压测试数据分别如图8-图11所示。 图8 NE555芯片3脚输出波形图 图9 放大器输出电压波形图 图10 比较器输出电压1 图11 比较器输出电压2六、设计、安装及调试中体会通过本次光电设计，使我对光电知识实际应用有了更深刻理解和体会，这次课程设计，不但提高了我动手能力,使我对设计整个流程有了一定理解，更使我理解光电知识应用广泛性和前景。设计成功，极大提高了我自信心，增进了我对光电学习兴趣，使我明白了理论联系实际重要性。本次设计使得我清晰了一项设计整体流程：明确设计规定，功能及功能模块设计，查阅有关资料和拟定元器件，电路连接、调试、调节治进与检查，电路成型，总结；设计电路时，我上网查阅了诸多资料和论文，这也培养了我搜索知识能力，开拓了我视野。电路设计，还巩固了我模电知识。电路连接和调试极大提高了我动手实践能力，这也是当前我最缺少。调试过程中，使我明白动手重要性，实践出真知。理工科学生，就应当具备这样动手能力。最后，设计报告制作，又使我纯熟掌握了原理图绘制，Word软件多功能操作。还培养了我整顿知识能力，使我熟悉了报告制作基本规定。总之，这次设计，使我结识到了自己知识局限性，培养了我动手能力，并使我体会到了成功感觉，对我此后学习起到了极大增进作用。七、对本次课程设计意见及建议这次课程设计总说来，已经是相称成功了，绝大多数同窗都较好完毕了该设计，这次设计，增进了同窗们学习和动手积极性，班级形成了较好学习氛围。建议话，有如下两方面：第一，元器件方面，但愿能给咱们更大自由空间，让咱们可以自由进行电路设计和调试，而不必受元器件制约。第二，但愿后来课程设计时间能安排更合理，但愿能早些进行，而不必安排在期末，这样同窗们时间能更充裕。八、参照文献1江月松.光电技术与实验.北京：北京理工大学出版社，.2康华光.电子技术基本（数字某些）.北京：高等教诲出版社，.3康华光.电子技术基本（模仿某些）.北京：高等教诲出版社，.九、附录1、整体电路图附图 12、课程设计实物图附图 23、元器件清单元器件数量元器件数量电阻1芯片NE55511K2LF35315.6K1二极管发射管110K2接受管1100K2发光二极管1电容1031整流二极管11042附表 1