红外发射防护装置的设计与制作.doc

班级：测控1051 姓名：杨宁 学号：12 课题：红外发射防护装置的设计与制作电子技术课程设计报告课题：红外发射防护装置的设计与制作班级 测控1051 学号 1051203112 学生姓名 杨宁 专业 测控技术与仪器系别 电子信息工程系指导教师 电子技术课程设计指导小组淮阴工学院电子信息工程系2007年6月红外发射防护装置的设计与制作1 设计目的电子技术课程设计是电子信息工程系三个专业的公共课程设计，是模拟电子技术、数字电子技术课程结束后进行的教学环节。其目的是：1、培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。2、学习较复杂的电子系统设计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。3、进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。4、培养学生的创新能力。2 设计要求1 根据指导老师的要求，按照学号选定相应题号的课题；2 按照课题设计任务书要求进行设计；3 用图、表、文字说明描述电路设计步骤；4 对选用的主要元器件（包括集成电路），给出规格型号及技术参数，并附元器件表一份；5 凡是选用的集成电路，必须画完整的接线图，并说明各引线的功能和使用方法，同时应列出功能表；6 分析设计电路的工作原理，如采用时序逻辑电路，应画出时序图；7 根据现有实验室条件，对设计的电路进行设计，制作与调试并撰写设计报告；8 按要求撰写设计报告。3 总体设计1设计构想首先利用由7555构成的多谐振荡器发射出一脉冲式的信号，通过整形电路整形后由红外发射器发射出去，由配套的红外接收器接收，再整形，然后通过脉冲缺失检测，若有人进入则通过报警电路报警。2设计所需器件:电阻:10K1 100K2 3.9K2 1002 1K2滑动变阻器：0-10 K三极管:90122 90133电容:10F2 4.7F2 1032 其他:发光二极管一个、CD4011一个、NE555两个、一对红外接收管。3总电路装置接线图.3.1 接收电路 图2 接收电路3.2 发射电路 图3 发射电路4 单元电路设计41 发射单元电路设计4.1.1 电路图如上发射电路图4.1.2 主要元器件功能介绍CD40011CD4011是一种42输入端与非门，它可以构成调制振荡器555定时器555定时器一种模拟-数字混合式集成定时器，用它可以很方便的组成多谐振荡器、双稳态触发器和施密特触发器等脉冲电路，在工业控制等诸多方面有很广泛的应用。它的基本工作原理如下：555 定时器的组成与功能图 4 555 定时器(a) 电路结构； (b) 引脚图 555 定时器的组成如图 4(a)所示，（b）为引脚图。其工作原理如下：比较器C1的反向输入端U6(接引脚 6)称为阈值输入端，用TH来表示，比较器C2的同向输入端U2(接引脚2)称触发输入端，用TR标注。C1和C2的参考电压(电压比较的基准)UR1和UR2由电源UCC经三个5k的电阻分压给出。当控制电压输入端UCO悬空时，；若UCO外接固定电压，则。RD为异步置 0 端（对应管脚4），只要在RD端加入低电平，无论U6、U2的输入电平如何，基本RS触发器就置 0，电路输出UO为零。平时处于高电平； 管脚6称为高触发端，该引脚的电平与作比较；管脚2称为低触发端，该引脚与作比较，所以在RD=1时，U6和U2有三种状态组合。使555定时器电路的输出UO有低电平0、保持和高电平1三种状态。定时器的主要功能取决于两个比较器输出对RS触发器和放电管V1状态的控制。555定时器功能表如表2-1所示。 当时，比较器C1输出为 0，C2输出为 1，基本RS触发器被置 0，V1导通，UO输出为低电平。 当时，C1输出为 1，C2 输出为 0，基本RS触发器被置 1，V1截止，UO输出高电平。 当时，C1和C2输出均为 1，则基本RS触发器的状态保持不变，因而V1和UO输出状态也维持不变，定时器输出处于高阻状态。 RDU6（TH） U2(TR)U0V100导通11截止10导通1不变不变表 1 555定时器功能表4.1.3 注意事项发射电路主要是有555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲波来工作的，其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo143（RI2R2）C，42 接收单元电路设计4.2.1 电路图如上接收电路图4.2.2 主要元器件介绍发光二极管发光二极管通常有周期中3、4族元素的化合物，如砷化镓、磷化镓制成。当有电流通过这种管子后，电子与空穴直接复合放出能量使二极管发光，但光谱范围比较窄，其波长由所使用的基本材料所决定。下图为发光二极管代表符号： 图5 发光二极管CD4011CD4011是CMOS型两输入端四与非门,它在电路中的主要应用是起到锁定报警电路的作用.其结构图如下: 图6 双输入端四与非门结构图5 调试5.1 总体调试先将红外防护装置的VCC接+5V直流电,接地端接地,然后用纸盒罩住接收管,按下开关按钮,观察报警电路是否工作,经调试发现发光二极管灯不亮,进行分单元调试。5.2 单元电路调试5.2.1 发射电路调试首先将红外防护装置的VCC接+5V直流电,接地端接地；然后将示波器的输入端接在红外发射管的正负极上,调节示波器的微调旋钮,观察示波器上输出波形的变化。经调试发现示波器上有脉冲波输出，说明发射电路能正常工作，下一步对接收电路进行调试。5.2.1 接收电路调试发射电路焊好后给电路接上+5V的电源，并用示波器观察NE555、发射管两端是否有方波波形，在确定有标准的方波波形后开始焊接下部分电路。对接收放大部分的调试需要时间和耐心，这个部分是后续电路能否发挥作用的先决条件。经过反复调试后发现，在电位器的有用部分调到3.3K的时候，接收放大的波形效果非常好。刚开始进行调试的时候，波形抖动且方波信号不是很明显，经过一番耐心的查找，原来是接收管位置没有对好，导致接收信号暗弱。对后面的电路调试则显得比较轻松，基本上没有遇到什么麻烦，不过在有些位置是否需要接电阻、接多大电阻时遇到了困难，经过几次试验，发现CD4011的4输出端所接电阻可以省略，而1输出端需要接一个3K的保护电阻。6 电路测试及测试结果将红外防护装置的VCC接+5V直流电,接地端接地；发光二极管亮。按下按钮，发光二极管熄灭。用手挡在发射管和接收管之间，发光二极管亮。测试成功。7 设计总结以前只是学些理论，现在要真正的实践了才发现一切并没有想象的那么简单那么顺利，遇到了很多困难，同时也学到了不少东西。譬如在焊接电路的过程中，要注意各个芯片的布局和接线的顺序，注意焊接时不要将芯片及其他原器件烧坏，避免虚焊，漏接，错焊，调试时，查找问题的时候要仔细。通过这次课程设计，增加了我们将理论运用于实践的能力，学会了用已有的知识来解决实际问题的方法，培养自身的动手能力和操作能力，对仪器仪表的认识和使用有了更深刻的了解，对所学专业有了更进一步的认识，为以后的学习打下了坚实的基础。8 参考文献1 康华光主编.电子技术基础(模拟部分).第4版.北京:高等教育出版社,1998 P572 康华光主编.电子技术基础(数字部分).第4版.北京:高等教育出版社,1998 P372-3773 张庆双主编.报警器、警示器应用电路集萃.第1版:北京:机械工业出版社，2005P37-448