[畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]電路采用了反射式紅外線發(fā)射與接收 《低頻電子線路課程設(shè)計(jì)》論文.doc

課程設(shè)計(jì)專用紙 低頻電子線路課程設(shè)計(jì)（09級(jí)本科） 題 目： 紅外控制08 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2011年 6月 21日目錄摘要.3關(guān)鍵詞.3 1、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求.32、 電路原理圖.32.1電路工作原理.43、 元器件簡介.43.1元器件清單.43.2主要元器件簡介.54、 電路的調(diào)試與焊接.115、 相關(guān)參數(shù) .116、 心得與體會(huì).117、 參考文獻(xiàn).118、 附錄.12摘要這個(gè)電路采用了反射式紅外線發(fā)射與接收。這種傳感器的發(fā)射與接收對(duì)管是一體化的，當(dāng)有物體靠近時(shí)，一部分紅外光被反射到接收管，從而產(chǎn)生控制信號(hào)。再通過它安裝方便、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、可在強(qiáng)光下工作，廣泛用于家庭、工廠、醫(yī)院、車站、餐館等。電路又采用了集成電路cx20106a。這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38khz 與測距超聲波頻率40khz 較為接近，可以利用它作為超聲波檢測電路。實(shí)驗(yàn)證明，其具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。關(guān)鍵詞反射式紅外線發(fā)射與接收 cx20106a ne5551、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求圖1-1如圖1-1，通過對(duì)上圖的理解研究，完成其原理圖的繪制，電路的組裝與調(diào)試。2、電路原理圖如圖1-12.1電路工作原理如圖2-1-1，為ne555基時(shí)電路。其3端輸出方波，得由t=1/f，得f=3.8khz符合輸出原理圖2-1-1如圖2-2-2，為cx20106a集成塊組成的電路。7端輸出電壓圖2-2-2如圖2-2-3，為三極管放大電路。使集電極輸出更大電壓。圖2-2-33、元器件簡介3.1元器件清單ne555cx20106a電阻：4.7251k2k4.7k220k 滑動(dòng)變阻器：5k電容：4721033001uf3.3uf四腳開關(guān)一個(gè)二極管一個(gè)三極管一個(gè)音樂片一個(gè)喇叭一個(gè)紅外發(fā)射、接收各一個(gè)制板機(jī)打孔機(jī)示波器穩(wěn)壓電源萬用表3.2主要元器件簡介3.2.1ne555時(shí)基電路一、實(shí)物圖3-2-1圖3-2-12、 引腳功能圖圖3-2-23、 引腳位配置ne555結(jié)構(gòu)圖3-2-3圖3-2-3pin 1 (接地) -地線(或共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。 pin 2 (觸發(fā)點(diǎn)) -這個(gè)腳位是觸發(fā)ne555使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于2/3 vcc，下緣須低于1/3 vcc 。 pin 3 (輸出) -當(dāng)時(shí)間周期開始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到o伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約200 ma 。 pin 4 (重置) -一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 pin 5 (控制) -這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。 pin 6 (重置鎖定) - pin 6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從1/3 vcc電壓以下移至2/3 vcc以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。 pin 7 (放電) -這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為on時(shí)為low，對(duì)地為低阻抗，當(dāng)輸出為off時(shí)為high，對(duì)地為高阻抗。 pin 8 (v +) -這是555個(gè)計(jì)時(shí)器ic的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。4、 ne555的特點(diǎn)1.只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。 2.它的操作電源電壓范圍極大，可與ttl，cmos等邏輯電路配合，也就是它的輸出準(zhǔn)位及輸入觸發(fā)準(zhǔn)位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 3.其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。 4.它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。5.靜態(tài)電流 最大值 vcc = 5 v, rl = =6ma vcc =15 v, rl = =15ma 3.2.2cx20106a1、 實(shí)物圖3-2-4圖3-2-42、 內(nèi)部方框圖3-2-5圖3-2-53、 引腳功能與數(shù)據(jù)l腳：超聲波信號(hào)輸入端，該腳的輸入阻抗約為40k。2腳：該腳與gnd之間連接rc串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。增大電阻r或減小c，將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。但c的改變會(huì)影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動(dòng)，推薦選用參數(shù)為r=4.7，c=3.3f。3腳：該腳與gnd之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動(dòng)大，易造成誤動(dòng)作，推薦參數(shù)為3.3f。4腳：接地端。5腳：該腳與電源端vcc接入一個(gè)電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率f0，阻值越大，中心頻率越低。例如，取r=200k時(shí)，fn42khz，若取r=220k，則中心頻率f038khz。6腳： 該腳與gnd之間接入一個(gè)積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為330pf，如果該電容取得太大，會(huì)使探測距離變短。7腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路的輸出方式，因此該引腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端，該電阻推薦阻值為22k，沒有接收信號(hào)時(shí)該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則會(huì)下降。8腳： 電源正極，4.5v5v。3.2.3紅外發(fā)射、接收3.2.3.1紅外接收紅外接收頭(又稱紅外線接收模組,irm)是集成紅外線接收pd二極管、放大、濾波和比較器輸出等的ic模塊。1、 工作原理紅外接收頭一般是接收、放大、解調(diào)一體頭，一般紅外信號(hào)經(jīng)接收頭解調(diào)后，數(shù)據(jù) “0”和“1”的區(qū)別通常體現(xiàn)在高低電平的時(shí)間長短或信號(hào)周期上，單片機(jī)解碼時(shí)，通常將接收頭輸出腳連接到單片機(jī)的外部中斷，結(jié)合定時(shí)器判斷外部中斷間隔的時(shí)間從而獲取數(shù)據(jù)。重點(diǎn)是找到數(shù)據(jù)“0”與“1”間的波形差別。3條腿的紅外接收頭一般是接收、放大、解調(diào)一體頭，接收頭輸出的是解調(diào)后的數(shù)據(jù)信號(hào)（具體的信號(hào)格式，搜“紅外 信號(hào) 格式”，一大把），單片機(jī)里面需要相應(yīng)的讀取程序。紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對(duì)一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號(hào)，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測器進(jìn)行接收，就構(gòu)成紅外通信系統(tǒng)。2、 紅外接收頭參數(shù)及應(yīng)用紅外接收頭的參數(shù)如下：工作電壓：2.74.5v工作電流：1.72.7ma接收頻率：37.9khz峰值波長：940nm靜態(tài)輸出：高電平輸出低電平：0.4v輸出高電平：接近工作電壓紅外接收頭的應(yīng)用：廣泛應(yīng)用在家用電視tv,dvd們不再制作接收放大電路，這樣紅外接收頭簡化了電路。三、紅外接收頭的構(gòu)造紅外接收電路通常由紅外接收二極管與放大電路組成，放大電路通常又由一個(gè)集成塊及若干電阻電容等元件組成，并且需要封裝在一個(gè)金屬屏蔽盒里，因而電路比較復(fù)雜，體積卻很小，還不及一個(gè)7805體積大！sfh506-38與rpm-638是一種特殊的紅外接收電路，它將紅外接收管與放大電路集成在一體，體積?。ù笮∨c一只中功率三極管相當(dāng)），密封性好，靈敏度高，并且價(jià)格低廉，市場售價(jià)只有幾元錢。它僅有三條管腳，分別是電源正極、電源負(fù)極以及信號(hào)輸出端，其工作電壓在5v左右.只要給它接上電源即是一個(gè)完整的紅外接收放大器，使用十分方便。它的主要功能包括放大,選頻,解調(diào)幾大部分,要求輸入信號(hào)需是已經(jīng)被調(diào)制的信號(hào)。經(jīng)過它的接收放大和解調(diào)會(huì)在輸出端直接輸出原始的信號(hào)。從而使電路達(dá)到最簡化！靈敏度和抗干擾性都非常好，可以說是一個(gè)接收紅外信號(hào)的理想裝置。3.2.3.2紅外發(fā)射紅外發(fā)射是由紅外發(fā)光二級(jí)管矩組成發(fā)光體，用紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵）制成pn結(jié)，正向偏壓向pn結(jié)注入電流激發(fā)紅外光，其光譜功率分布為中心波長830950nm。led是英文light emitting diode的簡稱，表現(xiàn)是正溫度系數(shù)，電流越大溫度越高，溫度越高電流越大，led紅外燈的功率和電流大小有關(guān)，但正向電流超過最大額定值時(shí)，紅外燈發(fā)射功率反而下降。 3.2.4音樂片1、 實(shí)物圖3-2-6圖3-2-6圖3-2-7如圖3-2-7說明：tq9300為音樂片，其形狀、引腳分布和接線圖見右上圖。三極管9014焊在音樂片上。j1為一個(gè)大焊盤，作為觸摸點(diǎn)。也可以外接一個(gè)金屬片，作為觸摸點(diǎn)用。4、電路的調(diào)試與焊接首先，對(duì)硬件電路進(jìn)行電氣檢查，看連線是否與電路原理圖一致，有無短路、虛焊等現(xiàn)象，電子元件的型號(hào)、極性是否有誤。其次，通過示波器、萬用表等的使用，驗(yàn)證電路的每一步是否符合實(shí)驗(yàn)原理及要求。并測出相關(guān)數(shù)據(jù)。最后，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果完成電路設(shè)計(jì)。5、相關(guān)參數(shù)ne555輸出波形為方波，其頻率為40hz左右擋住紅外發(fā)射與接收頭，輸出波形會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化三極管npn集電極端在開關(guān)控制前后發(fā)生大小變化，開關(guān)閉合前電壓值小，開關(guān)閉合后電壓值變大cx20106a的1、2、3、6、7端的電壓在開關(guān)閉合前后都會(huì)發(fā)生大小變化由開關(guān)和紅外發(fā)射、接收共同控制音樂片與喇叭的聲響6、心得與體會(huì)通過為期兩周的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，使我學(xué)到了許多。從pcb制圖到轉(zhuǎn)印、腐蝕、打孔、風(fēng)干，再到焊接調(diào)試，最終出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，每一步都是不簡單的，但是，每一步都承載了我的用心、細(xì)心與耐心。在制作pcb圖過程中，從最開始的沒有頭緒再到熟練運(yùn)用，每一個(gè)進(jìn)步都是成功。檢驗(yàn)連線是否正確，設(shè)計(jì)線路走向，安放元器件，打印成圖，這些算是第一步完成。第二步，打板、轉(zhuǎn)印、腐蝕、打孔，這些都是我從未接觸過的方面，新奇與好奇并重，努力做到最好，完美地出現(xiàn)了電路版的雛形。焊接與調(diào)試，算是本次實(shí)驗(yàn)中最重要與最難完成的部分，如果說焊接是個(gè)細(xì)致活，那么只要做到足夠耐心與細(xì)心就夠了。焊接過程中，要把每一組元器件對(duì)應(yīng)好再完成相對(duì)應(yīng)的焊接。調(diào)試，把焊接好的電路板進(jìn)行調(diào)試。根據(jù)自己所查得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，觀察每一步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來判斷電路連接是否正確在觀察是否能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在本次實(shí)驗(yàn)中，每一步都是緊密相連密不可分的。如果一步出錯(cuò)那么接下來的實(shí)驗(yàn)就會(huì)遇到阻礙同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在做實(shí)驗(yàn)之前，一定要做好充分的準(zhǔn)備工作，可以免去在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的一系列不必要麻煩。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要充分總結(jié)，分析實(shí)驗(yàn)中所出現(xiàn)的不足，提出新的改進(jìn)措施，為今后實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。7、參考文獻(xiàn)【1】胡斌編著，圖表細(xì)說元器件及