遠(yuǎn)距離紅外線防盜報警開關(guān)感想

1、設(shè)計成績 課程設(shè)計說明書題 目 遠(yuǎn)距離紅外線防盜報警開關(guān)姓 名 康麗娟 學(xué) 號 1010406028 專業(yè)年級 10級通信六班 指導(dǎo)教師 肖 景 目 錄一. 課程設(shè)計的目的及要求2 1.1 設(shè)計任務(wù).2 1.2 設(shè)計目的2 1.3 設(shè)計要求與技術(shù)指標(biāo).2二. 課程設(shè)計內(nèi)容的說明.3三. 元件清單及簡介.4四. 原理圖的設(shè)計.4 4.1 電路圖的分析.5 4.2 電路圖的繪制.5 4.3 PCB的生成及繪制.6 4.4 熱轉(zhuǎn)印制板法.6 4.5 焊接與調(diào)試.7五. PCB的制作.7六. 熱轉(zhuǎn)印制版法.8七. 制作調(diào)試.9八. 結(jié)論與分析.9參考文獻(xiàn).9附錄.10一、 課程設(shè)計的目的及要求1.1

2、設(shè)計任務(wù)1、對選定的方案進(jìn)行設(shè)計；2、完成電路的設(shè)計和主要元器件說明；3、完成硬件原理圖設(shè)計和PCB圖設(shè)計；4、安裝各單元電路,要求布線整齊,美觀。1.2 設(shè)計目的1、掌握遠(yuǎn)距離紅外線防盜開關(guān)的設(shè)計方法和測試技術(shù)。2、了解芯片CX20106、發(fā)光二極管，及555的工作原理和應(yīng)用。3、學(xué)會安裝和調(diào)試分立元件與集成電路組成的多級電子電路小系統(tǒng)。4、熟練掌握PORTEL 99 SE軟件進(jìn)行電路的設(shè)計。5、熟練掌握焊接技術(shù)。6、掌握熱轉(zhuǎn)印制版法做PCB板。7、掌握腐蝕、鉆孔、調(diào)試等技術(shù)。1.3 設(shè)計要求一設(shè)計要求1、擬定測試方案和設(shè)計步驟；2、根據(jù)性能指標(biāo)，計算元件參數(shù)，選好元件，設(shè)計電路并畫出電路圖

3、；3、要求學(xué)生獨立完成原理圖的繪制和PCB板的布線； 4、要求PCB的尺寸為 PCB尺寸10cm*8cm以內(nèi)，越小分?jǐn)?shù)越高。 5、電阻全部為1206貼片電阻。其余封裝自己根據(jù)元器件繪制。6、要求獨立完成轉(zhuǎn)印、腐蝕、鉆孔、焊接和調(diào)試等工作；F、寫出設(shè)計性報告。1.4技術(shù)參數(shù)1、電源：發(fā)射部分12V，接收部分12V2、待機電流：接收部分100uA3、報警電流：接收部分150mA4、報警聲響度：1米范圍內(nèi)不小于80DB5、探測距離：0.5米左右1.5作品的特點及功能1、用紅外線收發(fā)管進(jìn)行檢測，安裝隱蔽，不易發(fā)現(xiàn)。2、探測信號采用脈沖信號，節(jié)能且抗干擾性強。3、當(dāng)觸發(fā)報警器時，能自動進(jìn)行聲光報警。二、

4、 課程設(shè)計內(nèi)容的說明1.報警探測器按工作原理主要可分為紅外報警探測器、微波報警探測器、被動式紅外，微波報警探測器、玻璃破碎報警探測器、振動報警探測器、超聲波報警探測器、激光報警探測器、磁控開關(guān)報警探測器、開關(guān)報警探測器、視頻運動檢測報警器、聲音探測器等許多種類。 2.報警探測器按工作方式可分為主動式報警探測器和被動式報警探測器。 3.報警探測器按探測范圍的不同又可分為點控報警探測器、線控報警探測器、面控報警探測器和空間防范報警探測器。 除了以上區(qū)分以外，還有其他方式的劃分。在實際應(yīng)用中，根據(jù)使用情況不同，合理選擇不同防范類型的報警探測器，才能滿足不同的安全防范要求。本設(shè)計的名稱為“紅外防盜報警

5、器”。這是一種新型多功能防盜報警器，該設(shè)計的實物將有功能擴展性好，硬件配置先進(jìn)等優(yōu)點。此套報警系統(tǒng)對防范盜竊和追捕盜竊犯，有著重要的實用意義。該設(shè)計的完成主要由兩個因素驅(qū)動，其一，滿足消費需求的程度和領(lǐng)先性；其二，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。該設(shè)計主要有以下幾個特點：1.由于防盜報警系統(tǒng)用途的特殊性，這就需要防盜報警系統(tǒng)不斷改進(jìn)其功能以應(yīng)對盜賊層出不窮的盜竊手段。在設(shè)計時，充分考慮這一問題，使得系統(tǒng)的功能有著很好的擴展性，可以針對不同的場合，進(jìn)行系統(tǒng)的改進(jìn)。2.在設(shè)計時，考慮到實際現(xiàn)場環(huán)境和用戶的安全防范要求。3.具有防拆動、防破壞功能。當(dāng)報警探測器受到破壞、人為將其傳輸線短路或斷路時，均能產(chǎn)生報警信號輸

6、出。4.具有一定的抗干擾能力，可以防止各種誤報現(xiàn)象的發(fā)生，例如：防寵物和小動物騷擾、抗因環(huán)境條件變化而產(chǎn)生的誤報干擾等。5.系統(tǒng)的靈敏度和可靠性很高。三、元件簡介及使用方法1、接收部分用12V電源，發(fā)射部分用12V電源2、將報警器的發(fā)射與接收部分對準(zhǔn)，打開電源開關(guān)，指示燈滅，則說明發(fā)射與接收已經(jīng)對準(zhǔn)，用手擋一下發(fā)射管或接收管，能報警則說明報警器可以工作然后離開監(jiān)視區(qū)域四.元件清單及簡介 555定時器簡介 555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應(yīng)的雙定時器 556/7556。555

7、 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，輸出驅(qū)動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。555定時器有二個比較器A1和A2，有一個RS觸發(fā)器，R和S高電平有效。三極管VT1對清零起跟隨作用，起緩沖作用。三極管VT2是放電管，將對外電路的元件提供放電通路。比較器的輸入端有一個由三個5kW電阻組成的分壓器，由此可以獲得 0和1 兩個分壓值，一般稱為閾值。555定時器的1腳是接地端GND，2

8、腳是低觸發(fā)端TL，3腳是輸出端OUT，4腳是清除端Rd，5腳是電壓控制端CV，6腳是高觸發(fā)端TH，7腳是放電端DIS，8腳是電源端VCC。555定時器的輸出端電流可以達(dá)到200mA，因此可以直接驅(qū)動與這個電流數(shù)值相當(dāng)?shù)呢?fù)載，如繼電器、揚聲器、發(fā)光二極管等。紅外發(fā)光二極管紅外發(fā)光二極管是一種把電能百接轉(zhuǎn)換成紅外光能的發(fā)光器件(紅外光是一種不可見光)，而且能把紅外光輻射到空中。因此也稱紅外發(fā)射二極管。它的主要用途是與其他電路配合，共同構(gòu)成紅外線遙控系統(tǒng)中的發(fā)射電路。光敏二極管光敏二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的,其管芯是一個具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，因此?/p>

9、作時需加上反向電壓。無光照時,有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時光敏二極管截止。當(dāng)受到光照時,飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強度的變化而變化。當(dāng)光線照射PN結(jié)時，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利用光照強弱來改變電路中的電流。常見的有2CU、2DU等系列。光敏二極管是利用硅結(jié)受光照后產(chǎn)生光電流的一種光電器件.表1 本設(shè)計所需的元件器材元件數(shù)量元件數(shù)量元件數(shù)量IN41486電阻10K3瓷片電容104,334,33u1CX201061電阻4.7K1電阻200歐2發(fā)光二極管TLP9111電阻2K1光敏二極

10、管15551電阻6.8,200，120，750歐1CAP(C9),3U3(C8)190143NPN80501極性電容10uF1接收頭12排針4瓷片電容47u1電阻5.1K1電阻10M1電解電容10u1電阻6.8K1電阻22K,30k，2M239k,68k,180k1瓷片電容102,103各2個三極管6五、 原理圖的設(shè)計 發(fā)送電路接收電路5.1 電路圖的分析 發(fā)射電路：由555組成振動器，振蕩頻率為30MHz,占空比為10:1的振蕩信號經(jīng)VT作電流放大后推動放射頭內(nèi)的紅外發(fā)光管向外輻射30MHZ脈沖紅外線。接收電路：當(dāng)接頭接收到反射頭發(fā)射的脈沖紅外線時，產(chǎn)生的脈沖經(jīng)一級前置預(yù)后，由1腳輸入IC內(nèi)

11、部進(jìn)行放大，整形，帶通比較，由7腳輸出低電平。此時，VT2，VT3截止，VT4導(dǎo)通使繼電器K吸合。如果從放射頭至接收頭的紅外線光束被物體遮擋，VT3導(dǎo)通而VT4截止，繼電器k釋放，其觸電S1斷開，S2接通報警器報警。5.2電路圖的繪制利用PROTEL 99 SE進(jìn)行電路設(shè)計可分為三個步驟。第一是繪制電路原理圖，第二是根據(jù)原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表，第三是印制電路板的設(shè)計。原理圖的繪制是印制電路板設(shè)計的基礎(chǔ)工作，其設(shè)計步驟如下：（1）新建原理圖文件。在“Design Explorer”窗口內(nèi)，單擊“File”菜單下的“New.”命令，創(chuàng)建一個新的設(shè)計文件，輸入文件名，并指定存放路徑；（2）設(shè)置圖紙和工作環(huán)

12、境；（3）裝載元件庫。單擊“Design Explorer”窗口下的“Brose Sch”標(biāo)簽，并選擇“Library”作為瀏覽對象，添加元件圖形符號文件包；（4）放置所需的元器件、電源符號等。在元件列表窗口內(nèi)找出特定的單元名稱后，單擊“Place”按鈕，將元件放置到原理圖編輯區(qū)，雙擊元件圖形符號修改屬性；（5）完成元器件的布局和連線；（6）放置標(biāo)注文字等說明；（7）進(jìn)行電氣化規(guī)則檢查，使得電路無報錯；（8）產(chǎn)生相關(guān)報表；（9）電路圖的存盤及生成PCB圖。在電路圖的繪制中要注意個電氣節(jié)點是否連接正確，有沒有忘記連接或多生成節(jié)點。生成PCB圖時，有的元器件在庫中沒有對應(yīng)的封裝或封裝的尺寸、管腳排

13、列等與已有的元器件管腳不對應(yīng)，此時就要求自己動手創(chuàng)建新的封裝圖庫。5.3 PCB的生成及繪制 在原理圖界面上點擊原理圖編輯窗口內(nèi)的“Up PCB.”命令，把原理圖中的元件封裝圖、電氣連接關(guān)系直接裝入PCB文件內(nèi)。進(jìn)行PCB走線前要進(jìn)行規(guī)則的設(shè)定，PCB走線要符合以下規(guī)則：1、 焊盤孔徑內(nèi)徑統(tǒng)一為1.0mm，外徑為2.0mm以上；2、 布線寬度不低于0.8mm；3、 過孔的大小以外徑3.0mm，內(nèi)徑2.6mm為佳；4、 線間距不得低于0.4mm。在符合規(guī)則的條件下，調(diào)整各元器件封裝位置，使其均勻分布、重心平衡、版面美觀且排版緊促。將布線完成的PCB圖附上一層鍍銅，做上標(biāo)記。放好過孔以利于固定。P

14、ROTEL 99 SE中生成PCB圖如圖7所示 圖3遠(yuǎn)距離紅外線防盜報警開關(guān)PCB圖六、PCB板的制作對于電子產(chǎn)品來說，電路板設(shè)計是從電路原理圖變成一個具體產(chǎn)品的必經(jīng)之路，電路板設(shè)計的合理性與產(chǎn)品的生產(chǎn)及產(chǎn)品的質(zhì)量密切相關(guān)，要設(shè)計出一個實用的產(chǎn)品，還必須遵守以下設(shè)計原則和抗干擾設(shè)計。1、電路板的選用選用環(huán)氧樹脂板, 環(huán)氧樹脂與銅箔有極好的粘合力,同箔的附著強度與工作溫度高,可以在260度的焊錫熔中不起泡。也可使用覆銅聚四氟乙烯玻璃布層壓板。不同的材料有不同的特點，由調(diào)試中可能多次更換元件，所以要考慮到銅箔的粘合力。2、走線注意的問題線路板的好壞直接影響著放大器的性能，不好的線路板，會使信號產(chǎn)生

15、歧變，產(chǎn)生本底噪音生尖峰脈沖干擾等，為了盡避免上述影響，線路板在線出盡量做到：2.1、接照信號的傳輸路徑由小到大的順序在電路板上各路的布置各各元器的位置，盡量縮短各元器件之間的距離，以減少外部干擾的引入和不必要的干擾。2.2在供電線路中，大電流通過的路徑應(yīng)盡量度設(shè)計得實一些，以降低電源內(nèi)阻，使電流能順利通過。2.3在供電線路中，應(yīng)盡量避免大電流的印刷電路式導(dǎo)線交布置在小電流通路的中間式附近，以免造成對小電流的干擾。2.4走線時，應(yīng)盡量走大于90度直角的線以防止產(chǎn)生尖峰脈沖造成干擾。2.5在焊接的時候都是通過手工完成，在打孔時也是通過手工操作電鉆完成，而我們并不是這方面的技工，這將在打孔的時候無

16、法避免一些技術(shù)失誤。如果焊盤的直徑過小，在打孔時，孔稍微大了一點，焊盤便沒有了。所以在設(shè)計旱盤大小是都設(shè)置為大于2毫米。2.6線的寬度問題很重要，由于在學(xué)校的條件是手工腐蝕銅板，考慮到熱轉(zhuǎn)印中，炭粉的吸附與脫落問題，防止出現(xiàn)斷線的情況，布線寬為1.5-2.5毫米。地線則盡可能的加寬，設(shè)置為環(huán)繞在板的邊緣。2.7大功率元件與小功率元件盡量分開布線3、腐蝕制造PCB板  在電腦中設(shè)計好PCB板后，用蠟紙打印出PCB線路圖，通過熱敏轉(zhuǎn)印機將碳粉覆蓋在銅箔，然后用三氯化鐵加熱水腐蝕板子。多余的銅箔被去掉后，用細(xì)紗布去掉覆蓋在線路上的碳粉，后用酒精溶解松香的溶液均勻涂在有銅箔的PCB

17、板上，作用防止銅箔氧化。最后根據(jù)內(nèi)徑的大小選用相應(yīng)直徑的針頭給焊盤打孔。七、熱轉(zhuǎn)印制版法 熱轉(zhuǎn)印制版法材料準(zhǔn)備： 單面銅板一塊，A4紙一張，砂紙一張，相紙一張，腐蝕液，打印機一臺，熱轉(zhuǎn)印機一臺。轉(zhuǎn)印步驟如下：1、先將PCB圖導(dǎo)出打印在相紙上（可用一張A4紙先打印一次再將相紙貼于PCB圖位置再打印一次）；2、按照PCB圖的大小裁出一塊大小相同的單面銅板，用砂紙將表面氧化層打磨干凈，露出锃亮的銅即可。3、將相紙上的PCB圖與單面銅板對應(yīng)固定好，輕輕的推入熱轉(zhuǎn)印機中轉(zhuǎn)印一次，待轉(zhuǎn)印好的PCB圖與銅板冷卻后揭掉相紙，此時相紙上的油墨被轉(zhuǎn)印到銅板上形成一層抗腐層。這也是熱轉(zhuǎn)印制版法的由來。4、轉(zhuǎn)印成功后

18、將銅板至于腐蝕液（三氯化鐵溶液）中腐蝕掉沒被覆蓋的銅形成電路。如想要快速得到電路板可以加熱腐蝕液或不斷搖動腐蝕液加快腐蝕速度。腐蝕完成后用清水將表面殘余的腐蝕液沖洗掉再擦干水分。5、將擦干的電路板用適當(dāng)?shù)你@頭將焊盤孔徑打通。注意由元器件管腳的實際大小選擇鉆頭，一般常用0.8mm。打孔經(jīng)時光線要明亮，電路板要放平，垂直壓下，芯片管腳要在同一直線上。6、打好孔徑后將電路板上覆蓋的油墨用砂紙刷洗干凈，烘干待用?？梢栽阢~面涂上一層松香以防止氧化和助于焊接。八、制做與調(diào)試1、焊接由于我們組貼片比較多，所以焊接起來比較費勁，跟著自己設(shè)計好的電路圖，對號入座的焊接貼片，必須先用鑷子按住貼片，再用烙鐵焊錫。在

19、插放元件前先用電工刀將電路板的外型設(shè)計好，是否與它的外殼相匹配。要注意插入邊沿的元件后，能否蓋上外殼。在插放元件的時候，最好對個元件的性能進(jìn)行檢測，我們所購買的都不是軍用元件，存在一定的誤差。不同的三極管引腳排列順序不一樣，對電阻、電容、電解電容、二極管、三極管、可控硅、穩(wěn)壓二極管、集成電路等的識別及檢測焊接的時候應(yīng)注意烙鐵的溫度，最好不要在電風(fēng)扇下面，以免風(fēng)扇影響烙鐵頭的溫度。同時要注意焊接技術(shù)，不要出現(xiàn)尖角，剪除引腳的時候，引腳不要留的太長，避免不必要的干擾。2、調(diào)試調(diào)試可以說是整個過程中最重要最難的部分了，發(fā)射部分基本上不用調(diào)試就可工作。裝好接收部分后，檢查了好多地方，都找不到原因，后來

20、想到可能是電容裝反了，取下來再裝上去，電路板制好后，對照PCB圖將元器件放置到正確位置進(jìn)行焊接。焊接時注意發(fā)光二極管、電解電容的管腳的正負(fù)極，開關(guān)的導(dǎo)通管腳。防止極性接反，引起極性電容的爆炸等。焊接時執(zhí)行先下烙鐵，后下焊錫絲，先移焊錫絲，后移烙鐵的順序。要將整個焊盤都沾滿錫，那樣焊接出來的電路才美觀，不存在虛焊。焊好電路后，上電進(jìn)行功能測試。九、結(jié)論與分析從電路圖的設(shè)計到PCB的設(shè)計，從印刷電路板到元件的焊接，每一個步每一個細(xì)節(jié)都很主要，每一步都是成功的關(guān)鍵。進(jìn)行PCB的設(shè)計，這是整個設(shè)計工程的核心部分。它決定了整個設(shè)計的成敗，以及電路板的美觀。 經(jīng)過幾次周折后，我終于在四個小時里成功完成布局

21、，而且板子也縮小了很多，也算是意外中的收獲。塞翁失馬焉知非福！ 打印時也很重要，沒做好，腐蝕出來的板子就不好，甚至?xí)a(chǎn)生短路，我曾經(jīng)也失敗一次，或許是熨斗沒熨好，受熱不均勻，使墨沒有完全吸附在銅片上，后來在機械的操作下，我成功了，經(jīng)過腐蝕，我的第一塊板子腐蝕過度了，造成了好多線路都斷路，后來我又做了一塊，才我得到了比較理想的電路板，心中無比的欣喜。最后是元件的鉆孔，焊接，我拿來萬用表，一一把電阻的值測出，同時也把其他元件按照PCB的布局放好早電路板上，一一焊接好每一個元件。焊接時，一定要小心，千萬不要短路，否則便功虧一簣，后悔不已！焊接元件后，便是調(diào)試，先調(diào)試發(fā)射電路看是否正常工作，發(fā)光二極管是否發(fā)光，然后再調(diào)試接收電路，特別留意電容是否接反了，有時還要測試不同點的電壓，電流，看是否正常，若不對則要進(jìn)行修改，直至電路正常工作。十、心得體會經(jīng)過這次試驗，我感觸頗深，了解了許多書上學(xué)不到的東西，通過此次實驗，我從中學(xué)到了很多東西，結(jié)合