熱釋電紅外自動節(jié)能燈設(shè)計

1、-城建學(xué)院?電子線路設(shè)計?課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：熱釋電紅外自動節(jié)能燈設(shè)計專業(yè)： 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師：杜小杰，蔡照鵬，婁鑫坡班級：0814142*：081414223*：賽賽同組人：何金龍計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院2021 年6 月3日目錄目錄2第一章 設(shè)計目的及要求1第二章 設(shè)計原理圖的總體功能框架1第三章 詳細(xì)模塊2第四章 各種報表的生產(chǎn)結(jié)果截圖以及電子檔7第五章 PCB設(shè)計及3D想過圖14第六章設(shè)計總結(jié)15附 錄16. z-第一章 設(shè)計目的及要求1、人在燈亮，人走后延時燈滅；2、采用熱釋電紅外傳感器，進(jìn)展人員檢測；3、光源負(fù)載為白熾燈。第二章 設(shè)計原理圖的總體功能框架 紅外傳感器模塊檢測

2、是否有人經(jīng)過，如果條件滿足則輸出高電平 光電傳感器模塊利用光敏電阻檢測是環(huán)境是白天還是晚上，如果是晚上則輸出高電平 延時模塊利用555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)延時功能 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)電燈延時1分鐘后關(guān)閉的功能 電磁繼電器模塊實(shí)現(xiàn)用弱電控制220V電燈的開啟與關(guān)閉 與門模塊實(shí)現(xiàn)必須滿足“晚上和“有人經(jīng)過兩個條件才能點(diǎn)亮電燈第三章 詳細(xì)模塊芯片引腳圖和功能介紹1、555 定時器555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電

3、壓為VCC /3。假設(shè)觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。圖3-1 555引腳圖555的部構(gòu)造可等效成23個晶體三極管.17個電阻.兩個二極管.組成了比較器.RS觸發(fā)器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高5k電阻構(gòu)成了一個電阻分壓器.為上.下比較器提供基準(zhǔn)電壓.所以稱之為555.555屬于cmos工藝制造. 555引腳圖介紹如下:1 地

4、 GND 2 觸發(fā) 3 輸出 4 復(fù)位 5 控制電壓 6 門限(閾值 7 放電 8 電源 Vcc2、光敏電阻產(chǎn)品名稱：CdS硫化鎘光敏電阻；產(chǎn)品型號：L*D4526產(chǎn)品規(guī)格(mm)： 4mm詳細(xì)參數(shù)：L*D4526最大電壓(VDC) ：150最大功耗(MW)：50環(huán)境溫度：-30+70光譜峰值(nm)：540亮電阻10LU*光源下：8-20 K暗電阻MIN/ M：0.5性能特點(diǎn)：圖3-2 光敏電阻規(guī)格圖示環(huán)氧樹脂封裝體積小反響速度快可靠性好靈敏度高光譜特性好應(yīng)用圍：照相機(jī)自動測光室光線控制工業(yè)控制光控?zé)艄饪匾魳稩.C光電控制報警器3、熱釋紅外傳感器特點(diǎn)：1. 低噪聲，高響應(yīng)度2. 優(yōu)異的共模平

5、衡-雙單元類型lTO-39，TO-5封裝3. 各種濾波器窗口供寬帶或者窄帶應(yīng)用4. 單通道或者雙通道器件5. 雙元或者四元器件6. 應(yīng)用于防盜產(chǎn)品7. 單元器件帶熱補(bǔ)償?shù)湫蛻?yīng)用：1. 被動紅外防盜報警2. 人體移動探測3. 天花板安裝人體探測4. 氣體分析5. 非接觸紅外測量圖3-4 74LS08管腳圖4、74LS08芯片四2輸入與門 簡要說明 08 為四組 2 輸入端與門(正邏輯)圖3-5 74LS08功能表74LS08功能表圖2-1圖3-5 LM324引腳圖通用型低功耗集成四運(yùn)放LM324。 LM324含4個獨(dú)立的高增益、頻率補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器，既可接單電源使用 (330 V)，也可接雙電源

6、使用(1.515 V)，驅(qū)動功耗低，可與TTL邏輯電路相容。在本設(shè)計中，LM324被用于構(gòu)成電壓比較器，檢測光敏電阻上的電壓是否超過臨界值，進(jìn)而決定是否能夠點(diǎn)亮電燈。分立電路的設(shè)計1、光電傳感器模塊圖3-6 光電傳感器模塊仿真圖關(guān)于該模塊電阻阻值的選擇由于查閱資料后發(fā)現(xiàn)平常大家走路需要的光照強(qiáng)度大約是20勒克斯，所以本實(shí)驗(yàn)就以20勒克斯作為觸發(fā)光電傳感器模塊的閾值，由于該模塊中的光敏電阻LDR在20勒克斯的光照下的阻值大概是10K資料顯示變化圍是820K，所以就為它搭配了1個10K的分壓電阻和2個10K的電阻構(gòu)造出用于進(jìn)展比較的標(biāo)準(zhǔn)電壓，右側(cè)運(yùn)算放大器與R4組成了一個電壓比較器，運(yùn)放2端電壓低

7、于3端電壓時，1端輸出高電平，至于R4的阻值則是根據(jù)仿真模擬的結(jié)果選擇的，當(dāng)R4阻值是10K的時候，由于與R5和R6的阻值沒有差異導(dǎo)致運(yùn)放3端的電壓嚴(yán)重偏離預(yù)定值，估計是反響過大，改成1M后則不存在這個問題。2、延時模塊單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖3-7 延時模塊仿真圖該模塊完全按照單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的構(gòu)成方法構(gòu)成，其中延遲時間T=1.1RC，R即為圖中的R1，C即為圖中的C2，本次仿真由于為了方便仿真模擬演示，取T6s，而1.1*10K*5456，做電路板時應(yīng)將R1阻值改為100K。另外，由于proteus中沒有紅外傳感器元件，所以用開關(guān)按鈕暫時代替。3、與門模塊圖3-7 與門模塊仿真圖用于對“晚上和“有人經(jīng)過

8、兩項(xiàng)條件的判定，都滿足時才輸出高電平。4、電磁繼電器與外電路模塊圖3-8 電磁繼電器與外電路模塊仿真圖與門輸出的高電平驅(qū)動電磁繼電器，電磁繼電器接通，220V的燈亮起，為了便于觀察仿真結(jié)果，故將220V交流電源的頻率降為1Hz。第四章 各種報表的生產(chǎn)結(jié)果截圖以及電子檔仿真軟件：Proteus 8.0Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/

9、18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2021年又增加了Corte*和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。分立電路的仿真1、紅外傳感器和延時控制模塊1仿真圖圖4-1 紅外傳感器和延時控制模塊2操作的步驟與方法：按下按鈕此處用于代替紅外傳感器，相當(dāng)于紅外傳感器檢測到有人經(jīng)過，555定時器的2端由高電平變?yōu)榈碗娖剑绻?55定時器的3端能夠在2端恢復(fù)高電平后延時6s才恢復(fù)低電平則說明用555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器到達(dá)要求。3仿真結(jié)果：成功到達(dá)了預(yù)定要求，即按鈕按下并松開后，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

10、的輸出端保持了高電平大約6s。下面是截圖，圖中輸出端3端由前面的V=SLO強(qiáng)電低態(tài)變?yōu)榱薞=SHI強(qiáng)電高態(tài)，持續(xù)了6s左右。圖4-2紅外傳感器和延時控制模塊仿真結(jié)果2、光電傳感器模塊1仿真圖圖4-3光電傳感器模塊仿真圖2操作的步驟與方法：該模塊設(shè)定的光照強(qiáng)度臨界值是20勒克斯，當(dāng)光照強(qiáng)度低于20勒克斯時輸出端1端輸出高電平，光照強(qiáng)度高于20勒克斯時輸出端1端輸出低電平。3仿真結(jié)果：當(dāng)光照強(qiáng)度由19.1勒克斯上升至20.1勒克斯后，輸出端立刻由高電平變?yōu)榈碗娖?。成功到達(dá)了預(yù)期目標(biāo)。當(dāng)光照強(qiáng)度為19.1勒克斯時，輸出端輸出高電平。圖4-4 光電傳感器模塊仿真結(jié)果圖1當(dāng)光照強(qiáng)度為20.1勒克斯時，輸

11、出端輸出高電平。圖4-5 光電傳感器模塊仿真結(jié)果圖23、總電路仿真1仿真圖圖4-6 總電路仿真圖2操作步驟與方法：當(dāng)光照強(qiáng)度低于20勒克斯時，按下按鈕相當(dāng)于紅外傳感器接通，如果燈泡開場持續(xù)發(fā)光6s，并且當(dāng)光照強(qiáng)度高于20勒克斯時，按下按鈕相當(dāng)于紅外傳感器接通，燈泡不發(fā)光，則證明該電路到達(dá)了預(yù)期功能。3仿真結(jié)果：當(dāng)光照強(qiáng)度低于20勒克斯圖中為19.1勒克斯時，按下按鈕后燈泡持續(xù)發(fā)光6s左右；當(dāng)光照強(qiáng)度高于20勒克斯圖中為20.1勒克斯時，按下按鈕后燈泡不發(fā)光。這樣就證明了該電路有效。圖4-7 總電路仿真結(jié)果圖1晚上觸發(fā)開關(guān)燈亮圖4-8 總電路仿真結(jié)果圖2白天觸發(fā)開關(guān)燈不亮第五章 PCB設(shè)計及3D

12、想過圖PCB設(shè)計圖：3D過想圖：SCH圖：第六章設(shè)計總結(jié)本次設(shè)計的經(jīng)歷本次設(shè)計讓我們充分實(shí)踐了Proteus 8.3的使用，對電路仿真設(shè)計有了一個直觀深刻的認(rèn)識，對如何用Proteus 8.3制作PCB也有了一定的經(jīng)歷。本次設(shè)計的缺乏由于對紅外傳感器特性了解比較少，Proteus 8.3中也沒有相應(yīng)的仿真器件，于是用一個簡單的按鈕開關(guān)將它代替，這個缺乏有待于在實(shí)踐中進(jìn)展相應(yīng)的補(bǔ)充與改進(jìn)。本次設(shè)計的感想紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。通過這次課程設(shè)計，讓我們給家熟練的掌握了教師所講的容，因?yàn)檫@是一門實(shí)踐課，所以只有通過像這樣的實(shí)踐才能讓我們充分掌握我們應(yīng)該學(xué)習(xí)的知識。技術(shù)改變生活，這是這次最大的感覺，把學(xué)到的知識運(yùn)用到了生活中，讓我們感覺到了自己學(xué)習(xí)的知識的價值，通過使用一些簡單的電路和元器件就實(shí)現(xiàn)了很是實(shí)用的東西，不但方便了人們的生活，也很好的節(jié)約了電力