遮擋式紅外聲光報(bào)警裝置課程設(shè)計(jì)報(bào)告

北京化工大學(xué)北方學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱電子線路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目遮擋式紅外聲光報(bào)警裝置和光電計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)專業(yè)班級學(xué)號姓名指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)時間實(shí)習(xí)目的：1．掌握電烙鐵的正確使用方法，熟悉手工常用工具的使用及其維護(hù)與修理。2．熟悉控制電路板設(shè)計(jì)的步驟和方法及工藝流程，能夠根據(jù)電路原理圖、電器元器件實(shí)物，設(shè)計(jì)并制作控制電路板。3．基本掌握電路的連接方法，能夠獨(dú)立的完成簡單電路的連接。4．了解電器元件的連接、調(diào)試與維修方法。5．熟悉常用電器元件的類別、型號、規(guī)格、性能及其使用范圍。6．能夠正確識別和選用常用的電器元件，并且能夠熟練使用數(shù)字萬用表。7.掌握安全用電的正確操作，養(yǎng)成規(guī)范操作的習(xí)慣和安全用電的意識，培養(yǎng)動手能力及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。8.培養(yǎng)實(shí)踐動手能力，了解電子產(chǎn)品的裝配過程。9.學(xué)會讀電路圖，熟悉電子元器件符號的識別，實(shí)物的焊接和電路的調(diào)試。實(shí)習(xí)內(nèi)容：1．觀看關(guān)于實(shí)習(xí)的錄像，從總體把握實(shí)習(xí)，明確實(shí)習(xí)的目的和意義；講解電器元件的類別、型號、使用范圍和方法以及如何正確選擇元器件。2．講解控制電路的設(shè)計(jì)要求、方法和設(shè)計(jì)原理。3．分發(fā)與清點(diǎn)工具；講解如何使用工具測試元器件；講解線路連接的操作方法和注意事項(xiàng)。4．組裝、連接、控制電路。5．對電路進(jìn)行測試。6．拆解控制電路、收拾桌面地面，打掃衛(wèi)生。一.對電工操作的認(rèn)識1）安全用電：1>用電常識。

2>人的安全電壓是不高于36伏。

3>功率大的用電器一定要接地線。4>有人觸電時不能用身體拉他，應(yīng)立刻關(guān)掉總開關(guān)，然后用干燥的木棒或竹竿將人和電線分開。5>下雷雨時，不使用收音機(jī)、錄像機(jī)、電視機(jī)、且拔出電源插頭，拔出電視機(jī)天線插頭。6>不用濕手扳開關(guān)，插入或拔出插頭.7>禁止用銅絲代替保險(xiǎn)絲。2)對焊接技術(shù)的了解：1>金屬焊接方法有40種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。2>焊接步驟五步法：步驟一：準(zhǔn)備施焊；左手拿焊絲，右手握烙鐵，進(jìn)入備焊狀態(tài)。要求烙鐵頭保持干凈，無焊渣等氧化物。步驟二：加熱焊件；烙鐵頭靠在兩焊件的連接處，加熱整個焊件全體，時間大約為1～2s。對于在印制板上焊接元器件來說，要注意使烙鐵頭同時接觸兩個被焊接物。導(dǎo)線與接線柱、元器件引線與焊盤要同時均勻受熱。步驟三：送入焊絲；焊件的焊接面被加熱到一定溫度時，焊錫絲從烙鐵對面接觸焊件。注意：不要把焊錫絲送到烙鐵頭上！步驟四：移開焊絲；當(dāng)焊絲熔化一定量后，立即向左上45°方向移開焊絲。步驟五：移開烙鐵；焊錫浸潤焊盤和焊件的施焊部位以后，向右上45°方向移開烙鐵，結(jié)束焊接。從第三步開始到第五步結(jié)束，時間大約也是1～2s。（1）電阻器焊接按圖將電阻器裝入規(guī)定位置。要求字向一致，標(biāo)記向上。裝完同一種規(guī)格后再裝另一種規(guī)格，盡量使電阻器的高低一致。焊完后將露在印制電路板表面多余引腳齊根剪去。（2）電容器焊接將電容器按圖裝入規(guī)定位置，并注意有極性電容器其“＋”與“－”極不能接錯，電容器上的標(biāo)記方向要易看可見。（3）二極管的焊接二極管焊接要注意以下幾點(diǎn)：第一，注意陽極陰極的極性，不能裝錯；第二，型號標(biāo)記要易看可見；第三，焊接立式二極管時，對最短引線焊接時間不能超過2s。（4）三極管焊接注意e、b、c三引線位置插接正確；焊接時間盡可能短，焊接時用鑷子夾住引線腳，以利散熱。焊接大功率三極管時，若需加裝散熱片，應(yīng)將接觸面平整、打磨光滑后再緊固，若要求加墊絕緣薄膜時，切勿忘記加薄膜。3）對集成電路設(shè)計(jì)流程的了解：先功能分析；再調(diào)試；布線；焊接；整體調(diào)試。4）辨認(rèn)測量：(1)學(xué)會了怎樣利用色環(huán)來讀電阻，然后用萬用表來驗(yàn)證讀數(shù)和實(shí)際情況是否一致，再將電阻別在紙上，標(biāo)上數(shù)據(jù)，以提高下一步的焊接速度；<1>直標(biāo)法：直標(biāo)法是指用阿拉伯?dāng)?shù)字和單位符號在電阻器的表面直接標(biāo)出標(biāo)稱阻值，用百分?jǐn)?shù)表示允許誤差。其優(yōu)點(diǎn)是直觀，易于判讀。<2>文字符號：文字符號法是指用阿拉伯?dāng)?shù)字和字母符號兩者按一定規(guī)律的組合來表示標(biāo)稱阻值，允許誤差也用文字符號表示，其優(yōu)點(diǎn)是讀識方便、美觀。文字符號法規(guī)定，用于表示阻值時，字母符號Ω（R），K，M，G，T之前的數(shù)字表示阻值的整數(shù)值，其后的數(shù)字表示阻值的小數(shù)值，字母符號表示阻值的倍率。如0.1Ω標(biāo)為Ω1；3.6Ω標(biāo)為3Ω6；3.3KΩ標(biāo)為3K3；2.7MΩ標(biāo)為2M7等。<3>色標(biāo)法：用色環(huán)、色點(diǎn)或色帶在電阻器表面標(biāo)出標(biāo)稱阻值和允許誤差，它具有標(biāo)記清晰，從多角度都能看到的特點(diǎn)。小功率的電阻器多數(shù)情況下用色環(huán)表示，特別是0.5W以下的碳膜和金屬膜電阻器就更為普遍，在色環(huán)標(biāo)注中，電阻值的單位一律是采用歐姆（Ω）。<4>數(shù)碼標(biāo)志法:用三位數(shù)碼表示電阻的阻值。其中前兩位表示兩位有效數(shù)字，第三位數(shù)字N表示應(yīng)乘以的倍率，即把前兩位數(shù)乘以10的N次方，阻值小于100Ω時直接用兩位數(shù)標(biāo)志。讀出單位都是Ω，≥1000Ω時應(yīng)化為KΩ，≥1000KΩ時應(yīng)化為MΩ。(2)學(xué)會了怎樣測量二極管及怎樣辨認(rèn)二極管的“+”，“—”極；<1>普通二極管的檢測（包括檢波二極管、整流二極管、阻尼二極管、開關(guān)二極管、續(xù)流二極管）是由一個PN結(jié)構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，具有單向?qū)щ娞匦?。通過用萬用表檢測其正、反向電阻值，可以判別出二極管的電極，還可估測出二極管是否損壞。=1\*romani)極性的判別將萬用表置于R×100檔或R×1k檔，兩表筆分別接二極管的兩個電極，測出一個結(jié)果后，對調(diào)兩表筆，再測出一個結(jié)果。兩次測量的結(jié)果中，有一次測量出的阻值較大（為反向電阻），一次測量出的阻值較?。檎螂娮瑁Ｔ谧柚递^小的一次測量中，黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的是二極管的負(fù)極。=2\*romanii)單負(fù)導(dǎo)電性能的檢測及好壞的判斷通常，鍺材料二極管的正向電阻值為1kΩ左右，反向電阻值為300左右。硅材料二極管的電阻值為5kΩ左右，反向電阻值為∞（無窮大）。正向電阻越小越好，反向電阻越大越好。正、反向電阻值相差越懸殊，說明二極管的單向?qū)щ娞匦栽胶?。若測得二極管的正、反向電阻值均接近0或阻值較小，則說明該二極管內(nèi)部已擊穿短路或漏電損壞。若測得二極管的正、反向電阻值均為無窮大，則說明該二極管已開路損壞。<2>發(fā)光二極管的檢測=1\*romani)正、負(fù)極的判別將發(fā)光二極管放在一個光源下，觀察兩個金屬片的大小，通常金屬片大的一端為負(fù)極，金屬片小的一端為正極。=2\*romanii)性能好壞的判斷用萬用表R×10k檔，測量發(fā)光二極管的正、反向電阻值。正常時，正向電阻值（黑表筆接正極時）約為10~20kΩ，反向電阻值為250kΩ~∞（無窮大）。較高靈敏度的發(fā)光二極管，在測量正向電阻值時，管內(nèi)會發(fā)微光。若用萬用表R×1k檔測量發(fā)光二極管的正、反向電阻值，則會發(fā)現(xiàn)其正、反向電阻值均接近∞（無窮大），這是因?yàn)榘l(fā)光二極管的正向壓降大于1.6V（高于萬用表R×1k檔內(nèi)電池的電壓值1.5V）的緣故。(3)學(xué)會了怎樣利用萬用表測量三極管的放大倍數(shù)，怎樣辨認(rèn)三極管的“b”,“e”,“c”的三個管腳；(4)學(xué)會了電容的辨認(rèn)及讀數(shù)，“╫”表示元片電容，不分“+”、“—”極“┥┣+”表示電解電容（注意：電解電容的長腳為“+”，短腳為“—”）。<1>直接標(biāo)注法（直標(biāo)法）即在其殼體上標(biāo)注電容的容量值，一般用于容量大的電容。誤差分為五級，即00、0、I、II、III級。用來表示±1%、±2%、±5%、±10%、±20%。如果不標(biāo)注誤差，則誤差為±20%。=1\*romani)數(shù)字+單位例如47pF標(biāo)注為47p，10nF標(biāo)注為10n，100μF標(biāo)注為100μF。=2\*romanii)用單位代替小數(shù)點(diǎn)例如2.2μF標(biāo)注為2μ2，2.2pF標(biāo)注為2p2，2.2nF標(biāo)注為2n2等=3\*romaniii)數(shù)字前邊加R用來表示零點(diǎn)幾微法的電容例如0.47微法的電容標(biāo)注為R47，0.22微法的電容標(biāo)注為R22。=4\*romaniv)用數(shù)字直接標(biāo)注電容的容量可分兩種情況：①不帶小數(shù)點(diǎn)的整數(shù)的標(biāo)注，單位為pF；②帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)標(biāo)注，單位為μF。例如5100pF電容標(biāo)注為5100，51pF的電容標(biāo)注為51；0.047μF的電容標(biāo)注為0.047，0.01μF的電容標(biāo)注為0.01等。<2>三位數(shù)字間接標(biāo)注法用三位數(shù)字來表示電容容量也比較常見，特別在容量為1微法以下的電容。三位數(shù)字不直接代表電容的容量，其單位為pF，電容后面常用字母表示誤差。第一、第二位為基數(shù)，第三位為倍率，電容值=基數(shù)×倍率，例如標(biāo)注為104的電容，其容量為10×104=100000pF，即0.1μF.5）調(diào)試與檢測：調(diào)試是一個艱難而又需要耐心的任務(wù)，但是它的目的和意義是十分重大的。通過對所焊接電路的檢測與調(diào)試，了解一般電子產(chǎn)品的生產(chǎn)調(diào)試過程，初步學(xué)習(xí)調(diào)試電子產(chǎn)品的方法，培養(yǎng)檢測能力及一絲不茍的科學(xué)作風(fēng)。首先要檢查焊接的地方是否使電路板損壞，檢查個各電阻阻值是否同圖紙相同，各個二極管、三極管是否有極性焊錯、線路連接錯誤以及是否有電路板線條斷線或短路，焊接時有無焊接造成的短路現(xiàn)象，電源的引出線的正負(fù)極是否正確。其次，要通電檢測，在通電狀態(tài)下，調(diào)節(jié)相關(guān)電阻，如果調(diào)節(jié)失敗，再重新調(diào)回帶原來的位置。在整個過程中我們一定要有耐心，做每一個步驟都要認(rèn)真仔細(xì)。焊接技巧：1、先上松香，然后上焊錫，焊點(diǎn)圓潤漂亮2、焊錫用量應(yīng)適中，過多可能導(dǎo)致短路，過少又可能不牢固。3、在將要離開焊點(diǎn)時，快速的將電烙鐵往回帶一下，后迅速離開焊點(diǎn)，這樣焊出的焊點(diǎn)既光亮，圓滑，又不出毛刺。4、焊接時間不易過長，否則容易燙壞原件，必要時可用鑷子夾住管腳幫助散熱。制作及調(diào)試過程：安裝時盡可能使元器件平行排列，這樣不但美觀，而且裝焊容易，可減少焊接時間。經(jīng)調(diào)試出現(xiàn)問題后，應(yīng)通過仔細(xì)閱讀電氣原理圖和電子線路圖來進(jìn)行檢測和檢修，看是否有虛焊、短路或者線路連接錯誤的地方，反復(fù)檢查直到成功為止。注意事項(xiàng)：1、要熟悉所焊印制電路板的裝配圖，并按圖紙配料，檢查元器件型號、規(guī)格及數(shù)量是否符合圖紙要求，并做好裝配前元器件引線成型等準(zhǔn)備工作。2、焊接順序元器件裝焊順序依次為：電阻器、電容器、二極管、三極管、集成電路、大功率管，其它元器件為先小后大。3、對元器件焊接應(yīng)注意的問題遮擋式紅外聲光控制報(bào)警裝置設(shè)計(jì)任務(wù)二極管發(fā)射端與接收端有障礙物時電路報(bào)警,發(fā)光二極管點(diǎn)亮，蜂鳴器發(fā)聲。元器件列表元件型號數(shù)目滑動變阻器1個二極管D1SE3031個二極管D2PH2021個二極管D3IN41481個二極管D4LED1個NE5551個繼電器1個三極管90132個100KΩ電阻1個56KΩ電阻1個2KΩ電阻1個7.5KΩ電阻1個BUZZER1個電容1個工作原理遮擋式紅外線聲光控制電路圖：電路分析：NE555是一塊運(yùn)放集成電路.Q1三極管用于對D2信號進(jìn)行放大,而Q2用于對輸出觸發(fā)信號進(jìn)行放大.RP電位器對紅外信號的靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié).開關(guān)K為繼電器,與輸出的觸發(fā)信號聯(lián)動,有觸發(fā)信號開關(guān)K即閉合,BUZZER發(fā)聲NE555介紹;1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5~16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3~18V。一般用5V。3腳：輸出端Vo2腳：低觸發(fā)端6腳：TH高觸發(fā)端4腳：是直接清零端。當(dāng)端接低電平，則時基電路不工作，此時不論、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。555引腳圖5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。555引腳圖7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電注意事項(xiàng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示式光電計(jì)數(shù)器的功能，當(dāng)用遮擋物擋住一下，它就自動計(jì)數(shù)一個，按一下復(fù)位就清零?？蓪?shí)現(xiàn)0～99的計(jì)數(shù)顯示。元件型號數(shù)目LED數(shù)碼管2個CD40110芯片2個TCRT50001個NE5551個按鈕式開關(guān)1個510Ω電阻14個200Ω電阻1個20KΩ電阻1個10KΩ電阻1個0.1uF電容1個CD40110CD40110計(jì)數(shù)集成電路運(yùn)用該電路能完成十進(jìn)制的加法、減法、進(jìn)位、借位等計(jì)數(shù)功能，并能直接驅(qū)動小型七段LED數(shù)碼管，其邏輯功能見圖。R為清零端，R=1時，計(jì)數(shù)器復(fù)位，CP為時鐘端(CPU為加法計(jì)數(shù)時鐘，CPO為減法計(jì)數(shù)時鐘)，QCO輸出進(jìn)位脈沖，QBO輸出借位脈沖，TE為觸發(fā)器使能端，TE=0時，計(jì)數(shù)器工作，TE=1時，計(jì)數(shù)器處于禁止?fàn)顟B(tài)，LE為鎖存控制端。七段數(shù)碼管器件為小型LED共陰極數(shù)碼，CD40110與它配套使用可直接驅(qū)動顯示。CD40110計(jì)數(shù)為十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，逢十時自QCO端輸出進(jìn)位脈沖，送至下一個相同計(jì)數(shù)器CPu端(9腳)將繼續(xù)累加(即為十位數(shù))，由555電路組成脈沖發(fā)生器，3腳VO端輸出連續(xù)脈沖加至CD40110加法輸入端，調(diào)整RP，可改變脈沖速度。集成電路CD40110是可逆計(jì)數(shù)器。CD40110集計(jì)數(shù)、譯碼、鎖存、驅(qū)動為一體的電路中VCC,VSS為電源端；a-g為數(shù)碼筆段輸出端；CPU為加計(jì)數(shù)脈沖輸入端；CPD為減計(jì)數(shù)脈沖輸入端；MP為清零端，高電平時計(jì)數(shù)器清零；QCO為進(jìn)位脈沖輸出端，作加法計(jì)數(shù)時，每當(dāng)計(jì)數(shù)滿10后輸出一個進(jìn)位脈沖；QBO為借位脈沖輸出端，作減法計(jì)數(shù)時，每當(dāng)計(jì)數(shù)滿10后輸出一個借位脈沖；TE為觸發(fā)器控制端，TE=0時計(jì)數(shù)器工作，TE=1時計(jì)數(shù)器處于禁止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)數(shù)；LE為鎖存控制端，當(dāng)LE=0時正常顯示，LE=1時顯示數(shù)被鎖定。CD40110引腳圖CD40110引腳圖LED數(shù)字顯示管數(shù)碼管顯示的數(shù)碼均是由七個發(fā)光二極管構(gòu)成的。每段上加上合適的電壓，該段就點(diǎn)亮。我們在這個電路中用的是共陰型，共陰型就是七個發(fā)光管的負(fù)極都連在一起，作為一條引線。光電開關(guān)紅外線屬于一種電磁射線，其特性等同于無線電或X射線。人眼可見的光波是380-780nm，發(fā)射波長為780nm-1nm的長射線稱為紅外線，根據(jù)光電開關(guān)在檢測物體時，發(fā)射器所發(fā)出的光線被折回到接收器的途徑的不同，看分為漫反射式，鏡放射式，對射式等。輸出形式：分npn二線，npn三線，npn四線，pnp二線，pnp三線，pnp四線，AC二線，AC無線。有槽型還有漫反射型光電開關(guān)。光電開光工作原理在這個電路中我們用到的是漫反射光電開關(guān)，是一種集成發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過是，將光電開關(guān)發(fā)射的足夠量的光線放射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高是，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。電路原理電路主要從電源輸入端輸入5V的電壓，連接漫反射光電開關(guān)，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過的時，將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光反射到接收器，二極管導(dǎo)通，三極管導(dǎo)通，集電極輸出低電平。當(dāng)有物體通過紅外發(fā)光二極管和接收管之間，光線被擋住，三極管截止，集電極輸出高電平，故當(dāng)有物體通過時，便在集電極上輸出一個高電平，經(jīng)過555時基電路，555電路有開關(guān)信號形成計(jì)數(shù)脈沖CP給CD40110，CD40110計(jì)數(shù)集成電路能完成十進(jìn)制的加法、減法、進(jìn)位、借位等計(jì)數(shù)功能，并能直接驅(qū)動小型七段LED數(shù)碼管，第一個LED數(shù)碼管通過10腳進(jìn)位給第二個LED數(shù)碼管，形成兩位計(jì)數(shù)器，由此形成兩位的光電數(shù)字顯示電路。實(shí)驗(yàn)調(diào)試首先在電源輸入端輸入5V電壓，然后用遮擋物擋住開關(guān)一下，555就開始輸出方波脈沖，電路開始計(jì)數(shù)。在調(diào)試中，我們遇到了以下幾個問題：①接通電源后，數(shù)字顯示管總是多亮了一個燈；②接通電源后，擋住光電開關(guān)，但是數(shù)字顯示管不會計(jì)數(shù)；解決方案：檢查電路，查看電路是否有引腳接通的現(xiàn)象，用萬用表檢查是否有引腳接通。光電開關(guān)可能正負(fù)極接反了，安裝時要求發(fā)光管與接收管正對，接入電源電壓可能太小，調(diào)節(jié)電源電壓。結(jié)論紅外聲光報(bào)警器結(jié)論：當(dāng)有東西遮擋了紅外線發(fā)射器時，報(bào)警器會響，發(fā)光二極管會亮。光控計(jì)數(shù)器分析及結(jié)論：1.對于光控電路中，由光敏電阻控制的555定時器這部分電路，電路的接線雖然簡單，但想得到正確的輸出結(jié)果卻比較難。我做這個實(shí)驗(yàn)時就反復(fù)檢查了好多遍，最后才得到正確的輸出結(jié)果。正確的結(jié)果是：電路接好后，進(jìn)行測試，一開始指示燈不亮，當(dāng)你用手去遮住光敏電阻時，指示燈亮。2.對每個芯片的引腳編號要辨別清楚，這樣方便你連線。對于每個芯片都要接電源和地，保證他們每個能夠正常工作。3.對每個芯片的功能也要很熟悉，這樣方便你檢查。當(dāng)計(jì)數(shù)器不能正常計(jì)數(shù)時，你首先可以檢查一下那些與非門接線是否正確，其次檢查單加減計(jì)數(shù)器的連線是否正確。若你對其功能不了解，你很難檢測哪里出錯誤。4.對于顯示器，分別要接500歐電阻進(jìn)行保護(hù)作用，若不接有可能燒壞顯示器。5.在接線過程中，每接好一部分電路，就要對這部分的電路進(jìn)行測試，若測試結(jié)果正確，然后進(jìn)行其余部分電路的連接和測試。若不正確，則檢查電路，進(jìn)行調(diào)試直至結(jié)果正確為止。而不要把整個電路連接好，再進(jìn)行測試，這樣做不易檢查出錯誤。6.最后我只想說的是做這個實(shí)驗(yàn)一定要細(xì)心和有耐心，能堅(jiān)持，做這個實(shí)驗(yàn)難免會有好多錯誤導(dǎo)致最后做不出來，達(dá)不到預(yù)期的結(jié)果，這個時候就必須要堅(jiān)持住，檢查每個芯片和元器件的工作情況，特別是做了幾次還沒搞好的就更是這種情況了。做什么事都要慢慢來一步一個腳印，堅(jiān)持到底不要輕易放棄。在焊接、調(diào)接過程中我出現(xiàn)的問題