紅外感應(yīng)門鈴設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 題題 目 目 紅外感應(yīng)門鈴設(shè)計(jì)紅外感應(yīng)門鈴設(shè)計(jì) 系系 部 部 專專 業(yè) 業(yè) 學(xué)學(xué) 號(hào) 號(hào) 學(xué)生姓名 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱 指導(dǎo)教師職稱 二二 一一 年年 12 月月 摘要摘要 本設(shè)計(jì)的紅外線感應(yīng)電子門鈴 可在來客距房門一定距離時(shí)發(fā)出音頻信號(hào) 以告知主人 有客來訪 該門鈴還可兼作報(bào)警器用 電路能探測人體發(fā)出的 紅外線 該紅外線感應(yīng)電子門鈴電路由紅外線發(fā)射電路 紅外線接收電路 低 頻振蕩器 音頻振蕩器和音頻輸出電路等組成 當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)的區(qū)域內(nèi) 即可 發(fā)出鈴聲或者報(bào)警聲 適用于家庭 辦公室 倉庫 實(shí)驗(yàn)室等比較重要場合的 鈴聲和報(bào)警 概述了紅外輻射的知識(shí) 反射式紅外傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理 利用反射式紅外傳感器設(shè)計(jì)了一種被動(dòng)式紅外報(bào)警電路 分析了該電路的功能和 工作原理 反射式紅外傳感器具有很多的優(yōu)點(diǎn) 在人們生活 安全 警戒等裝置 中應(yīng)用較廣 關(guān)鍵詞 紅外線關(guān)鍵詞 紅外線 反射式反射式 感應(yīng)門鈴感應(yīng)門鈴 目錄 第一章 緒論 1 1 1 課題來源和意義 1 1 2 課題研究背景 2 1 3 課題研究內(nèi)容 2 1 4 設(shè)計(jì)在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 2 1 系統(tǒng)方案 4 2 2 傳感器概述 5 2 2 1 紅外線傳感器 5 2 2 2 紅外線傳感器的特點(diǎn) 5 2 2 3 主要特性 6 2 3 LM567 芯片 6 2 3 1 LM567 概述 6 2 3 2 芯片特點(diǎn) 7 2 3 3 電氣特性 7 2 3 4 典型電路 8 2 4 CD4001 芯片 9 2 4 1 CD4001 概述 9 2 4 2 芯片特點(diǎn) 9 2 4 3 電氣特性 9 2 4 4 典型電路 10 2 5 紅外線對(duì)射管 11 第三章 實(shí)驗(yàn) 12 3 1 電路設(shè)計(jì) 12 3 1 1 電路的原理圖 12 3 1 2 電路的組成部分 12 3 1 3 電路的工作原理 13 3 2 電路原理圖 PCB 板圖的設(shè)計(jì) 14 3 2 1 使用相關(guān)軟件的介紹 14 3 2 2 如何繪制原理圖 14 3 2 3 PCB 板的生成 14 3 3 Protel 使用常見問題 14 3 4 做板 16 3 5 焊接 組裝 17 3 5 1 焊接 17 3 5 2 組裝 17 3 6 調(diào)試 結(jié)果 18 總結(jié)與展望 19 致 謝 20 參考文獻(xiàn) 21 附錄一 22 附錄二 23 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 0 第一章第一章 緒論緒論 1 11 1 課題來源和意義課題來源和意義 紅外線 Infrared rays 也是一種光線 由于它的波長比紅色光還長 超出 了人眼可以識(shí)別的范圍 所以我們看不見它 紅外線由德國科學(xué)家霍胥爾于 1800 年發(fā)現(xiàn) 又稱為紅外熱輻射 通常把波長為 0 75 1000 m 的光都稱為紅外 線 并可以按照波長繼續(xù)細(xì)分為三部分 即近紅外線 波長為 0 75 1 50 m 之 間 中紅外線 波長為 1 50 6 0 m 之間 遠(yuǎn)紅外線 波長為 6 0 l000 m 之間 紅外對(duì)射的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境 不干擾其它設(shè)備 紅外線是一種光線 但 又不同于普通可見光 它不會(huì)被察覺有了它不僅大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率 降低 了成本 而且減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度 改善了勞動(dòng)條件 可以使用一對(duì)紅外線 發(fā)射與接收的裝置 構(gòu)成紅外線的對(duì)射系統(tǒng) 稱為主動(dòng)式紅外線應(yīng)用系統(tǒng) 當(dāng) 紅外線收 發(fā)裝置之間的隱形光路被阻擋時(shí) 接收裝置可以立即察覺到 發(fā)出 警示信號(hào) 利用這種對(duì)射系統(tǒng) 可以很方便地構(gòu)建各種隱蔽的防盜警戒布控 還可以用于各種設(shè)備的安全防護(hù)或者自動(dòng)控制方面 過探測特定空間中 一定 波長范圍內(nèi)紅外光線的位置移動(dòng) 識(shí)別空間范圍內(nèi)是否有移動(dòng)人體存在 達(dá)到 安全警戒或者自動(dòng)控制的目的 使用紅外線做信號(hào)載波的優(yōu)點(diǎn)很多 成本低 傳播范圍和方向可以控制 不會(huì)穿過墻壁 對(duì)隔壁家的電視造成影響 不產(chǎn)生 電磁輻射干擾 也不受干擾等等 因此被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中 所謂感應(yīng)式門鈴是針對(duì)傳統(tǒng)的按鍵門鈴而講的 傳統(tǒng)的門鈴都為按鍵門鈴 正常使用壽命為一年 按 20 次 天 而紅外線感應(yīng)式門鈴 剛好可以取代人們 按傳統(tǒng)門鈴的按鈕的動(dòng)作 直接由紅外線感應(yīng)觸發(fā)門鈴響起 節(jié)約了每年換按 鈕的成本 環(huán)保 美觀 亦可作為警報(bào)作用 極大推到了人們的智能水平 隨 著微電子技術(shù) 無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們生活水平的大幅度提 高 更廉價(jià) 功能更多 性能更好的無線遙控音樂門鈴不斷被研究并生產(chǎn)流入 市場 本設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師給定課題的基礎(chǔ)上經(jīng)過分析利用紅外線傳感器探測人 體反射回來的紅外線信號(hào)原理設(shè)計(jì)出來的紅外線感應(yīng)門鈴 內(nèi)容廣泛 靈活應(yīng) 用 課題利用 LM567 CD4001 芯片 以及紅外線傳感器原理設(shè)計(jì)而成的典型電 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 路 電路設(shè)計(jì)簡單 能夠應(yīng)用到很多領(lǐng)域 有較高的實(shí)用價(jià)值 可以起到提醒 的作用 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 1 1 2 2 課題研究背景課題研究背景 該感應(yīng)門鈴能探測到從紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線 當(dāng)人進(jìn)入反射區(qū)域內(nèi) 紅外線被人體反射回來 被紅外線接收管收到后 經(jīng)過電路處理 從而發(fā)出音 頻信號(hào) 適用于家庭 辦公室 倉庫 實(shí)驗(yàn)室等比較重要場合的提醒門鈴和報(bào) 警功能 可以說這個(gè)設(shè)計(jì)是一個(gè)價(jià)格低廉 安全可靠的報(bào)警系統(tǒng) 紅外遙控電路功耗低 可靠性高 相互干擾小 已在現(xiàn)代生活中得到廣泛 的應(yīng)用 例如紅外線加熱 紅外線醫(yī)療器械 紅外線通訊 紅外線攝像 紅外 線遙控等 紅外線遙控只是紅外線眾多應(yīng)用中的一部分 目前在家用電器中廣 泛應(yīng)用的彩電遙控器 錄像機(jī)遙控器 VCD 機(jī)遙控器 高保真音響遙控器等 都 采用了紅外線遙控 它使這些家用電器的控制變得十分簡單 方便 1 31 3 課題研究內(nèi)容課題研究內(nèi)容 課題通過對(duì)紅外反射感應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析 用 LM567 通用音調(diào)譯碼器 紅外線發(fā)射接收裝置 CD4001 或非門 三極管等器件設(shè)計(jì)電路 可以監(jiān)測到一 定范圍內(nèi)人體的運(yùn)動(dòng) 并發(fā)出音頻信號(hào) 熟悉 Protel 99se 軟件的應(yīng)用 并且 應(yīng)用 Protel 99se 軟件畫出原理圖以及制作電路板 制作實(shí)物并且調(diào)試 展示 功能 掌握紅外線發(fā)光二極管和紅外線接收二極管的工作原理 理解芯片 LM567 和 CD4001 芯片的工作方式 熟悉做板的方法和焊接的技術(shù) 正確調(diào)試出電路的 實(shí)物功能 1 1 4 4 設(shè)計(jì)在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀設(shè)計(jì)在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 報(bào)警系統(tǒng)以維護(hù)社會(huì)公共安全為目的 運(yùn)用安全防范產(chǎn)品和其它相關(guān)產(chǎn)品所 構(gòu)成的入侵報(bào)警系統(tǒng) 視頻安防監(jiān)控系統(tǒng) 出入口控制系統(tǒng) 停車場管理系統(tǒng) 防爆安全檢查系統(tǒng)等 或由這些系統(tǒng)為子系統(tǒng)組合或集成的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò) 報(bào)警系統(tǒng)與人們的生活息息相關(guān) 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 人民生活水平的提高 報(bào) 警系統(tǒng)更成為了構(gòu)建社會(huì)治安防控體系 維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的重要內(nèi)容 并受到社 會(huì)廣泛的關(guān)注 在國內(nèi) 報(bào)警安防產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展 具體表現(xiàn)在 應(yīng)用領(lǐng)域 越來越廣 需求點(diǎn)增多 普通家庭對(duì)安全產(chǎn)品需求的提高 應(yīng)急體系 平安社 會(huì) 平安城市 科技強(qiáng)警等政府項(xiàng)目促進(jìn)了安防市場的升溫 入侵報(bào)警系統(tǒng)是 安全防范系統(tǒng)的重要組成部分 主要是利用傳感器技術(shù)和電子信息技術(shù)探測并 指示非法進(jìn)入或試圖非法進(jìn)入設(shè)防區(qū)域的行為 處理報(bào)警信息 發(fā)出報(bào)警信息 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò) 隨著科技的提高 電子電器飛速發(fā)展 人民生活水平有了 很大提高 各種高檔家電和貴重物品為許多家庭所擁有 然而一些不法分子也 越來越多 這點(diǎn)就是因?yàn)椴环ǚ肿涌吹搅舜蟛糠秩朔辣I意識(shí)不夠強(qiáng)所造成的結(jié) 果 因此越來越多的居民家庭對(duì)財(cái)產(chǎn)安全問題十分擔(dān)憂 報(bào)警系統(tǒng)這時(shí)為人們 解決了大部分問題 但是市場上的報(bào)警系統(tǒng)大部分是適用于一些大公司的重要 機(jī)構(gòu) 其價(jià)格昂貴 使普通家庭難以承受 如果設(shè)計(jì)一種價(jià)格低廉 性能可靠 的報(bào)警系統(tǒng) 必將在私人財(cái)產(chǎn)的防盜領(lǐng)域起到巨大作用 由于紅外線是不可見 光 隱蔽性能良好 因此在防盜 警戒等安保裝置中被廣泛應(yīng)用 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第二章第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 12 1 系統(tǒng)方案系統(tǒng)方案 輸出振蕩信號(hào)發(fā) 射紅外光 接收紅外光 音頻 低頻振蕩 器工作 音頻電路輸出 揚(yáng)聲器工作 圖2 1 本方案的基本原理框架圖 1 輸出振蕩信號(hào) 輸出振蕩信號(hào) 接通電源后 紅外線發(fā)射管發(fā)射紅外光 電路等待反射紅外光 2 接收紅外光 接收紅外光 當(dāng)紅外光反射回來后 紅外線接收管接收紅外光 3 音頻 低頻振蕩器工作 音頻 低頻振蕩器工作 LM567和 CD4001芯片開始工作 發(fā)出音頻信號(hào) 4 音頻電路工作 音頻電路工作 信號(hào)通過音頻電路接收 經(jīng)三極管放大信號(hào)然后輸出信號(hào) 揚(yáng)聲器開始工作 發(fā)出聲音 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 2 22 2 傳感器概述傳感器概述 2 2 12 2 1 紅外線傳感器紅外線傳感器 紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng) 檢測元件和轉(zhuǎn)換電路 光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同 可分為透射式和反射式兩類 檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光 電檢測元件 熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻 熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí) 溫度升高 電阻發(fā)生變化 通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出 光電檢測元件常 用的是光敏元件 通常由硫化鉛 硒化鉛 砷化銦 砷化銻 碲鎘汞三元合 金 鍺及硅摻雜等材料制成 2 2 22 2 2 紅外線傳感器的特點(diǎn)紅外線傳感器的特點(diǎn) 紅外線又稱紅外光 它具有反射 折射 散射 干涉 吸收等性質(zhì) 紅外輻 射是由于物體 固體 液體 和氣體 內(nèi)部分子的轉(zhuǎn)動(dòng)及振動(dòng)而產(chǎn)生的 這類 振動(dòng)過程是物體受熱而引起的 只是在絕對(duì)零度 273 16 時(shí) 一切物體 的分子才會(huì)停止運(yùn)動(dòng) 任何物質(zhì) 只要它本身具有一定的溫度 都能輻射紅外 線 紅外傳感器 利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所稱呈現(xiàn)的物理效應(yīng)探測紅外輻 射的傳感器 多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)的電學(xué)效應(yīng) 紅外線傳感器測量時(shí)不與被測物體直接接觸 因而不存在摩擦 并且有靈敏 度高 響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn) 紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量 氣體成分分析和 無損探傷 在醫(yī)學(xué) 軍事 空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用 例如采 用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測量人體表面溫度的熱像圖 可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位 及時(shí)對(duì)疾病進(jìn)行診斷治療 利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對(duì)地球云層進(jìn)行監(jiān) 視 可實(shí)現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報(bào) 采用紅外線傳感器可檢測飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā) 動(dòng)機(jī) 的過熱情況等 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 2 2 32 2 3 主要特性主要特性 高靈敏度 400 C 750 F 或 250 C 480 F 紅外光譜 1 至 3 m 由自監(jiān)測功能實(shí)現(xiàn)數(shù)字式控制 無需光學(xué)調(diào)整 使用維護(hù)方便 專為鋼鐵工業(yè)惡劣的工作環(huán)境設(shè)計(jì) 光電子電路放置于重型外殼中 設(shè)有空氣吹掃裝置和水冷卻系統(tǒng) 提供連接器和帶有不銹鋼辮型編織保護(hù)層的電纜 2 32 3 LM567LM567 芯片芯片 2 3 12 3 1 LM567LM567 概述概述 LM567 是一種高穩(wěn)定 性的鎖相環(huán)音頻澤碼器集 成芯片 其內(nèi)部由鑒相器 電流控制震蕩器 直流放 大器 低通濾波器等電路 組成 主要用于振蕩 調(diào) 制 解調(diào) 和遙控編 譯 碼電路 芯片采用 8 腳雙 列直插塑封 LM567 的基本工作狀 況有如一個(gè)低壓電源開關(guān) 當(dāng)其接收到一個(gè)位于所選 定的窄頻帶內(nèi)的輸入音調(diào)時(shí) 開關(guān)就接通 換句話說 LM567 可做精密的音調(diào) 控制開關(guān) LM567 作為通用音調(diào)譯碼器 當(dāng)輸入信號(hào)于通帶內(nèi)時(shí)提供飽和晶體管對(duì) 地開關(guān) 電路由 I 與 Q 檢波器構(gòu)成 由電壓控制振蕩器驅(qū)動(dòng)振蕩器確定譯碼 器中心頻率 用外接元件獨(dú)立設(shè)定中心頻率帶寬和輸出延遲 圖 2 2 LM567 內(nèi)部原理 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 2 3 22 3 2 芯片特點(diǎn)芯片特點(diǎn) 可調(diào)寬從 0 到 14 對(duì)假信號(hào)抗干擾 高穩(wěn)定的中心頻率 電源電壓 5V 15V 寬信號(hào)輸出與噪聲的高抑制 用外接電阻 20 比 1 頻率范圍 中心頻率調(diào)節(jié)從 0 01Hz 到 500KHz 邏輯兼容輸出具有吸收 100mA 電流吸收能力 2 3 32 3 3 電氣特性電氣特性 1 腳輸出濾波 2 腳回路濾波 3 腳數(shù)據(jù)輸入端 4 腳正電源 5 腳接定時(shí)電阻 6 腳接定時(shí)電容 7 腳接地 8 腳數(shù)據(jù)輸出端 輸出濾波 回路濾波 輸入 V定時(shí)電阻 定時(shí)電容 地 輸出 相移檢波 VCO 相位檢波 8 7 6 54 3 2 1 圖 2 3 LM567 管腳圖 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 2 3 42 3 4 典型電路典型電路 圖 2 4 LM567 典型應(yīng)用電路 此典型電路利用了 LM567 接收到相同頻率的載波信號(hào)后 8 腳電壓由高變低這 一特性 來形成對(duì)控制對(duì)象的控制 IC1 是紅外接收頭 它接收發(fā)射器發(fā)出的紅 外信號(hào) 其中心頻率與發(fā)射器載波頻率 f0 相同 經(jīng) IC1 解調(diào)后 在輸出端 OUT 輸出頻率為 f1 的方波信號(hào) 我們將 LM567 的中心頻率調(diào)到與發(fā)射器中 與非 門 1 2 振蕩頻率相同 即使 f2 f1 則當(dāng)發(fā)射器發(fā)射信號(hào)時(shí) LM567 便開始工 作 腳由高電平變?yōu)榈碗娖?利用這個(gè)變化的電平便可去控制各種對(duì)象 利 用此電路 我們可以做成遙控開關(guān) 遙控家里的各種家用電器 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 2 42 4 CD4001CD4001 芯片芯片 2 4 12 4 1 CD4001CD4001 概述概述 CD4001是四2輸入或非門 或非門的邏輯關(guān)系特點(diǎn)是只有當(dāng)輸入端全部為低 電平時(shí) 輸出端為高電平狀態(tài) 在其余輸入情況下 輸出端為低電平狀態(tài) CD4001或非門為系統(tǒng)設(shè)計(jì)者提供了直接的或非功能 補(bǔ)充了已有的COS MOS門 系列 所有輸入和輸出經(jīng)過緩沖 改善了輸入 輸出特性 使得由于負(fù)載容量的 增加而引起的傳輸時(shí)間的變化降低到最小 2 4 22 4 2 芯片特點(diǎn)芯片特點(diǎn) 高電壓型 20 伏額定值 在 CL 50pF VDD 10V 時(shí) 傳播延遲時(shí)間為 60ns 標(biāo)準(zhǔn)值 緩沖的輸入和輸出 標(biāo)準(zhǔn)堆成輸出特性 在 20V 時(shí) 100 測試最大靜態(tài)電流 5V 10V 和 15V 參數(shù)額定值 噪聲邊界 全溫度范圍 在 VDD 5V 時(shí)為 1V 在 VDD 10V 時(shí)為 2V 在 VDD 15V 時(shí)為 2 5V 2 4 32 4 3 電氣特性電氣特性 A 腳至 H 腳為數(shù)據(jù)輸入端 VDD 正電源 J K L M 腳為數(shù)據(jù)輸出端 VSS 地 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 2 5 CD4001 管腳圖 圖 2 6 CD4001 內(nèi)部邏輯圖 2 4 42 4 4 典型電路典型電路 圖 2 7 CD4001 典型電路 此電路是 CD4001 組成的單通道調(diào)制器 適用于遙控發(fā)射或載波調(diào)制發(fā)送 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 2 52 5 紅外線對(duì)射管紅外線對(duì)射管 紅外對(duì)射管 紅外對(duì)射管由紅外發(fā)射管和紅外接收管兩部分組成 紅外發(fā)射 管在外加電壓的情況下可以產(chǎn)生出紅外線 紅外線是一種光線 具有普通光的 性質(zhì) 但又不同于普通可見光 它不會(huì)被察覺 紅外線具有可以光速直線傳播 強(qiáng)度可調(diào) 可以通過光學(xué)透鏡聚焦 可以被不透明物體遮擋等等諸多優(yōu)點(diǎn) 紅 外接收管是與發(fā)射管配對(duì)的特制二極管 它可以接收到紅外發(fā)射管發(fā)射出的紅 外線 并產(chǎn)生微小的光電流 可以使用一對(duì)紅外線發(fā)射與接收的裝置 構(gòu)成紅 外線的對(duì)射系統(tǒng) 稱為主動(dòng)式紅外線應(yīng)用系統(tǒng) 使用中 經(jīng)常配對(duì)出現(xiàn) 當(dāng)紅 外線收 發(fā)裝置之間的隱形光路被阻擋時(shí) 接收裝置可以立即察覺到 發(fā)出警 示信號(hào) 利用這種對(duì)射系統(tǒng) 可以很方便地構(gòu)建各種隱蔽的防盜警戒布控 還 可以用于各種設(shè)備的安全防護(hù)或者自動(dòng)控制方面 紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種 其一是直射式 其二是反射式 直射式指 的是發(fā)光管和接收管彼此相對(duì)安放在發(fā)射與受控物的兩端 中間相距一定距離 反射式指發(fā)光管與接受管并列一起 平時(shí)接收管始終無光照 只有在發(fā)光管發(fā) 出的紅外光線遇到反射物時(shí) 接收管收到反射回來的紅外光線才工作 本次設(shè) 計(jì)的是運(yùn)用反射方式的紅外對(duì)射管 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 第三章第三章 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 3 13 1 電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì) 3 1 13 1 1 電路的原理圖電路的原理圖 圖 3 1 紅外感應(yīng)門鈴原理圖 3 1 23 1 2 電路的組成部分電路的組成部分 該紅外線反射式電子門鈴電路由紅外線發(fā)射電路 紅外線接收電路 低頻振 蕩器 音頻振蕩器和音頻輸出電路等組成 如圖 3 1 所示 電路中 紅外線發(fā)射電路由紅外發(fā)射管 紅外線發(fā)光二極管 VLl 驅(qū)動(dòng)晶 體管 V1 集成電路 LM567 的 6 腳的內(nèi)電路及有關(guān)外圍元器件組成 紅外線接收 電路由紅外接收管 紅外線光敏晶體管 V2 和 LM567 的 3 腳內(nèi)電路組成 低頻 振蕩器由四或非門數(shù)字集成電路 CD4001 電部或非門 D1 與 D2 和電阻器 R5 電容 器 C4 等組成 音頻振蕩器由 CD4001 內(nèi)部的或非門 D3 與 D4 和電阻器 R6 電容 器 C5 等組成 音頻輸出電路由放大晶體管 V3 電阻器 R7 和揚(yáng)聲器 BL 等組成 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 3 1 33 1 3 電路的工作原理電路的工作原理 LM567 的輸入端 3 腳為固定的高電平 它的輸出端 8 腳輸出高電平 LM567 通過外接電阻 R3 及電容 C3 將其內(nèi)部壓控振蕩器的振蕩頻率能夠?yàn)?100Hz 作為 譯碼器的選頻頻率 接通電源后 LM567 的 6 腳輸出振蕩信號(hào) 該信號(hào)經(jīng)三極管 V1 放大后 驅(qū) 動(dòng)紅外發(fā)射管 VLI 向空間發(fā)射一定距離的紅外光 在房門前無人 VLI 的前方無 障礙物 時(shí) 光敏晶體管 V2 接收不到反射信號(hào) LM567 的 8 腳輸出低電平 音 頻振蕩器和低頻振蕩器均不工作 揚(yáng)聲器 BL 不發(fā)聲 當(dāng)有人靠進(jìn)房門時(shí) VLI發(fā)射的紅外光信號(hào)將被人體反射回來 使V2接收到 紅外線信號(hào) 當(dāng)紅外線接收管V2接收到紅外反射信號(hào)后該信號(hào)直接由3腳輸入 LM567 經(jīng)過譯碼后由8腳輸出低電平 這一低電平經(jīng)CD4001的1腳進(jìn)入CD4001的 或非門電路 低頻振蕩器和音頻振蕩器均不工作 信號(hào)經(jīng)過三極管V3放大后 通過揚(yáng)聲器BL發(fā)出 嘟 嘟 聲 告知主人門外有人 當(dāng)主人外出時(shí) 可將開關(guān)S接通 此時(shí)若有客來訪 則發(fā)光二極管VL2閃亮 提示主人不在家 電路也可以通過調(diào)節(jié)電位器RP的阻值 可增加VLI的輻射距離 這樣可將門鈴作為報(bào)警器使用 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 3 23 2 電路原理圖 電路原理圖 PCBPCB 板圖的設(shè)計(jì)板圖的設(shè)計(jì) 3 2 13 2 1 使用相關(guān)軟件的介紹使用相關(guān)軟件的介紹 當(dāng)前電子技術(shù)發(fā)展日新月異 電子繪圖和制板技術(shù)專業(yè)化程度越來越高 電 子 CAD 技術(shù)已經(jīng)成為專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù) Protel 99 SE 共分 5 個(gè)模塊 分別是原理 圖設(shè)計(jì) PCB 設(shè)計(jì) 自動(dòng)布線器 原理圖混合信號(hào)仿真 PLD 設(shè)計(jì) 美國 ACCEL technologies 公司于 1988 年推出了當(dāng)時(shí)非常受歡迎的電子線路 CAD 軟件包 TANGO 可以說是 Protel 的前身 Protel Technology 公司收購 ACCEL Technologies 公司 推出了 protel for DOS 軟件作為 TANGO 升級(jí)版本 3 2 23 2 2 如何繪制原理圖如何繪制原理圖 1 原理圖的繪制 a 打開 PROTEL99SE 執(zhí)行 FILE NEW 感應(yīng)式門鈴 ddb Browse 保存到桌面 b 執(zhí)行 FILE NEW Schematic Document 建立文件并命名為 感應(yīng)式門鈴 Sch c 執(zhí)行 FILE NEW Schematic Library Document 建立文件并命名為 感應(yīng)式 門鈴 Lib c 在庫中畫出所需要的集成電路 發(fā)光二極管 三極管 開關(guān) 電阻 電容等 d 將所有的元器件排好進(jìn)行連線 3 2 33 2 3 PCBPCB 板的生成板的生成 a 執(zhí)行 Design creat netlist 生成網(wǎng)絡(luò)發(fā)生器表 b 執(zhí)行 FILE NEW PCB Document 建立文件并命名為 感應(yīng)式門鈴 Pcb c 執(zhí)行 FILE NEW PCB Library Document 建立文件并命名為 PCB lib d 一樣的 自己在庫中畫出所需的元器件 f 排出 PCB 板 PCB 板圖 3 33 3 ProtelProtel 使用常見問題使用常見問題 1 原理圖常見錯(cuò)誤 1 ERC 報(bào)告管腳沒有接入信號(hào) a創(chuàng)建封裝時(shí)給管腳定義了 I O 屬性 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 b創(chuàng)建元件或放置元件時(shí)修改了不一致的 grid 屬性 管腳與線沒有連上 c創(chuàng)建元件時(shí) pin 方向反向 必須非 pin name 端連線 2 元件跑到圖紙界外 沒有在元件庫圖表紙中心創(chuàng)建元件 3 創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡(luò)表只能部分調(diào)入 pcb 生成 netlist 時(shí)沒有選擇為 global 4 當(dāng)使用自己創(chuàng)建的多部分組成的元件時(shí) 千萬不要使用 annotate 2 PCB 中常見錯(cuò)誤 1 網(wǎng)絡(luò)載入時(shí)報(bào)告 NODE 沒有找到 a原理圖中的元件使用了 pcb 庫中沒有的封裝 b原理圖中的元件使用了 pcb 庫中名稱不一致的封裝 c原理圖中的元件使用了 pcb 庫中 pin number 不一致的封裝 如三極管 sch 中 pin number 為 e b c 而 pcb 中為 1 2 3 2 打印時(shí)總是不能打印到一頁紙上 a 創(chuàng)建 pcb 庫時(shí)沒有在原點(diǎn) b 多次移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)了元件 pcb 板界外有隱藏的字符 選擇顯示所有隱藏 的字符 縮小 pcb 然后移動(dòng)字符到邊界內(nèi) 多幾次導(dǎo)出文件 做成新的 DDB 文件 減少文件尺寸和 PROTEL 僵死的機(jī)會(huì) 如果作較復(fù)雜得設(shè)計(jì) 盡量不要使用自動(dòng)布線 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 3 43 4 做板做板 對(duì)于電子產(chǎn)品來說 電路板設(shè)計(jì)是從電路原理圖變成一個(gè)具體產(chǎn)品的必經(jīng)之 路 電路板設(shè)計(jì)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) 設(shè)計(jì)選用的電路板是環(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(qiáng)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(diǎn) 由于調(diào)試中可能多次更換元件 所以要考慮到銅箔的粘合力 線路板的好壞直接影響著電路元器件的性能 不好的線路板 會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生 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 接照信號(hào)的傳輸路徑由小到大的順序在電路板上各路的布置各元器 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 在供電線路中 大電流通過的路徑應(yīng)盡量設(shè)計(jì)得實(shí)一些 以降低電源內(nèi)阻 使電流能順利通過 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(duì)小電流的干擾 走線時(shí) 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 在焊接的時(shí)候都是通過手工完成 在打孔時(shí)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(shí)候無法避免一些技術(shù)失誤 如果焊 盤的直徑過小 在打孔時(shí) 孔稍微大了一點(diǎn) 焊盤便沒有了 所以在設(shè)計(jì)旱盤 大小是都設(shè)置為大于2毫米 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 大功率元 件與小功率元件盡量分開布線 在焊接的過程中要先將體形小的元器件比如電阻 瓷片電容先焊接好 然后 再焊接芯片的插腳和其他體積較大的元器件 焊接好后用數(shù)字萬用表檢測電路 是否有短路和斷路以及虛焊現(xiàn)象 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 3 53 5 焊接 組裝焊接 組裝 3 5 13 5 1 焊接焊接 焊接使用的方法是手工焊接中的一種 接觸焊接 接觸焊接是在加熱的烙 鐵嘴或環(huán)直接接觸焊接點(diǎn)時(shí)完成的 烙鐵嘴或環(huán)安裝在焊接工具上 焊接嘴 用來加熱單個(gè)的焊接點(diǎn) 而焊接環(huán)用來同時(shí)加熱多個(gè)焊接點(diǎn) 焊接時(shí) 首先 工具上要對(duì)電烙鐵的電烙頭要保護(hù)好 不能夠出現(xiàn)黑色的氧 化物 如果有就用銼刀磨掉后馬上粘松香補(bǔ)焊錫 焊錫與電路板 電烙鐵與電 路板的夾角最好成 45 度 這樣焊錫與電烙鐵夾角成 90 度 然后將元器件的管腳對(duì)應(yīng)好焊接電路板的焊接位置上 接著先將焊絲接觸然 后電烙頭從下至上的較快速的上錫 焊接出來的焊點(diǎn)應(yīng)該飽滿 略有尖頭 焊 接 IC 等芯片原件時(shí) 可以先在板子上焊上插槽 安裝在插槽上有幾個(gè)好處 壞 了之后更換方便 實(shí)驗(yàn)完后可以拿下來 而且引腳還是干凈的 可重復(fù)利用 在調(diào)試的時(shí)候也能夠方便檢查出錯(cuò)誤 3 5 23 5 2 組裝組裝 紅外發(fā)射二極管的工作原理與外形與發(fā)光二極管相似 常用的紅外發(fā)光二極 管 管壓降約 1 4V 工作電流一般小于 20mA 為了適應(yīng)不同的工作電壓 回路 中常常串有限流電阻 紅外接收二極管接收到紅外光信號(hào)時(shí) 其兩端的電阻很 小 即導(dǎo)通 當(dāng)沒有接收到紅外光信號(hào)時(shí) 其兩端的電阻很大 即斷路 所以 在安裝此類元器件的時(shí)候 應(yīng)注意紅外線發(fā)射二極管發(fā)射出來的紅外線信號(hào)能 被紅外線接收二極管接收到 不要被遮擋住 電路中的發(fā)光二極管 極性電容在安裝時(shí) 應(yīng)注意管腳的極性 防止正負(fù)極 的顛倒 導(dǎo)致電路損壞 電路的電源用的是直流電源 6V 在連接電源的時(shí)候 要注意電源的正負(fù)極 防止電路出現(xiàn)故障 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 3 63 6 調(diào)試 結(jié)果調(diào)試 結(jié)果 在調(diào)試的過程中 我先調(diào)試紅外反射部分的電路 接通電源按下開關(guān)之后 發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管不亮 我對(duì)照原理圖和 PCB 板用數(shù)字萬用表檢測每個(gè)元器件引 腳的電壓值 發(fā)現(xiàn)原來在畫圖的時(shí)候三極管的三個(gè)引腳接反了 我將三極管重 新焊接后 發(fā)光二極管點(diǎn)亮 在調(diào)試過程中出現(xiàn)問題 要仔細(xì)檢查元器件 如三極管極性 集成塊缺口方 向 音樂芯片焊點(diǎn)等 是否接錯(cuò) 檢查是否搭焊 錯(cuò)焊 虛焊等 調(diào)試完成后 接通電源 電路沒有發(fā)出聲音 我用手放到紅外線發(fā)射管的前 面 紅外線經(jīng)過反射后 到紅外線接收管接收到紅外信號(hào) 電路發(fā)出聲音 整 個(gè)電路完成 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的打理 畢業(yè)設(shè)計(jì)總歸完成了 我是積極地去做我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中所闡述的僅僅是一種簡易的紅外線感應(yīng)門鈴電路設(shè)計(jì) 在大學(xué)里我一 半的學(xué)習(xí)成果來自于課堂 另一半來自于我的課外閱讀 我喜歡閱讀搜索一些 電子方面的材料 單片機(jī) PLC Protel99se 等 總結(jié)下來 我自學(xué)的只是一點(diǎn) 皮毛 膚淺的東西 總之 不論工作還是學(xué)習(xí) 都要理論聯(lián)系實(shí)際 運(yùn)用相關(guān) 的理論知識(shí) 通過對(duì)電路原理的介紹和探究 得出其制作方案與實(shí)踐應(yīng)用原理 并重點(diǎn)研究了其相關(guān)的核心技術(shù)和應(yīng)用理論 相信 在現(xiàn)實(shí)生活中該理論一定 能得到很好的應(yīng)用和更為廣闊的發(fā)展 一開始做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)覺得很新鮮 所以我很積極 課題下來一周后 我完成 了第一版本 按鍵式的門鈴設(shè)計(jì) 可想而知 含金量太低 太老套 所以我選 擇放棄這一個(gè)版本 接下來就準(zhǔn)備做紅外線感應(yīng)門鈴的設(shè)計(jì) 也就是在課題的 基礎(chǔ)上發(fā)揮一下 還有 就是之前覺得吧 畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí) 的單純總結(jié) 只要有點(diǎn)專業(yè)基礎(chǔ)就會(huì)很簡單 但現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì) 前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn) 而且也是對(duì)自己能力的一種提高 同時(shí)學(xué)習(xí)是一個(gè) 長期積累的過程 在以后的工作 生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí) 努力提高自己知 識(shí)和綜合素質(zhì) 而自己需要學(xué)習(xí)的東西還有很多 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中 我也上網(wǎng)查閱了許多資料 掌握了科技文獻(xiàn)的檢索方法 大大提高了自己獲得新知識(shí) 新信息的能力 我也深深的體會(huì)到 實(shí)踐必須在 充分理解電路原理的基礎(chǔ)上 才能做到目標(biāo)明確 操作準(zhǔn)確 反過來 分析調(diào) 試過中的得失 能加深對(duì)理論的理解 我也將許多遺忘的知識(shí)又給溫習(xí)了 通 過這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程 在以后的工作 生活 中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí) 努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì) 本課題在選題及研究過程中得到陳老師悉心指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助 陳老師 為我指點(diǎn)迷津 幫助我開拓思路使我可以順利完成設(shè)計(jì) 在論文即將完成之際 我的心情無法平靜 從開始進(jìn)入課題到論文的順利完 成 有多少可敬的師長 同學(xué) 朋友給了我無言的幫助 在這里請(qǐng)接受我誠摯 的謝意 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 致致 謝謝 時(shí)光匆匆如流水 轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè) 人最寶貴的年華有幾個(gè)三年 在這 里我度過了讓我真正成長成熟的三