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1、课程设计专用纸 低频电子线路课程设计（09级本科） 题 目： 红外控制08 学 院： 专 业： 班 级： 班级学号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2011年 6月 21日目录摘要.3关键词.3 1、设计内容及要求.32、 电路原理图.32.1电路工作原理.43、 元器件简介.43.1元器件清单.43.2主要元器件简介.54、 电路的调试与焊接.115、 相关参数 .116、 心得与体会.117、 参考文献.118、 附录.12摘要这个电路采用了反射式红外线发射与接收。这种传感器的发射与接收对管是一体化的，当有物体靠近时，一部分红外光被反射到接收管，从而产生控制信号。再通过它安装方便、灵敏
2、度高、抗干扰能力强、可在强光下工作，广泛用于家庭、工厂、医院、车站、餐馆等。电路又采用了集成电路CX20106A。这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz 与测距超声波频率40kHz 较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。实验证明，其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。关键词反射式红外线发射与接收 CX20106A NE5551、设计内容及要求图1-1如图1-1，通过对上图的理解研究，完成其原理图的绘制，电路的组装与调试。2、电路原理图如图1-12.1电路工作原理如图2-1-1，为NE555基时电路。其3端输出方波，得由T=1/f，
3、得f=3.8KHz符合输出原理图2-1-1如图2-2-2，为CX20106A集成块组成的电路。7端输出电压图2-2-2如图2-2-3，为三极管放大电路。使集电极输出更大电压。图2-2-33、元器件简介3.1元器件清单NE555CX20106A电阻：4.7251K2K4.7K220K 滑动变阻器：5K电容：4721033001uF3.3uF四脚开关一个二极管一个三极管一个音乐片一个喇叭一个红外发射、接收各一个制板机打孔机示波器稳压电源万用表3.2主要元器件简介3.2.1NE555时基电路一、实物图3-2-1图3-2-1二、 引脚功能图图3-2-2三、 引脚位配置NE555结构图3-2-3图3-2
4、-3Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。 Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。 Pin 3 (输出) -当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。 Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。 Pin 5 (控制) -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或
5、振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。 Pin 6 (重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。 Pin 7 (放电) -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。 Pin 8 (V +) -这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。四、 NE555的特点1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。 2.
6、它的操作电源电压范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。5.静态电流 最大值 VCC = 5 V, RL = =6mA VCC =15 V, RL = =15mA 3.2.2CX20106A一、 实物图3-2-4图3-2-4二、 内部方框图3-2-5图3-2-5三、 引脚功能与数据l脚：超声波信号输入端，该脚的输入阻抗约为40k。2脚：该脚与GND之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的
7、数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R或减小C，将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但C的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为R=4.7，C=3.3F。3脚：该脚与GND之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3F。4脚：接地端。5脚：该脚与电源端VCC接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f0，阻值越大，中心频率越低。例如，取R=200k时，fn42kHz，若取R=220k，则中心频率f038kHz。6脚： 该脚与GND之
8、间接入一个积分电容，标准值为330pF，如果该电容取得太大，会使探测距离变短。7脚：遥控命令输出端，它是集电极开路的输出方式，因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端，该电阻推荐阻值为22k，没有接收信号时该端输出为高电平，有信号时则会下降。8脚： 电源正极，4.5V5V。3.2.3红外发射、接收3.2.3.1红外接收红外接收头(又称红外线接收模组,IRM)是集成红外线接收PD二极管、放大、滤波和比较器输出等的IC模块。一、 工作原理红外接收头一般是接收、放大、解调一体头，一般红外信号经接收头解调后，数据 “0”和“1”的区别通常体现在高低电平的时间长短或信号周期上，单片机解码时，通常将接收头输
9、出脚连接到单片机的外部中断，结合定时器判断外部中断间隔的时间从而获取数据。重点是找到数据“0”与“1”间的波形差别。3条腿的红外接收头一般是接收、放大、解调一体头，接收头输出的是解调后的数据信号（具体的信号格式，搜“红外 信号 格式”，一大把），单片机里面需要相应的读取程序。红外通信是利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。它一般由红外发射和接收系统两部分组成。发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统。二、 红外接收头参数及应用红外接收头的参数如下：工作电压：2.74.5V工作电流：1.72.7mA接收频率：37.9
10、kHz峰值波长：940nm静态输出：高电平输出低电平：0.4V输出高电平：接近工作电压红外接收头的应用：广泛应用在家用电视TV,DVD们不再制作接收放大电路，这样红外接收头简化了电路。三、红外接收头的构造红外接收电路通常由红外接收二极管与放大电路组成，放大电路通常又由一个集成块及若干电阻电容等元件组成，并且需要封装在一个金属屏蔽盒里，因而电路比较复杂，体积却很小，还不及一个7805体积大！SFH506-38与RPM-638是一种特殊的红外接收电路，它将红外接收管与放大电路集成在一体，体积小（大小与一只中功率三极管相当），密封性好，灵敏度高，并且价格低廉，市场售价只有几元钱。它仅有三条管脚，分别
11、是电源正极、电源负极以及信号输出端，其工作电压在5V左右.只要给它接上电源即是一个完整的红外接收放大器，使用十分方便。它的主要功能包括放大,选频,解调几大部分,要求输入信号需是已经被调制的信号。经过它的接收放大和解调会在输出端直接输出原始的信号。从而使电路达到最简化！灵敏度和抗干扰性都非常好，可以说是一个接收红外信号的理想装置。3.2.3.2红外发射红外发射是由红外发光二级管矩组成发光体，用红外辐射效率高的材料（常用砷化镓）制成PN结，正向偏压向PN结注入电流激发红外光，其光谱功率分布为中心波长830950nm。LED是英文Light Emitting Diode的简称，表现是正温度系数，电流
12、越大温度越高，温度越高电流越大，LED红外灯的功率和电流大小有关，但正向电流超过最大额定值时，红外灯发射功率反而下降。 3.2.4音乐片一、 实物图3-2-6图3-2-6图3-2-7如图3-2-7说明：TQ9300为音乐片，其形状、引脚分布和接线图见右上图。三极管9014焊在音乐片上。J1为一个大焊盘，作为触摸点。也可以外接一个金属片，作为触摸点用。4、电路的调试与焊接首先，对硬件电路进行电气检查，看连线是否与电路原理图一致，有无短路、虚焊等现象，电子元件的型号、极性是否有误。其次，通过示波器、万用表等的使用，验证电路的每一步是否符合实验原理及要求。并测出相关数据。最后，得出实验结果完成电路设
13、计。5、相关参数NE555输出波形为方波，其频率为40Hz左右挡住红外发射与接收头，输出波形会发生相应的变化三极管NPN集电极端在开关控制前后发生大小变化，开关闭合前电压值小，开关闭合后电压值变大CX20106A的1、2、3、6、7端的电压在开关闭合前后都会发生大小变化由开关和红外发射、接收共同控制音乐片与喇叭的声响6、心得与体会通过为期两周的实验学习，使我学到了许多。从PCB制图到转印、腐蚀、打孔、风干，再到焊接调试，最终出现实验结果，每一步都是不简单的，但是，每一步都承载了我的用心、细心与耐心。在制作PCB图过程中，从最开始的没有头绪再到熟练运用，每一个进步都是成功。检验连线是否正确，设计
14、线路走向，安放元器件，打印成图，这些算是第一步完成。第二步，打板、转印、腐蚀、打孔，这些都是我从未接触过的方面，新奇与好奇并重，努力做到最好，完美地出现了电路版的雏形。焊接与调试，算是本次实验中最重要与最难完成的部分，如果说焊接是个细致活，那么只要做到足够耐心与细心就够了。焊接过程中，要把每一组元器件对应好再完成相对应的焊接。调试，把焊接好的电路板进行调试。根据自己所查得的实验数据进行测试，观察每一步的实验结果来判断电路连接是否正确在观察是否能得出实验结果。在本次实验中，每一步都是紧密相连密不可分的。如果一步出错那么接下来的实验就会遇到阻碍同时不会出现实验结果。在做实验之前，一定要做好充分的准
15、备工作，可以免去在实验过程中遇到的一系列不必要麻烦。实验结束后，要充分总结，分析实验中所出现的不足，提出新的改进措施，为今后实验打下基础。7、参考文献【1】胡斌编著，图表细说元器件及实用电路，电子工业出版社，2005【2】胡斌编著，电子线路快速识图，福建科学技术出版社，2005【3】赵志杰编著，集成电路应用识图方法，机械工业出版社，2003【4】张爱民等编著，怎样选用电子元器件，中国电力出版社，2005【5】廖先芸主编.电子技术实践与训练.第2版.北京：高等教育出版社，2005【6】罗克韦尔实验室编写.红外反射式传感自动控制开关设计.重庆邮电大学自动化学院8、附录PCB电路图8-1图8-1电路实物图8-2图8-2- 13 -
