1、毕业论文（设计）材料题 目： 家用光电开关的设计与实现 学生姓名： 刘春风 学生学号： 1008040119 系 别： 电气信息工程学院 专 业： 通信工程 届 别： 2014 指导教师： 沈晓波 淮南师范学院本科毕业论文（设计）诚信承诺书1.本人郑重承诺：所呈交的毕业论文（设计） ，题目家用光电开关的设计与实现是本人在指导教师指导下独立完成的，没有弄虚作假，没有抄袭、剽窃别人的内容； 2.毕业论文（设计）所使用的相关资料、数据、观点等均真实可靠，文中所有引用的他人观点、材料、数据、图表均已注释说明来源； 3. 毕业论文（设计）中无抄袭、剽窃或不正当引用他人学术观点、思想和学术成果，伪造、篡改
2、数据的情况； 4.本人已被告知并清楚：学院对毕业论文（设计）中的抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为将严肃处理，并可能导致毕业论文（设计）成绩不合格，无法正常毕业、取消学士学位资格或注销并追回已发放的毕业证书、学士学位证书等严重后果； 5.若在省教育厅、学院组织的毕业论文（设计）检查、评比中，被发现有抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为，本人愿意接受学院按有关规定给予的处理，并承担相应责任。 学生（签名）： 日期： 年 月 日目录1 绪论 11.1 引 言 .11.2 选题背景与意义 11.3 红外对管的基本概念 21.4 论文章节安排 42 报警器相关元件介绍 .62.1 红外射线原
3、理 62.2 二极管原理及特性 72.2.1 二极管的工作原理 72.2.2 二极管的特性 82.2.3 二极管的应用 82.2.4 二极管的导电特性 92.2.5 二极管的主要参数 .102.2.6 二极管的识别 .112.2.7 本次设计用到的几种二极管 .112.3 三极管原理及特性 .122.3.1 三极管工作原理 .122.3.2 三极管的主要参数 .132.3.3 三极管的三种工作状态 .142.3.4 三极管的基本放大电路 .142.4 电容特性及参数 .152.4.1 标称电容量和允许偏差 162.4.2 额定电压 162.4.3 绝缘电阻 162.4.4 损耗 172.4.5
4、 频率特性 172.5 设计中使用到的相关电子芯片性能及参数 .172.5.1 四 2 输入与非门 CD4011 .172.5.2 三端稳压集成电路 7805 .202.5.3 音乐集成电路 TQ9561 .213 设计思路 .223.1 设计思路与方案论证 .223.2 设计思路 .234 系统模块化设计及整合实现 244.1 各部分模块电路图 .244.2 报警电路原理介绍 .274.3 电路元器件的规格与材料清单 .285 系统安装与调试 295.1 电路的制作与安装 .295.2 装置的功能调试 .325.3 装置功能扩展 .32参考文献 33附录 34家用光电开关的设计与实现学生：刘
5、春风（指导老师：沈晓波）（淮南师范学院电子信息工程学院）摘要：随着社会经济的日益发展，防盗越来越受到人们的关注。简单的防盗们 防盗窗等已经不能给人们带来太多的安全感，简单的防盗系统也层出不穷，但也未能从根本上解决问题，所以更加精确、更加安全的防盗系统被人们所青睐。智能防盗系统,它的主要目的是为了保障个人和集体的人身、财产安全。这各设计主要是利用一个红外线感应系统来感应是否有侵入者，如果有就产生破坏性声、光报警,一方面吓退侵入者，另一方面提醒值班人员阻止罪犯和采取适当的预防措施。本文针对现在家居防盗还处在传统、效果低下的的情况，采用光电开关控制报警器，只要有人非法闯入，就可以报警，可以起到精准、
6、安全的防盗作用。从而保证人们的资产及人身安全。关键词：光电开关，红外线；声光报警；逻辑处理；The Design and Realization of The Photoelectric Switch Student：Liu Chunfeng（Faculty Adviser： Shen Xiaobo）(School of Electrical Sound and Light alarm; Logic to handle; 第 0 页1 绪论1.1 引言随着现代电子技术与计算机通信技术的迅速发展，防盗报警产品越来越丰富。特别是红外探测技术得到了飞速发展，已经渗透到国家经济与人民生活的各个方面。作
7、为一种新的红外报警技术，已经越来越受到社会各界的广泛关注，开始在社会的各个领域应用。本设计是一种功能实用，成本低，易于使用的安全系统。它是建立在红外射线理论的基础上，并结合国内外此类系统的优点，而采用红外相关作为输入、接收信号，将逻辑信号处理从而实现报警功能。1.2 选题的背景与意义进入 21 世纪以来,光电控制技术得到快速发展，并在迅速取代传统的电气控制技术,在运动控制领域得到广泛的应用。光电传感器具有快速响应的优点，还有非接触式、低能耗、体积小、安装方便的优点,广泛应用于自动化系统;可编程控制器编程十分方便，可操作性很好,适应性和抗干扰能力也都比较强,还可以建立网络通信,实现了领先地位在控
8、制系统中的应用。随着控制技术的发展和更新,理解和掌握原理、结构和应用,光电控制技术和系统是十分必要的。随着时代的不断进步,人们的安全提出了更高的要求自己的环境,尤其是在家居安全,必须始终注意漫不经心的游客。现在的许多社区都安装了智能报警系统,因此,社区安全是大大提高,有效保证居民的人身和财产安全。因为红外线是一种不可见光,即环保又稳定，还具有很强的保密性,所以它已经被广泛地应用于防盗、报警和其他安全设备。为了防止各种盗窃和暴力的发生和危害,确保建筑安全、生命和财产损失,智能安全系统设置是必要的。科学技术的发展,新的犯罪手段对保障体系提出了新的要求,在信息化时代的今天,保护,财产、人身安全是一方
9、面,另外储存重要文件和大量的数据在计算机时,也需要更多的保护。智能建筑,不仅外部人员防范，内部人员也需要加强治理，一些重要地点，项目和重要的人也需要特殊保护，因此,现代建筑需要建立多层的安全系统。防盗报警效果的稳定实现是整个系统的关键，探测到非法入侵者,信号报警控制器收到声、光报警信号,显示地址并快速地通知相关值班人员,根据情况,采取措施来控制事件的发展。第 1 页目前这种系统用的最多就是红外线,这种系统最重要的两个装置是红外发射机和接收机。只要有人类入侵的时候,身体会被红外信号监测到，报警系统启动。在实际使用中,往往多束红外光线排在一个系统中,形成一长排,形成“红外栅栏”。与此同时,为了提高
10、其抗干扰能力,红外信号将启动代码加密,而在接收端解码时区分有用信号和干扰信号。红外防盗报警器的设计,这对于我们的日常生活中，家庭社区和一些重要的地方形成一个安全监测，以保护个人或集体财产的意义是非常巨大的。1.3 红外对管的基本概念红外对管是在 LED 行业中首次被使用的,用于接收和红外发光管发出的红外线。红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。光敏接收管,具有光敏 PN 结的特点,属于光敏三极管,拥有单一的导电性,因此工作时需添加反向电压。没有光,很少有饱和反向漏电流(暗电流)，光敏管不导通。光饱和时,反向漏电流增加,形成一个弱电流,在
11、一定范围内,随着入射光强度增加变化。红外接收管和光敏接收管类似但没有可见光的干扰,这属于光敏二极管,只对红外有反应。红外线接收头就是类似与三极管的放大效果的一个器件，在红外线接收管的基础上把信号一定程度的放大。 1.4 论文章节安排为了让读者更方便、快捷地对本论文有个大致的了解，这里对本论文的整体框架做一个简单地介绍。本论文全文分为六个部分：第一章为绪论部分。主要介绍这个设计的主要目的、意义、现状以及本论文的主要研究内容和章节安排。第二章主要对本设计用到的元器件和芯片做以简单的介绍，它包括红外线的产生，波段的原理以及应用，半导体元件以及光学器件的原理：如二极管、三极管等的原理基础及应用情况，以
12、及 CD4011、BISS0001 等芯片引脚，整体功能的介绍。第三章主要介绍了本设计的思路，列出两个方案，通过对比，得出两个方案的可行性，另外结合自身的条件，选出一个较为好的方案进行设计。第 2 页第四、五章，电路的制作、调试部分以及对做出的实物做以介绍，这是本次设计的重点部分，主要介绍电路制作软件 PROTEL 环境下，设计出的原理图，PCB 图。以及设计修改，印刷电路板的制作，元器件的选用和焊接。数据参数的评估以及电路的通电调试，整体系统的运行测试及相关的整体美观、细节设计，进一步趋向工业成品。2 报警器相关元件介绍2.1 红外射线原理红外线是由英国科学家霍胥尔 1800 年发现的,它是
13、太阳光线众多不见光中的一种,也被称为红外热辐射,他用三棱镜将太阳光分解,并在不同颜色的色带位置放置温度计,热效应试图测量各种颜色的光。结果表明,位于红光外侧的那支温度计升温最快。由此得出结论：太阳光谱中的红光的外侧,必须有一个看不见的光,这就是红外线。也可以作为传输媒介。太阳光谱红外波长比可见光波长,波长为 0.75 1000m .红外可以分为三个部分,即近红外，波长介于 0.75 1.50m 之间,中红外线,波长介于的 1.50 6m 之间,远红外线,波长介于的 6 um l000um 之间。在光谱中波长自 0.76 至 400 微米的一段称为红外线，红外线是不可见光线。所有高于绝对零度（2
14、73）的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。第 3 页图 1 可见光谱图近红外线或称短波红外线，波长 0.761.5 微米，穿入人体组织较深,约510 毫米；远红外线或称长波红外线，波长 1.5400 微米，多被表层皮肤吸收，穿透组织深度小于 2 毫米。2.2 二极管原理及特性半导体二极管又称晶体二极管，简称二极管(diode)；它是只往一个方向传送电流的电子零件。它是一种具有 1 个零件号接合的 2 个端子的器件，具有按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。2.2.1 二极管的工作原理半导体二极管又称晶体二极管，简称二极管(diode
15、)；它是只往一个方向传送电流的电子零件。它是一种具有 1 个零件，接合的 2 个端子的器件，具有按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。晶体二极管为一个由 p 型半导体和n 型半导体形成的 p-n 结，在其界面处两第 4 页侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于 p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强， 图 2 常见二极管图示形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱
16、和电流 I0。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n 结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。 2.2.2 二极管的特性几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。 二极管的管压降：硅二极管（不发光类型）正向管压降 0.7V，发光二极管正向管压降为 1.7V。2.2.3 二极管的应用1 整流二极管使用二极管的单向导电性,可以把方向交替改变的交流电变成一个单一方向的脉动直流电。2 开关元件二极管在正向电压的作用下,电阻很小,在导
17、通状态,相当于接通的开关,加反向电压时,电阻非常大,处于截止状态,就像一个断开的开关。利用二极管的这个开关特性,可以形成不同的逻辑电路。3 限幅元件二极管的正向电压降保持不变(硅管是 0.7 v,锗管是 0.3 v)。使用这个特性,限制元素作为电路,信号振幅可以在一定范围内是有限的。4 继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。第 5 页5 检波二极管在收音机中起检波作用。6 变容二极管用于电视调谐器。7 显示元件用于电视显示器上。2.2.4 二极管的导电特性二极管最重要的特征就是单向导电性。在电路中,电流只能从二极管阳极流入,阴极流出。下面的简单的实验显示了积极和反向二极管
18、的特性。 1 正向特性在电子电路中，将二极管的阳极与高电位相连,负极连接低电位,二极管就会导通，这种连接称为正向偏置。但是，当二极管正向电压非常小,二极管仍然不能导通,正向流过二极管的电流很弱。只有当正向电压达到一定值(该值称为“阈值”,锗管约为 0.2 v,硅管约 0.6 v),二极管才能真正导通。导通后二极管的电压基本不变(锗管约为 0.3 v,硅管约 0.7 v),被称为二极管“正向压降” 。2 反向特性在电子电路中，二极管阳极与低电位相连,阴极连接高电位,此时，二极管几乎没有电流通过,此时二极管处于截止状态,这种连接模式,称为反向偏置。二极管反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流通过二极管
19、,称为漏电流。当二极管的反向电压增加到一定数值时,反向电流会急剧增加,二极管将失去单一方向的导电性质,这种状态称为二极管的击穿。2.2.5 本次设计使用到的几种二极管1 稳压二极管：又叫齐纳二极管，此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用，稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压。2 发光二极管：它 是 半 导 体 二 极 管 的 一 种 ， 可 以 把 电 能
20、 转 化 成 光 能 ；第 6 页常 简 写 为 LED。 发 光 二 极 管 与 普 通 二 极 管 一 样 是 由 一 个 PN 结 组 成 ， 也 具 有单 向 导 电 性 。 当 给 发 光 二 极 管 加 上 正 向 电 压 后 ， 从 P 区 注 入 到 N 区 的 空 穴和 由 N 区 注 入 到 P 区 的 电 子 ， 在 PN 结 附 近 数 微 米 内 分 别 与 N 区 的 电 子 和P 区 的 空 穴 复 合 ， 产 生 自 发 辐 射 的 荧 光 。 不 同 的 半 导 体 材 料 中 电 子 和 空 穴所 处 的 能 量 状 态 不 同 。 当 电 子 和 空 穴
21、复 合 时 释 放 出 的 能 量 多 少 不 同 ， 释 放 出的 能 量 越 多 ， 则 发 出 的 光 的 波 长 越 短 。 常 用 的 是 发 红 光 、 绿 光 或 黄 光 的 二极 管 。2.3 三极管原理及特性2.3.1 三极管的工作原理晶体三极管(以下简称三极管)按材料分为两类:锗和硅管。每一种又有 NPN型和 PNP 型两种结构形式,但最常用的是硅 NPN 型和 PNP 型两个三极管,除了电源极性不同,其工作原理都是相同的,下面仅介绍 NPN 硅管的电流放大原理。对于 NPN 管，它是由 2 块 N 型半导体中间夹着一块 P 型半导体所组成，发射区与基区之间形成的 PN 结
22、称为发射结,而集电区与基区形成的 PN 结称为集电结,三条引线分别称为发射极 e、基极 b 和集电极 c。 当 b 点电位高于 e 点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而 C 点电位高于 b 点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源 Ec 要高于基极电源Ebo。 在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）极基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流 Ie。 由于基
23、区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流 Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源 Eb 重新补给，从而形成了基极电流Ibo。三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。第 7 页2.3.2 三极管的主要参数a. 特征频率 fT:当 f= fT 时,三极管完全失去电流放大功能.如果工作频率大于 fT,电路将不正常工作.b. 工作电压/电流:用这个参数可以指定该管的电压电流使用范围.c. hFE:电流放大倍数.d. VCEO:集电极发射极反向击穿电压,表示
24、临界饱和时的饱和电压.e. PCM:最大允许耗散功率.f. 封装形式：指定该管的外观形状,如果其它参数都正确，封装不同将导致组件无法在电路板上实现2.3.3 三极管的基本放大电路基本放大电路是放大电路的基本结构,是构成一个复杂的放大电路的基本单元。它利用双极型晶体管的输入电流控制输出电流,或场效应晶体管的输入电压来控制输出电流的特性,实现信号的放大。 基本放大电路是由一个晶体管或一个场效应晶体管组成的放大电路。从电路的角度来看,可以将放大电路看作一个双端口网络。放大效应表现在以下方面:1.主要由控制晶体管或场效应晶体管放大电路放大微弱信号,输出信号是电压或电流振幅放大,输出信号的能量得到了加强
25、。图 3 放大电路结构示意图2.4 下面介绍本次设计中使用到的主要电子芯片的性能及参数2.4.1 四 2 输入与非门 CD4011第 8 页(1)当 X=0、Y=0 时，将使两个 NAND 门的输出均为 1，违反触发器的原则，就会禁止使用。如真值表第一列所示。 (2)当 X=0、Y=1 时，由于 X=1 导致 NAND-A 的输出为“1” ，使得 NAND-B 的两个输入端均为“1” ，因此 NAND-B 的输出就会为“0” ，如真值表第二列所示。(3)当 X=1、Y=0 时，由于 Y=0 导致 NAND-B 的输出为“1” ，使得 NAND-1 的两个输入均为 1，因此 NAND-A 的输出
26、就会为“0” ，如真值表第三列所示。 (4)当 X=1、Y=1 时，因为一个 1 不会影响 NAND 门的输出，所以两个 NAND门的输出均处于不改变状态。管脚功能：1A 数据输入端 2A 数据输入端 3A 数据输入端 4A 数据输入端 1B 数据输入端 2B 数据输入端 3B 数据输入端 4B 数据输入端 VDD 电源正 VSS 地 1Y 数据输出端 2Y 数据输出端 3Y 数据输出端 4Y 数据输出端VDD 电压范围：0.5V 18V功耗：双列普通封装 700mW小型封装 500mW工作温度范围：CD4011BM： -55 +125 CD4011BC ：-40 +85 3 设计思路3.1
27、设计方案与论证红外报警器分为主动和被动红外报警、红外报警。方案一:主动红外报警器报警器由发射机和接收机组成，发射机是由电源和光学系统构成,接收机是由光学系统、光电传感器、放大器、信号处理器构成。主动红外报警器是一个红外光束被阻塞报警，红外发射机在激发的发光二极管的激励下,通过红外光束第 9 页调制的波长(在 0.8 0.95 微米)范围,通过平行光发射到光学系统。再由接收器接收,接收方的红外线经光电传感器将光信号转换为信号，再经过处理电路，从而报警器报警。发射机发出的红外线接收器通过安全区域,形成了一个警戒线。在正常情况下,由接收器接收到的光信号是稳定的,当他们入侵警告线,红外光束被阻塞,接收
28、机接收到的红外信号从而变化,这种变化,放大和适当调整后,传送给控制报警信号的控制器。这种主动红外报警器主要应用在边防警卫,十倍以上的距离可以采用被动红外检测。方案二:被动红外报警主要是根据外部红外能量的变化来确定周围是否有人。人体是一个红外体，在环境中要散发大量的红外能量,当人们通过检测区域时,散发红外能量是不同的,通过系统的分析然后报警。恒温的身体,一般约 37 度,它发送的红外波长大约为 10um,人类发射约 10m 红外通过传感器收集来源菲涅尔滤光片增强。热电元件使用红外传感器,该元件接收到人体红外辐射温度的变化将会失去平衡,向外释放电荷,后续电路测试应用后即可产生报警信号。综合上述两种
29、方案,方案一简单、方便、实用、易于实现;方案二是更强大,监测范围精度高,但不容易实现。因此,从各方面考虑，选择方案一还是比较可行而且花费较小的投资就可以实现的。3.2 设计思路图 4 报警器设计思路这个设计思路如上所示。开通电源，红外发射电路发射红外(电子信号转化为光信号),接收电路接收到红外并且转换成电信号。芯片 CD4011 逻辑输出在高电平,电路不报警,当发射管和红外接收管被阻塞,CD4011 逻辑处理输出低电平,从而报警。第 10 页4 系统模块化设计及整合实现模块的重用可以大幅度的降低设计成本,只要模块验证成熟之后,就可以大大增加采购量,直接降低采购和物流成本,生产模块验证成熟之后,
30、可以大大降低由于推出新产品而导致的生产系统上的调整频率,使新产品更容易生产、更新,可以降低生产成本,有很多产品可以采取平台与平台之间互换模块,这样可以降低售后服务成本,有利于企业团队的分工,规范不同团队间的信息接口，进行更为深入的专业化研究和不同模块系统的并行开发。另外抽象平台和模块的建立，可以实现企业组织结构与产品模块结构之间的交互，使并行工程拥有实施的根基，工艺、财务、采购和售后服务可以在产品研发早期就介入产品研发项目；标准规范的模块接口有利于形成产品的供应商规范；有利于产业分工的细化。4.1 各部分模块电路图图 5 红外感应电路模块第 11 页图 6 总电路图电路主要由电源电路、红外发射
31、电路、接收电路、逻辑处理电路和报警电路。VT7,VT8 和相关组件多谐振荡器,值的振荡频率是由 R14、R15,C8,制备过程。振动信号从 VT7 收集器通过基地 R17 VT6 输入,VT6 放大驱动红外发射管信号到外部世界。当对象之间传输管不是和接收管,红外线发射接收信号 D7,VT1,VT2两级放大器,变成一个倍压器整流电路从 VT1 收集器 C4 耦合,形成直流控制电压,VT5 饱和度传导,IC1 8 日销 9 低电平输入,“非”逻辑处理,10 英尺高输出,IC1 3 英尺高输出水平。这高水平通过 R8 IC1 把 13 脚水平,以维持高水平输出 3 英尺,另一种方式继续 VT3,报警
32、电路不工作。当发射管和接收管对象,红外信号传输阻塞,D7 没有收到信号,信号的倍压整流电路输出很低,VT5 是,电路状态变化,IC1 销 12 低,销 3 输出低电平。低电平信号的 R8 IC1 13 英尺到一个较低的水平。如果 12 脚水平为高,但门的关系,只要一个输入较低,产量高,所以输出状态被锁定后,将保持销 3 输出低水平;同时,VT3 饱和传导,报警电路,喇叭会发出警报。这个报警信号产生电路采用一种特殊的音乐集成电路,功率将产生报警音频信号,VT4 功率放大驱动扬声器的发音。解除警报,必须有两个条件:一是正常接收到红外信号,二是 IC1 13 脚必须被迫进入一个高水平的信号。电路的复
33、位按钮打开输入信号使 13 引脚处于高电第 12 页平状态。4.2 电路元器件的规格与材料清单材料清单：序号 标识 元件名称 型号规格数 数量1 R1、9、14、15 电阻 100K 52 R2、 电阻 560 23 R3、4、12 电阻 1.2M 34 R5 电阻 200K 25 R6、13 电阻 10K 36 R7、8、11 电阻 22K 57 R10 电阻 2M 18 C1、C5 电解电容 220uF/25V 29 C3、4、6、7 瓷片电容 103 410 C5、8 电解电容 10uF/16V 211 C9、11 瓷片电容 104 212 C1、2、12 电解电容 10uF/16V 3
34、13 L1 三脚电感 100K 114 Y1 热释电传感器 115 VT2 三极管 9013 116 VT1 三极管 9014 117 LC1 BISS0001 - 118 LC2 报警芯片 - 119 - 拔动开关 - 120 - 电池正极片 - 121 - 电池负极片 - 122 - F2.5*5 自攻丝 - 323 - 5 厘米细线 424 - 菲涅尔透镜 15 系统的安装调试与实物第 13 页5.1 电路的制作与安装如图所示为本设计的印刷电路板。元件均有标识,只需按照以上电路图正确安装,就可以完成整个制作。其中一些组件的安装需要注意以下几点:1 元件安装在严格按照电路板安装,极性元件注
35、意不要装反。2 闹钟铃声音乐集成电路安装 IC3,其振荡电阻 R22 直接安排在 IC3;然后使用电阻器从 IC3 焊针,然后与电路板连接。3 红外发光管和接收管安装时，要留有足够的长度,焊接好后折弯,保持与电路板水平。4 本制作的电源可采用功率不小于 2W，电压为 912V 的变压器。在一些有直流稳压电源的场所，可直接用 912V 的直流电源进行供电。5 报警芯片上焊上一只 100K 的电阻。起到保护芯片的作用，如果不采用这种方式，无法保证芯片长时间运作。6 三脚电感在插件时注意，长脚必须插在标有长脚标识的孔内，电路板焊接完毕后，即可以进行安装。5.2 设备调试的功能1 安装好所有组件，接通
36、电源,电源指示灯亮,用万用表测量电压 C1,正常情况下大约是 5 v。如果不能实现,应该仔细检查下是否把 IC2 反加载,四个整流二极管是否有反安装。2 报警电路调试:IC1 线将 8,9 引脚与地短接,电源打开时,报警电路不能工作。如将 VT3 C,E 极短接，这个时候可以听到报警喇叭的声音,如果没有声音,应该仔细检查音乐电路是否安装错了,扬声器连接是否正确。3 发射机:所有组件安装好后,用 5 v 直流电源供电,用万用表测量 VT7 或 VT8 基极对地电压,如果为负,说明晶振启动,启动电路正常工作。4 红外接收电路调试:8、9 引脚与地上的短接线先不要移除,接通发射机电源,红外管对齐,距
37、离可以近一些,测量 C7 两端电压,正常没阻塞的情况下,电压大于0.6 v;红外线受阻时,电压低于 0.5 v。如果它符合这个规律,说明红外接收电路正常工作,否则再仔细检查这部分电路组件安装防焊,焊缝或焊接等。5 恢复所有电路,然后接通电源,如果报警,按下复位按钮,报警就会停止,逐渐拉开红外对管的距离,注意一定要对齐。为了方便调试,这里的连接线是 50 厘米,第 14 页然后阻挡住红外线,报警器就会开始报警,松开阻挡物,以然报警,按下复位按钮后就会解除报警。如果功能正常,调试完成。5.3 设备功能扩展本设计为红外防盗报警器。因为红外线肉眼是看不见的,但使用过程中发射和接收管必须在同一水平线方可
38、实现上述功能，这一点在调试的过程中一定要注意，如果不在同一水平线或偏离较远都是不能够实现的。为了方便调试的成功,对射管应控制在 50 厘米范围（如果可以解决上述问题的干扰，可以适当的增加这个距离）。基于上述设计,在实际的使用过程中，可以通过加大发射管的功率,选用高增益一体化红外接收头等方法来增加对射距离,这样，本设计就可以被广泛地应用到更多的领域、更多的行业，现在已经应用到行程控制、直径限制、转速检测、气流量控制等各个方面，我相信随着这种技术越来越成熟，将来这种技术会应用到更多的领域。5.4 实物图图 7 部分元件焊接图第 15 页图 8 家用光电开关控制报警器实物图6 设计结论从 2013
39、年 12 月开始构思论文框架到现在 2014 年 5 月份，从最初的收集材料到现在论文的完成，这段时间经历最初的茫然、过程的艰辛和最终的收获，让我深深体会理论和实践的差距，把理论上的知识应用到实践中需要的是更多的融会贯通。从毕业论文的构思开始到现在的这段时间里，我主要完成了以下任务：（1） 使用 Protues 软件画出光电开关报警器的电路图和 PCB 版，可以打样PCB 样版。（2） 整理出整个光电开关所需的元器件，买来元器件在 PCB 样板上用烙铁进行焊接。（3）对焊接好的光电开关报警器进行十几种性能测试，并对主要性能测试进行记录，查看测试结果是否符合国家照明标准。（4）家用光电开关样品成
40、功后进行论文整理，最终定稿。（5）本论文中由于没有买到调光器，所以本光电开关的调光功能没有有效利用好，并在论文中没有突出，有点遗憾。第 16 页以下几点是我在本次设计的体会：（1）在进行论文构思时需要大量参考相关文献，并从中汲取知识、方法，适当的加以运用。（2）此次毕业设计做实物时，由于知识的欠缺花了大量的时间，最终还是完成了实物的设计。（3）通过毕业设计，让我深刻体会到学好专业知识的重要性，此次设计硬件电路主要运用的是模拟电路知识。让我深刻的体会到理论与实践相结合的重要性，开始看似简单的事可能在你真正投入进去去做的时候才会发现是有很多问题需要处理的，最后我在老师和同学的帮助下才得以解决并完成
41、的本次设计。参考文献1 王庆友.光电技术M.北京:电子工业出版社，20052 刘颂豪，李淳飞.光子学技术与应用M.广州：广东科技出版社，20063 黄昆，韩汝琪.半导体物理基础D.北京：科学出版社，19794 秦积荣，光电检测原理及应用M.北京：国防工业出版社，1987 5 曾晓东.光电探测原理D.西安：西安电子科技大学出版社，20046 宋丰华，现代光电器件技术及应用M.北京：国防工业出版社，20047 何兆湘，光电信号处理J.武汉：华中科技大学出版社，2007 8 雷玉堂，安全与光电M.北京：中国公共安全出版社，2006 9 曾光宇，张志伟，张存林.光电检测技术M.北京：清华大学出版社，2
42、005第 17 页10 缪家鼎，龚兆元，辛学耕.光电技术基础J.杭州：浙江大学出版社，1988 11何希才.新型开关电源设计与应用M.科学出版社，2001.12沙占友.新型开关电源的设计与应用M.北京：电子工业出版社，2001.13张萧文.高频电子线路（下册）M.高等教育出版社，2004.12.08.14王大平，傅敏江.开关稳压电源M.西安:西安电子科技大学出版社，1997.15 王雅芳.LED 驱动电路设计与应用M.北京:机械工业出版社，2011.4.致谢首先感谢母校淮南师范学院培育了我大学四年，浓厚的学习氛围，积极奋发的学习信念，让我在这里开始追逐我的梦想。其次本篇论文的写作，要衷心的感谢
43、沈晓波老师无微不至的指导，从本文的选题、任务书的撰写和修改的过程中，无不凝注沈老师的心血和汗水，每当遇到阻碍时，小波老师总会给我提出许多宝贵的意见，使我增长了知识，积累了经验，同时也看到了自己的不足，在此谨向导师致以崇高的敬意和衷心的感谢。沈老师渊博的学识、严谨的治学的态度、敏锐的思路、锲而不舍的精神、第 18 页一丝不苟的工作作风和为人师表的风范是我今后从事工作和学习的标范。在论文完成之际，谨向导师和帮助过我的同学致以衷心的感谢和崇高的敬意。感谢大学四年来，电气学院所有老师对我学习上的帮助和生活上的关怀，正是您们的辛勤工作，才使我得以顺利地完成所有课程。浓浓师恩，终生不忘。由于时间的仓促以及我自身专业水平的情况，整篇论文一定存在着目前尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不甚感激！最后，衷心感谢在百忙之中参加我的论文评阅、评议和答辩的各位老师！
