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模电课程设计--简易红外发射接收装置doc

归档日期:07-14       文本归类:击发机构      文章编辑:爱尚语录

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  《低频电子线路》课程设计 题 目: 设计红外控制5 学 院: 物理与电子技术学院 专 业: 电子信息工程 班 级: 班级学号: 姓 名: 指导教师: 完成日期: 年 月 日 红外控制 摘要: 红外控制的设计总体思路,包括NE555的介绍还有它所产生的震荡电路,以及红外接收,红外发射装置的辨别与使用。以及实验过程中所要注意的事项一一列举在报告之中。 关键字: NE555 震荡电路 红外的接收与发射 信号输出 1设计内容及要求: 设计一个红外控制装置,要求用NE555震荡电路产生大约38KHz到40KHz信号电压,通过红外发射信号,并由红外接收放大信号,最后从LED的亮灭体现控制。并且完成从设计电路图,电脑绘制PCB图,转印,腐蚀,打孔,焊接到最后调试的全过程。掌握基本的电子设计基础,培养动手能力。 2设计信号流程方向: 2.1原理图: 2.2 PCB图: 2.3NE555震荡频率及周期的计算: 震荡周期:T=0.7*(R1+2R2)C 震荡频率:f=1.43/(R1+2R2)C 2.4工作原理: 由图可见,振荡频率由C1、R2、C2与R3决定,当按下发射开关SB时,电路立即起振,串联在电极回路里的红外发光二极管LED就发出一束受振荡频率调制的红外光脉冲,使接收器产生动作3.4NE555集成块的管脚图及作用: NE555的工作表 输入信号组合 输出及三极管状态 RD Vi1(6端输入信号) Vi2(6端输入信号) V0(输出电压) T的状态 0 × × 低电平 导通 1 不变 不变 1 高电平(不定) 截止 1 高电平 截止 1 低电平 导通 如图是NE555的外形封装图它的内部功能原理框图, NE555的内部中心电路是三极管Q15和Q17加正反馈组成的RS触发器。输入控制端有直接复位Reset端,通过比较器A1,复位控制端的TH、比较器A2置位控制的T。输出端为F,另外还有集电极开路的放电管DIS。它们控制的优先权是R、T、TH。 单稳类电路 作用:定延时,消抖动,分(倍)频,脉冲输出,速率检测等。 双稳类电路 作用:比较器,锁存器,反相器,方波输出及整形等。 无稳类电路 作用:方波输出 ,电源变换,音响报警,玩具,电控测量,定时等。 第一种是直接反馈型,振荡电阻是连在输出端VO的。第二种是间接反馈型,振荡电阻是连在电源VCC上的。其中应用最广的。是方波振荡电路。是占空比可调的脉冲振荡电路,功能相同而电路结构略有不同第三种是压控振荡器。由于电路变化形式很复杂,为简单起见,只分成最简单的形式和带辅助器件无稳电路的输入端一般都有两个振荡电阻和一个振荡电容。只有一个振荡电阻的可以认为是特例。真值表:Y=A Input输入 output输出 A Y L H H L 图1 引脚功能 极限参数: Supply Voltage 电源电压 7V Input Voltage输入电压 7V Operating Free Air Temperature Range自由空气温度范围 0 to +70℃ Storage Temperature Range储存温度范围 -65 to +150℃ 3.6红外的介绍 红外线遥控器在家用电器和工业控制系统中已得到广泛应用,了解他们的工作原理和性能、进一步自制红外遥控系统,也并非难事。 1.红外线的特点 ????? 人的眼睛能看到的可见光,若按波长排列,依次(从长到短)为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,如图1所示。 ?????????? 由图可见,红光的波长范围为0.62μm~0.76μm,比红光波长还长的光叫红外线μm之间的近红外线来传送控制信号的。红外线的特点是不干扰其他电器设备工作,也不会影响周边环境。电路调试简单,若对发射信号进行编码,可实现多路红外遥控功能。 2.红外线发射和接收 人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管,它发出的是红外线所示。 常用的红外发光二极管发出的红外线nm左右,外形与普通φ5mm发光二极管相同,只是颜色不同。一般有透明、黑色和深蓝色等三种。判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。单只红外发光二极管的发射功率约100mW。红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定,而业余条件下,只能凭经验用拉距法进行粗略判定。接收电路的红外接收管是一种光敏二极管,使用时要给红外接收二极管加反向偏压,它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小,红外接收二极管收到的信号较弱,所以接收端就要增加高增益放大电路。然而现在不论是业余制作或正式的产品,大都采用成品的一体化接收头,如图3所示。红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块,性能稳定、可靠。所以,有了一体化接收头,人们不再制作接收放大电路,这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高。图5-8 是常用两种红外接收头的外形,均有三只引脚,即电源正VDD、电源负(GND)和数据输出(Out)。接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同,图3列出了因接收头的外形不同而引脚的区别。 红外接收头的主要参数如下: 工作电压:4.8~5.3V 工作电流:1.7~2.7mA 接收频率:38kHz峰值波长:980nm 静态输出:高电平 输出低电平:≤0.4V 输出高电平:接近工作电压图5-9 是目前所有红外遥控器发射电路的功能组成,其中的编码器即调制信号,按遥控器用途的编码方式可以很简单、也可以很复杂。例如用于电视机、VCD、DVD和组合音响的遥控发射的编码器,因其控制功能多达50种以上,此时的编码器均采用专用的红外线编码协议进行严格的编程,然而对控制功能少的红外遥控器,其编码器是简单而灵活。前者编码器是由生产厂家的专业人员按红外遥控协议进行编码,而后者适用于一般电子技术人员和电子爱好者的编码。图4中的38kHz振荡器即载波信号比较简单,但专业用的和业余用的也有区别,专业用的振荡器采用了晶振,而后者一般是RC振荡器。例如彩电红外遥控器上的发射端用了455kHz的晶振,是经过整数分频的,分频系数为12,即455kHz÷12=37.9kHz。当然也有一些工业用的遥控系统,采用36kHz、40kHz或56kHz等的载波信号。因红外遥控器的控制距离约10米远,要达到这个指标,其发射的载波频率(38kHz)要求十分稳定,而非专业用的RC(38kHz)载波频率稳定性差,往往偏离38kHz甚至很远,这就大大缩短了遥控器的控制距离。因晶振频率十分稳定,所以专业厂家的遥控器全部采用晶振的38kHz作遥控器的载波发送信号。编码器的编码信号对38kHz的载波信号进行调制,再经红外发射管D向空间发送信号供遥控接收端一体化接收头接收、解调输出、再作处理。利用红外线的特点,可以制作多路遥控器。在遥控发射电路中,有两种电路,即编码器和38kHz载波信号发生器。在不需要多路控制的应用电路中,可以使用常规集成电路组成路数不多的红外遥控发射和接收电路,该电路无需使用较复杂的专用编译码器,因此制作容易。 1.频分制编码的遥控发射器 在红外发射端利用专用(彩电、VCD、DVD等)的红外编码通讯协议作编码器,对一般电子技术人员或业余爱好者来说,是难于实现的,但对路数不多的遥控发射电路,可以采用频分制的方法制作编码器,而对一路的遥控电路,还可以不用编码器,直接发射38kHz红外信号,即可达到控制的目的。2.遥控接收解调电路为红外接收解调控制电路 IC2是LM567。LM567是一种锁相环集成电路,采用8脚双列直插塑封装,工作电压为+4.75~+9V,工作频率从直流到500kHz,静态电流约8mA。⑧脚为输出端,静态时为高电平,是由内部的集电极开路的三极管构成,允许最大灌电流为100mA。3. 频分制多路控制器?可以实现多路遥控器,即在发射端,将ICl组成的低频振荡器,其电路模式不变,只改变电阻R2,即可构成若干种R组成的多个频率不同的低频振荡器(即编码),利用微动开关转接,38kHz的载波电路共用;在接收电路中,一体化红外接收头共用,再设置与接收端编码器相同个数的LM567锁相器和后级锁相驱动控制电路,各锁相环的振荡频率与各编码器的低频编码信号的频率对应相等。这样发射端按压不同的按钮,载波信号接入不同频率编码的调制信号时,在接收端,各对应的LM567的脚的电平会发生变化,从而形成多路控制信号。上述所述的工作方式,称为频分制的编码方式。这种频分制工作方式,其优点是可实现多路控制,但缺点是电路复杂,对于路数不多的控制电路,因电路工作原理简单,对一般电子技术人员仍然是有用的。?? 作定量测量时,应先将示波器通电预热10分钟以上,使机中各元件在热稳定状态下工作,否则由于机内元件温度处于上升过程,影响测量结果。通常示波器的灵敏度都是指它的最大灵敏度。Y输入调节在不同位置,对应的灵敏度不同。因此,一经核准,Y输入调节就不能再动。为了保护荧光屏,测量时应加扫描信号,使形成扫描线,避免亮点长时间集中在一点。示波器Y输入和X输入端的阻抗一般很大(1兆欧/40皮法),在它的输入电路中几乎不形成电流,因此用示波器能够对微弱信号电压进行测量,这是它的优点。示波器也可以测量电流,把一个小电阻串联在待测电路中(或利用电路中的已知电阻),测出它两端的电压,利用欧姆定律算出电路中的电流。 PCB版时,我们应考虑散热问题,各个元件之间的布局也应该合理,不然会影响电路板的安装及散热问题。同时要加宽地线和电源线以减少干扰信号对工作电路的影响。加深了对电路的分析能力;掌握了常用电子器件的类型和特征;学会电子电路的焊接、安装和调试;动手能力大大增强。同时学会了自己解决问题的方法。培养了自己解决问题的能力;提高了严肃认真的工作作风和严谨的科学作风。 7系统使用原件列表: 7.1电阻: 1K电阻一个, 4.7K电阻一个, 25欧姆电阻一个, 100K电阻3个, 10K电阻一个, 22K电阻一个, 30K电阻一个, 620K电阻一个, 470欧姆电阻一个, 5K滑动变阻器一个。 7.2电容: 4.7nF无极性电容一个, 0.01uF无极性电容两个, 1uF电解电容电容一个, 0.1uF无极性电容一个, 100uF电解电容一个 7.3二极管: 普通二极管一个, LED二极管一个, 红外发射二极管一个, 红外接收二极管一个 7.4集成块: NE555集成块两个,十四管脚六反相器一个 7.5四角按钮开关一个。 此外,在电路板调试过程中,还用到示波器,5V直流电源,万用表。 8参考文献 [1] 康华光.电子技术基础模拟部分.第五版.高等教育出版社.2006年1月 [2] 康华光.电子技术基础数字部分.第五版.高等教育出版社.2006年1月 [3] 电子线]门宏,怎样看电子电路图 9收获体会: 通过这次课程设计,让我学会了很多在课堂上学不到的东西。原来在课堂上只是学理论的东西,实际操作是零基础。而这次试验后有了最基本的动手能力。 从画PCB开始,把我原来所学的计算机辅助设计用上了,让我体会到了所学的软件在实际中是如何应用的。 转印腐蚀打孔,这个每一步都需要精细的完成过程我也一一走过。在焊接的时候还真遇到不少的麻烦。首先是二级管的正负不能确定,通过网上查找和询问同学找到知道了如何确定正负的方法。 再有就是焊接集成块的时候,由于焊盘相邻比较近,焊锡很容易碰到一起形成短路,所以每一次都倍加小心。最后一个难题就是,调试电路,这个实验要求产生一个大约是38KHz的方波,因为NE555在产生信号时如果没经过放大信号很微弱,用示波器观察比较麻烦,应该接在放大后的输出端,这是看的比较清晰。 还有就是后续的报告的完成,在网上和图书馆查阅了大量资料让我受益匪浅我懂得了理论和实践相结合的重要性,只有理论知识是不够的,只有把自己所学的理论和实践相结合起来,才能够真正掌握知识,从而提高自己的实践动手能力和独立思考能力。也使我知道无论做任何工作都要具有良好的专业素质,以后遇事不要浮躁,做事要严肃认真细心。作为电子系学生,我们要养成仔细严谨的工作与科学作风,容不得半点马虎,一个元件的接错可能导致很大的错误,通过学习,我们能够更好的了解自己的不足,了解关于课程设计应注意的方方面面,能够为我们以后的继续学累一笔宝贵的财富。相信这次实验是我们学的不仅仅是这么多,我们的收获远远不止如此~希望以后会有这样的机会。 记得开始接触模电时,既兴奋期待又难免紧张,从二极管到三极管,再到各含三极管的加减法微分积分电路。感觉到几个三极管组合就能产生如此多的变化,真的很神奇。在接触数电以后更是感受到三极管电路的无所不在,集成芯片成为应用的主体。每次做模电数电实验面对电路箱以及各三极管集成电路时都很激动,觉得是对知识的巩固和动手能力的提高。 这次课程设计带来最大的体验就是真实和压力。不仅整合了以前所学知识,而且对动手能力有很高的要求。训练了学生自主学习的能力,锻炼了创新思维。并且对以后的毕业论文撰写打下了基础。一次课程设计早已不再是当初用好玩可以形容的了,感觉一路下来受益颇多。由衷的感谢老师的指导。期待以后还能再次进行此类课程设计。 11 NE555 震荡电路 产生信号电压通过红外发射出去 通过红外接收进来经过多级负反馈放大器放大信号 通过NE555稳定信号并由LED输出信号 GND VCC TRI DIS OUT THR RES CON

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