遮挡式红外声光报警装置和光电计数器的设计

北京化工大学北方学院课程设计报告课程名称电子线路设计设计题目遮挡式红外声光报警装置和光电计数器的设计专业班级学号姓名指导教师设计时间实习目的：1．掌握电烙铁的正确使用方法，熟悉手工常用工具的使用及其维护与修理。2．熟悉控制电路板设计的步骤和方法及工艺流程，能够根据电路原理图、电器元器件实物，设计并制作控制电路板。3．基本掌握电路的连接方法，能够独立的完成简单电路的连接。4．了解电器元件的连接、调试与维修方法。5．熟悉常用电器元件的类别、型号、规格、性能及其使用范围。6．能够正确识别和选用常用的电器元件，并且能够熟练使用数字万用表。7.掌握安全用电的正确操作，养成规范操作的习惯和安全用电的意识，培养动手能力及严谨的工作作风。8.培养实践动手能力，了解电子产品的装配过程。9.学会读电路图，熟悉电子元器件符号的识别，实物的焊接和电路的调试。实习内容：1．观看关于实习的录像，从总体把握实习，明确实习的目的和意义；讲解电器元件的类别、型号、使用范围和方法以及如何正确选择元器件。2．讲解控制电路的设计要求、方法和设计原理。3．分发与清点工具；讲解如何使用工具测试元器件；讲解线路连接的操作方法和注意事项。4．组装、连接、控制电路。5．对电路进行测试。6．拆解控制电路、收拾桌面地面，打扫卫生。一.对电工操作的认识1）安全用电：1>用电常识。2>人的安全电压是不高于36伏。

3>功率大的用电器一定要接地线。4>有人触电时不能用身体拉他，应立刻关掉总开关，然后用干燥的木棒或竹竿将人和电线分开。5>下雷雨时，不使用收音机、录像机、电视机、且拔出电源插头，拔出电视机天线插头。6>不用湿手扳开关，插入或拔出插头。7>禁止用铜丝代替保险丝。2)对焊接技术的了解：1>金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。2>焊接步骤五步法：步骤一：准备施焊；左手拿焊丝，右手握烙铁，进入备焊状态。要求烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物。步骤二：加热焊件；烙铁头靠在两焊件的连接处，加热整个焊件全体，时间大约为1～2s。对于在印制板上焊接元器件来说，要注意使烙铁头同时接触两个被焊接物。导线与接线柱、元器件引线与焊盘要同时均匀受热。步骤三：送入焊丝；焊件的焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件。注意：不要把焊锡丝送到烙铁头上！步骤四：移开焊丝；当焊丝熔化一定量后，立即向左上45°方向移开焊丝。步骤五：移开烙铁；焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上45°方向移开烙铁，结束焊接。从第三步开始到第五步结束，时间大约也是1～2s。（1）电阻器焊接按图将电阻器装入规定位置。要求字向一致，标记向上。装完同一种规格后再装另一种规格，尽量使电阻器的高低一致。焊完后将露在印制电路板表面多余引脚齐根剪去。（2）电容器焊接将电容器按图装入规定位置，并注意有极性电容器其“＋”与“－”极不能接错，电容器上的标记方向要易看可见。（3）二极管的焊接二极管焊接要注意以下几点：第一，注意阳极阴极的极性，不能装错；第二，型号标记要易看可见；第三，焊接立式二极管时，对最短引线焊接时间不能超过2s。（4）三极管焊接注意e、b、c三引线位置插接正确；焊接时间尽可能短，焊接时用镊子夹住引线脚，以利散热。焊接大功率三极管时，若需加装散热片，应将接触面平整、打磨光滑后再紧固，若要求加垫绝缘薄膜时，切勿忘记加薄膜。3）对集成电路设计流程的了解：先功能分析；再调试；布线；焊接；整体调试。4）辨认测量：(1)学会了怎样利用色环来读电阻，然后用万用表来验证读数和实际情况是否一致，再将电阻别在纸上，标上数据，以提高下一步的焊接速度；<1>直标法：直标法是指用阿拉伯数字和单位符号在电阻器的表面直接标出标称阻值，用百分数表示允许误差。其优点是直观，易于判读。<2>文字符号：文字符号法是指用阿拉伯数字和字母符号两者按一定规律的组合来表示标称阻值，允许误差也用文字符号表示，其优点是读识方便、美观。文字符号法规定，用于表示阻值时，字母符号Ω（R），K，M，G，T之前的数字表示阻值的整数值，其后的数字表示阻值的小数值，字母符号表示阻值的倍率。如0.1Ω标为Ω1；3.6Ω标为3Ω6；3.3KΩ标为3K3；2.7MΩ标为2M7等。<3>色标法：用色环、色点或色带在电阻器表面标出标称阻值和允许误差，它具有标记清晰，从多角度都能看到的特点。小功率的电阻器多数情况下用色环表示，特别是0.5W以下的碳膜和金属膜电阻器就更为普遍，在色环标注中，电阻值的单位一律是采用欧姆（Ω）。<4>数码标志法:用三位数码表示电阻的阻值。其中前两位表示两位有效数字，第三位数字N表示应乘以的倍率，即把前两位数乘以10的N次方，阻值小于100Ω时直接用两位数标志。读出单位都是Ω，≥1000Ω时应化为KΩ，≥1000KΩ时应化为MΩ。(2)学会了怎样测量二极管及怎样辨认二极管的“+”，“—”极；<1>普通二极管的检测（包括检波二极管、整流二极管、阻尼二极管、开关二极管、续流二极管）是由一个PN结构成的半导体器件，具有单向导电特性。通过用万用表检测其正、反向电阻值，可以判别出二极管的电极，还可估测出二极管是否损坏。=1\*romani)极性的判别将万用表置于R×100档或R×1k档，两表笔分别接二极管的两个电极，测出一个结果后，对调两表笔，再测出一个结果。两次测量的结果中，有一次测量出的阻值较大（为反向电阻），一次测量出的阻值较小（为正向电阻）。在阻值较小的一次测量中，黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。=2\*romanii)单负导电性能的检测及好坏的判断通常，锗材料二极管的正向电阻值为1kΩ左右，反向电阻值为300左右。硅材料二极管的电阻值为5kΩ左右，反向电阻值为∞（无穷大）。正向电阻越小越好，反向电阻越大越好。正、反向电阻值相差越悬殊，说明二极管的单向导电特性越好。若测得二极管的正、反向电阻值均接近0或阻值较小，则说明该二极管内部已击穿短路或漏电损坏。若测得二极管的正、反向电阻值均为无穷大，则说明该二极管已开路损坏。<2>发光二极管的检测=1\*romani)正、负极的判别将发光二极管放在一个光源下，观察两个金属片的大小，通常金属片大的一端为负极，金属片小的一端为正极。=2\*romanii)性能好坏的判断用万用表R×10k档，测量发光二极管的正、反向电阻值。正常时，正向电阻值（黑表笔接正极时）约为10~20kΩ，反向电阻值为250kΩ~∞（无穷大）。较高灵敏度的发光二极管，在测量正向电阻值时，管内会发微光。若用万用表R×1k档测量发光二极管的正、反向电阻值，则会发现其正、反向电阻值均接近∞（无穷大），这是因为发光二极管的正向压降大于1.6V（高于万用表R×1k档内电池的电压值1.5V）的缘故。(3)学会了怎样利用万用表测量三极管的放大倍数，怎样辨认三极管的“b”,“e”,“c”的三个管脚；(4)学会了电容的辨认及读数，“╫”表示元片电容，不分“+”、“—”极“┥┣+”表示电解电容（注意：电解电容的长脚为“+”，短脚为“—”）。<1>直接标注法（直标法）即在其壳体上标注电容的容量值，一般用于容量大的电容。误差分为五级，即00、0、I、II、III级。用来表示±1%、±2%、±5%、±10%、±20%。如果不标注误差，则误差为±20%。=1\*romani)数字+单位例如47pF标注为47p，10nF标注为10n，100µF标注为100µF。=2\*romanii)用单位代替小数点例如2.2µF标注为2µ2，2.2pF标注为2p2，2.2nF标注为2n2等=3\*romaniii)数字前边加R用来表示零点几微法的电容例如0.47微法的电容标注为R47，0.22微法的电容标注为R22。=4\*romaniv)用数字直接标注电容的容量可分两种情况：①不带小数点的整数的标注，单位为pF；②带小数点的数标注，单位为µF。例如5100pF电容标注为5100，51pF的电容标注为51；0.047µF的电容标注为0.047，0.01µF的电容标注为0.01等。<2>三位数字间接标注法用三位数字来表示电容容量也比较常见，特别在容量为1微法以下的电容。三位数字不直接代表电容的容量，其单位为pF，电容后面常用字母表示误差。第一、第二位为基数，第三位为倍率，电容值=基数×倍率，例如标注为104的电容，其容量为10×104=100000pF，即0.1µF。5）调试与检测：调试是一个艰难而又需要耐心的任务，但是它的目的和意义是十分重大的。通过对所焊接电路的检测与调试，了解一般电子产品的生产调试过程，初步学习调试电子产品的方法，培养检测能力及一丝不苟的科学作风。首先要检查焊接的地方是否使电路板损坏，检查个各电阻阻值是否同图纸相同，各个二极管、三极管是否有极性焊错、线路连接错误以及是否有电路板线条断线或短路，焊接时有无焊接造成的短路现象，电源的引出线的正负极是否正确。其次，要通电检测，在通电状态下，调节相关电阻，如果调节失败，再重新调回带原来的位置。在整个过程中我们一定要有耐心，做每一个步骤都要认真仔细。焊接技巧：1、先上松香，然后上焊锡，焊点圆润漂亮2、焊锡用量应适中，过多可能导致短路，过少又可能不牢固。3、在将要离开焊点时，快速的将电烙铁往回带一下，后迅速离开焊点，这样焊出的焊点既光亮，圆滑，又不出毛刺。4、焊接时间不易过长，否则容易烫坏原件，必要时可用镊子夹住管脚帮助散热。制作及调试过程：安装时尽可能使元器件平行排列，这样不但美观，而且装焊容易，可减少焊接时间。经调试出现问题后，应通过仔细阅读电气原理图和电子线路图来进行检测和检修，看是否有虚焊、短路或者线路连接错误的地方，反复检查直到成功为止。注意事项：1、要熟悉所焊印制电路板的装配图，并按图纸配料，检查元器件型号、规格及数量是否符合图纸要求，并做好装配前元器件引线成型等准备工作。2、焊接顺序元器件装焊顺序依次为：电阻器、电容器、二极管、三极管、集成电路、大功率管，其它元器件为先小后大。3、对元器件焊接应注意的问题遮挡式红外声光控制报警装置设计任务二极管发射端与接收端有障碍物时电路报警,发光二极管点亮，蜂鸣器发声。元器件列表元件型号数目滑动变阻器1个二极管D1SE3031个二极管D2PH2021个二极管D3IN41481个二极管D4LED1个NE5551个继电器1个三极管90132个100KΩ电阻1个56KΩ电阻1个2KΩ电阻1个7.5KΩ电阻1个BUZZER1个电容1个工作原理遮挡式红外线声光控制电路图：电路分析：NE555是一块运放集成电路。Q1三极管用于对D2信号进行放大,而Q2用于对输出触发信号进行放大。RP电位器对红外信号的灵敏度进行调节。开关K为继电器,与输出的触发信号联动,有触发信号开关K即闭合,BUZZER发声NE555介绍；1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V。一般用5V。3脚：输出端V。2脚：低触发端6脚：TH高触发端4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。555引脚图5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。555引脚图7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电注意事项实现数字显示式光电计数器的功能，当用遮挡物挡住一下，它就自动计数一个，按一下复位就清零。可实现0～99的计数显示。元件型号数目LED数码管2个CD40110芯片2个TCRT50001个NE5551个按钮式开关1个510Ω电阻14个200Ω电阻1个20KΩ电阻1个10KΩ电阻1个0.1uF电容1个CD40110CD40110计数集成电路运用该电路能完成十进制的加法、减法、进位、借位等计数功能，并能直接驱动小型七段LED数码管，其逻辑功能见图。R为清零端，R=1时，计数器复位，CP为时钟端(CPU为加法计数时钟，CPO为减法计数时钟)，QCO输出进位脉冲，QBO输出借位脉冲，TE为触发器使能端，TE=0时，计数器工作，TE=1时，计数器处于禁止状态，LE为锁存控制端。七段数码管器件为小型LED共阴极数码，CD40110与它配套使用可直接驱动显示。CD40110计数为十进制加计数器，逢十时自QCO端输出进位脉冲，送至下一个相同计数器CPu端(9脚)将继续累加(即为十位数)，由555电路组成脉冲发生器，3脚VO端输出连续脉冲加至CD40110加法输入端，调整RP，可改变脉冲速度。集成电路CD40110是可逆计数器。CD40110集计数、译码、锁存、驱动为一体的电路中VCC,VSS为电源端；a-g为数码笔段输出端；CPU为加计数脉冲输入端；CPD为减计数脉冲输入端；MP为清零端，高电平时计数器清零；QCO为进位脉冲输出端，作加法计数时，每当计数满10后输出一个进位脉冲；QBO为借位脉冲输出端，作减法计数时，每当计数满10后输出一个借位脉冲；TE为触发器控制端，TE=0时计数器工作，TE=1时计数器处于禁止状态，不计数；LE为锁存控制端，当LE=0时正常显示，LE=1时显示数被锁定。CD40110引脚图CD40110引脚图数码管显示的数码均是由七个发光二极管构成的。每段上加上合适的电压，该段就点亮。我们在这个电路中用的是共阴型，共阴型就是七个发光管的负极都连在一起，作为一条引线。光电开关红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光波是380-780nm，发射波长为780nm-1nm的长射线称为红外线，根据光电开关在检测物体时，发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同，看分为漫反射式，镜放射式，对射式等。输出形式：分npn二线，npn三线，npn四线，pnp二线，pnp三线，pnp四线，AC二线，AC无线。有槽型还有漫反射型光电开关。光电开光工作原理在这个电路中我们用到的是漫反射光电开关，是一种集成发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过是，将光电开关发射的足够量的光线放射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高是，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。电路原理电路主要从电源输入端输入5V的电压，连接漫反射光电开关，当有被检测物体经过的时，将光电开关发射器发射的足够量的光反射到接收器，二极管导通，三极管导通，集电极输出低电平。当有物体通过红外发光二极管和接收管之间，光线被挡住，三极管截止，集电极输出高电平，故当有物体通过时，便在集电极上输出一个高电平，经过555时基电路，555电路有开关信号形成计数脉冲CP给CD40110，CD40110计数集成电路能完成十进制的加法、减法、进位、借位等计数功能，并能直接驱动小型七段LED数码管，第一个LED数码管通过10脚进位给第二个LED数码管，形成两位计数器，由此形成两位的光电数字显示电路。实验调试首先在电源输入端输入5V电压，然后用遮挡物挡住开关一下，555就开始输出方波脉冲，电路开始计数。在调试中，我们遇到了以下几个问题：①接通电源后，数字显示管总是多亮了一个灯；②接通电源后，挡住光电开关，但是数字显示管不会计数；解决方案：检查电路，查看电路是否有引脚接通的现象，用万用表检查是否有引脚接通。光电开关可能正负极接反了，安装时要求发光管与接收管正对，接入电源电压可能太小，调节电源电压。结论红外声光报警器结论：当有东西遮挡了红外线发射器时，报警器会响，发光二极管会亮。光控计数器分析及结论：1.对于光控电路中，由光敏电阻控制的555定时器这部分电路，电路的接线虽然简单，但想得到正确的输出结果却比较难。我做这个实验时就反复检查了好多遍，最后才得到正确的输出结果。正确的结果是：电路接好后，进行测试，一开始指示灯不亮，当你用手去遮住光敏电阻时，指示灯亮。2.对每个芯片的引脚编号要辨别清楚，这样方便你连线。对于每个芯片都要接电源和地，保证他们每个能够正常工作。3.对每个芯片的功能也要很熟悉，这样方便你检查。当计数器不能正常计数时，你首先可以检查一下那些与非门接线是否正确，其次检查单加减计数器的连线是否正确。若你对其功能不了解，你很难检测哪里出错误。4.对于显示器，分别要接500欧电阻进行保护作用，若不接有可能烧坏显示器。5.在接线过程中，每接好一部分电路，就要对这部分的电路进行测试，若测试结果正确，然后进行其余部分电路的连接和测试。若不正确，则检查电路，进行调试直至结果正确为止。而不要把整个电路连接好，再进行测试，这样做不易检查出错误。6.最后我只想说的是做这个实验一定要细心和有耐心，能坚持，做这个实验难免会有好多错误导致最后做不出来，达不到预期的结果，这个时候就必须要坚持住，检查每个芯片和元器件的工作情况，特别是做了几次还没搞好的就更是这种情况了。做