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文檔簡介

1、廣西科技大學(xué)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目:紅外線倒車?yán)走_(dá)學(xué)院:電氣與信息工程學(xué)院班級:電子Z141學(xué)號:姓名:指導(dǎo)教師:2017一.設(shè)計(jì)目標(biāo)1 .了解紅外線倒車?yán)走_(dá)的工作原理。2 .學(xué)會識讀紅外線倒車?yán)走_(dá)電路原理圖、安裝圖。3 .掌握紅外線倒車?yán)走_(dá)電路安裝及焊接。4 .掌握紅外線倒車?yán)走_(dá)測量和調(diào)試技能。5 .學(xué)會用Multisim軟件仿真電路。2 .項(xiàng)目介紹本紅外線倒車?yán)走_(dá)測距具有電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、電路工作穩(wěn)定的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種測距場合。紅外線倒車?yán)走_(dá)電路由多諧振蕩器電路、紅外線發(fā)射與接收電路、信號放大與電壓比較電路和發(fā)光管顯示電路組成。電路使用紅外發(fā)射管和紅外接收管作為傳感器件

2、,電路的核心元件包括NE555和運(yùn)放LM324NE555構(gòu)成多諧振振蕩電路發(fā)射紅外波信號,LM324主要用來放大紅外接收信號和構(gòu)成電壓比較器電路,發(fā)光二極管用來指示倒車距離范圍。3 .電路原理簡要分析NE555及外圍元件組成多諧振蕩器電路,產(chǎn)生驅(qū)動紅外線發(fā)射管工作的震蕩電壓,驅(qū)動發(fā)射管發(fā)射出紅外線信號。紅外線被物體反射回來后,由紅外線接收管接收并送人LM324的第2腳進(jìn)行放大,放大后的信號經(jīng)U2的第一腳輸出,經(jīng)C3耦合、D1和C2整流濾波后送至U2的三個(gè)比較器的反相輸入端,分別與三個(gè)比較器的同相輸入端的電壓進(jìn)行比較,當(dāng)反相輸入端的電壓高于同相輸入端的電壓時(shí),該比較器輸出低電平,使與其連接的發(fā)光

3、二極管點(diǎn)亮。由發(fā)光二極管點(diǎn)亮的個(gè)數(shù)來指示距離的遠(yuǎn)近。4 .項(xiàng)目實(shí)施1 .紅外線倒車?yán)走_(dá)電路原理圖圖1-1電路原理圖2 .電路核心元件介紹(1)紅外發(fā)射和接收管紅外發(fā)射管也稱紅外線發(fā)射二極管,屬于二極管類。它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成近紅外光(不可見光)并能輻射出去的發(fā)光器件,主要應(yīng)用于各種光電開關(guān)及遙控發(fā)射電路中。紅外線發(fā)射管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近,只是使用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用神化錢(GaA。、神鋁化錢(GaAlAs)等材料,采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹脂封裝。紅外接收管就是將光信號(不可見光)轉(zhuǎn)換成電信號一般是接收、放大、解調(diào)一體頭,紅外信號經(jīng)接收管解調(diào)后,數(shù)據(jù)“0

4、和“1的區(qū)別通常體現(xiàn)在高低電平的時(shí)間長短或信號周期上,單片機(jī)解碼時(shí),通常將接收頭輸出腳連接到單片機(jī)的外部中斷,結(jié)合定時(shí)器判斷外部中斷間隔的時(shí)間從而獲取數(shù)據(jù)。重點(diǎn)是找到數(shù)據(jù)“0與“1間的波形差別。(2)集成電路NE555555集成電路是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件,它性能優(yōu)良,適用范圍很廣,外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器,以及不需外接元件就可組成施密特觸發(fā)器。因此555集成塊被廣泛應(yīng)用于脈沖波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制等方面。圖1-2555集成電路引腳排列和實(shí)物圖(1)接地GND地線,通常被連接到電路共同接地。(2)觸發(fā)TRIGGER這個(gè)腳位是觸發(fā)

5、NE555使其啟動它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3Vcc,下緣須低于1/3Vcc(3)輸出OUTPUT當(dāng)時(shí)間周期開始555的輸出輸出腳位,移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約200mA。(4)重置RESET一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位,它通常被接到正電源或忽略不用。(5)控制CONTROLVOLTAG這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器在振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。(6)重置鎖定THRESHOLD重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從1/3Vcc電壓

6、以下移至2/3Vcc以上時(shí)啟動這個(gè)動作。(7)放電DISCHARGE和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力,當(dāng)輸出為ON寸為LOW/對地為低阻抗,當(dāng)輸出為OFF時(shí)為HIGH,對地為高阻抗。(8)電源Vcc:這是555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是+4.5+16。555集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器,電路的前半部分由555組成的多揩振蕩器,具體電路圖如圖所示,為方便分析電路工作過程,圖展示555集成塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。Jj*一改一RIh圖1-4多諧振蕩波形圖圖6-9-4為工作波形圖。圖6-9-3首先將定R1、R2、C1充放電回路。充電回路為R1、R2、圖1-3555多諧振蕩電路用555定時(shí)器構(gòu)成

7、的多諧振蕩器如圖6-9-3所示,時(shí)器2、6腳相接而構(gòu)成施密特形式,再通過7腳接入C,放電回路為C1、R2、放電管TD(集成塊內(nèi)部,充放電電壓uc的閥值電平為2/3VCC和1/3VCC,在定時(shí)器的輸出端3腳得到矩形波振蕩周期為:T=0.7(R1+2R2)C。(3)集成運(yùn)算放大器LM324LM324系列器件帶有差動輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比,它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下,靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源,因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號

8、來表示,它有5個(gè)引出腳,其中“+”、“-”為兩個(gè)信號輸入端,“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端,“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號輸入端中,Vi-(-)為反相輸入端,表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反;Vi+(+)為同相輸入端,表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324具有以下特點(diǎn):短路保護(hù)輸出;真差動輸入級;可單電源工作:3V-32V;低偏置電流:最大100mA每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器;具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ埽还材7秶鷶U(kuò)展到負(fù)電源。輸出1回埔出4一回回vccZ?veegm可.輸入3回輸出3圖1-5LM324內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.元器件清單元件序列參數(shù)元件序列參數(shù)元件序列參數(shù)C11uFR41k

9、QR14200QC21uFR51kQR1530kQC310uFR61kQR1630kQC40.1uFR71kQR181kQC5100uFR82.2kQR1910kQC60.01uFR9200QD5發(fā)光二極管C720pFR101k5D6發(fā)光二極管D11N4148R12200QD7發(fā)光二極管D21N4148R13200QU1LM324NR11kQRP150kQU2NE555R210kQRP220kQD3紅外發(fā)射管R310kQD4紅外接收管4.電路安裝要求1)電路安裝、元件焊接前,先認(rèn)真分析原理圖和元器件,找到相關(guān)元器件在電路板上一一對應(yīng)的位置。2)元件安裝、焊接請遵照從小到大,從低到高的原則來進(jìn)行

10、。3)電阻插裝焊接,電阻元件較多,要區(qū)別不同阻值的電阻,不要相互混淆,色環(huán)朝向保持一致,緊貼電路板插裝焊接。4)有極性元件如電解電容,焊接前請先判斷極性,確認(rèn)無誤后再焊接。5)紅外發(fā)射管、紅外接收管在焊接前請先判斷自身極性,確認(rèn)無誤后再焊接。6)雙列直插式集成塊,先焊接底座,再安裝集成塊。5 .電路調(diào)試(1) .電路安裝完成后,可用萬用表檢測電路是否連通,有無虛焊,檢查電路安裝無誤后,接通9V電源,觀察電路有無異樣(如元件發(fā)熱等)。如果正常,使用調(diào)試工具調(diào)整電路相關(guān)元件。(2) .Rp1調(diào)節(jié)反射距離,Rp2調(diào)節(jié)靈敏度,建議通過調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)30cm時(shí)一盞燈亮,20cm時(shí)二盞燈亮,10cm時(shí)三盞燈亮。

11、傳感器上方用白紙遮擋,對紅外波的反射效果最好。(3) .最終的效果是當(dāng)傳感器上方遮擋物不同距離時(shí),顯示的LED數(shù)量不同,距離越近時(shí),發(fā)光二極管亮的越多,無遮擋物時(shí)則不亮,即模擬一簡易倒車?yán)走_(dá)電路。6 .紅外線倒車?yán)走_(dá)實(shí)物圖1.一盞燈亮(30cm左右)2.兩盞燈亮(20cm左右)3.三盞燈亮(10cm左右)六.仿真及其結(jié)果1.仿真電路圖vcc100%2.9.0VUMM324AIAW47knIIMA-皿m1吸口IkQ555miMER(RATEWVteh10kDR6*MA1RW50kDRU2000XFG123at|Key=A20pF324AOR17iikaR1320DD1W4146LED1鹿溪SLED4RU-C3500=g"K立產(chǎn)AHILED32BLM324ADU2D仿真結(jié)果及其分析LM324AD兩盞燈亮一盞燈亮8。%W%三盞燈亮7口仿真結(jié)果分析:當(dāng)調(diào)節(jié)信號發(fā)生器時(shí),仿真結(jié)果為一盞led燈亮、兩盞led燈亮、三盞led燈亮。直流電壓通過多諧振蕩器電路、紅外線發(fā)射與接收電路、信號放大與電壓比較電路和發(fā)光管顯示電路,然后通過改變電位器的阻值來達(dá)到調(diào)節(jié)反射距離和靈敏度,使電路達(dá)到可以在一定范圍內(nèi)測量倒車距離范圍,通過仿真結(jié)果可以看出設(shè)計(jì)的電路基本上是成功的,但是仍有誤差存在,

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