畢業(yè)論文---光電保護(hù)控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)</p><p>　　題 目： 光電保護(hù)控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) </p><p>　　指導(dǎo)者： </p><p>　　評(píng)閱者： </p><

2、p>　　Optical Design and Implementation of Protection and Control</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，防盜成了人們?cè)絹碓疥P(guān)心的問題。鐵門鐵窗等已經(jīng)不能給人們帶來太多的安全感，社會(huì)對(duì)報(bào)警器材的需求日益迫切。智能防盜系統(tǒng)，是以保障安全為目的建立起來的技術(shù)防

3、范系統(tǒng)。他包括以現(xiàn)代物理和電子技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)侵進(jìn)入破壞行為、產(chǎn)生聲光報(bào)警阻嚇罪犯以及提醒值班人員采取恰當(dāng)?shù)姆婪洞胧?lt;/p><p>　　室內(nèi)防盜智能控制系統(tǒng)作為一種新型的電子防盜設(shè)備廣泛應(yīng)用于家庭住宅區(qū)。目前市面上所擁有的家庭電子防盜報(bào)警器，只能用于單一的住宅，不利于統(tǒng)一管理，而且也不能滿足現(xiàn)代住宅區(qū)的發(fā)展要求，所以很有必要對(duì)家庭電子防盜器進(jìn)一步完善和提高。</p><p>　　關(guān)鍵字：紅

4、外線；聲光報(bào)警；邏輯處理；光電控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the increasing development of social economy,Security has become a growing concern. Iron bars and so much has been unable to

5、bring a sense of security, The needs of society increasingly urgent alarm equipment. Smart anti-theft system, Is established for the purpose of safety of the technical protection system. He includes a modern physical and

6、 electronic technology to detect intrusion into the destruction, Produce sound and light alarm to remind the staff on duty to deter criminals and to t</p><p>　　Intelligent control room security system as a n

7、ew type of electronic security equipment is widely used in family residential areas. Families currently on the market have electronic anti-theft alarm, Only for a single residence, Not conducive to the unified management

8、, And it can not meet the requirements of the development of modern residential areas, So it is important for home electronics devices to further improve and enhance security.</p><p>　　Key Words: Infrared ;S

9、ound and light alarms; Logic; Photoelectric control</p><p><b>　　朗讀</b></p><p>　　顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b

10、></p><p>　　1.1 、引 言1</p><p>　　1.2 、選題背景與意義1</p><p>　　1.3 、紅外對(duì)管的基本概念2</p><p>　　1.4 、LED光源的發(fā)展趨勢3</p><p>　　1.5 、論文章節(jié)安排4</p><p>　　第二章 報(bào)警器相

11、關(guān)元件介紹6</p><p>　　2.1、紅外射線原理6</p><p>　　2.2、二極管原理及特性7</p><p>　　2.2.1 、二極管的工作原理7</p><p>　　2.2.2 、二極管的特性8</p><p>　　2.2.3 、二極管的應(yīng)用8</p><p>　　2.

12、2.4 、二極管的導(dǎo)電特性9</p><p>　　2.2.5 、二極管的主要參數(shù)10</p><p>　　2.2.6 、二極管的識(shí)別11</p><p>　　2.2.7 、本次設(shè)計(jì)用到的幾種二極管11</p><p>　　2.3、三極管原理及特性12</p><p>　　2.3.1 、三極管工作原理12&l

13、t;/p><p>　　2.3.2 、三極管的主要參數(shù)13</p><p>　　2.3.3 、三極管的三種工作狀態(tài)14</p><p>　　2.3.4 、三極管的基本放大電路14</p><p>　　2.4、電容特性及參數(shù)15</p><p>　　2.4.1、標(biāo)稱電容量和允許偏差16</p><

14、p>　　2.4.2、額定電壓16</p><p>　　2.4.3、絕緣電阻16</p><p>　　2.4.4、損耗17</p><p>　　2.4.5、頻率特性17</p><p>　　2.5、設(shè)計(jì)中使用到的相關(guān)電子芯片性能及參數(shù)17</p><p>　　2.5.1、四2輸入與非門CD401117&

15、lt;/p><p>　　2.5.2、三端穩(wěn)壓集成電路780520</p><p>　　2.5.3、音樂集成電路TQ956121</p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)思路22</p><p>　　3.1 、設(shè)計(jì)思路與方案論證22</p><p>　　3.2 、設(shè)計(jì)思路23</p><p>　　第

16、四章 系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)及整合實(shí)現(xiàn)24</p><p>　　4.1 、各部分模塊電路圖24</p><p>　　4.2 、報(bào)警電路原理介紹27</p><p>　　4.3 、電路元器件的規(guī)格與材料清單28</p><p>　　第五章 系統(tǒng)安裝與調(diào)試29</p><p>　　5.1 、電路的制作與安裝29&l

17、t;/p><p>　　5.2 、裝置的功能調(diào)試32</p><p>　　5.3 、裝置功能擴(kuò)展32</p><p>　　第六章 總結(jié)與展望33</p><p><b>　　致謝34</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><

18、p><b>　　附錄36</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1、引 言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算通信技術(shù)的迅速發(fā)展，有關(guān)防盜報(bào)警方面的產(chǎn)品愈來愈豐富.尤其紅外技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，紅外探測技術(shù)已滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各

19、行各業(yè)和人們生活的方方面面.作為紅外防盜的一種新技術(shù)，它已越來越得到社會(huì)各界的重視和廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)介紹的就是這么一種功能實(shí)用、價(jià)格低廉、使用方便的防盜系統(tǒng)。它基于紅外線基礎(chǔ)理論并結(jié)合了國內(nèi)外同類系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用了紅外對(duì)射作為輸入、接收，信號(hào)經(jīng)邏輯處理電路從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。</p><p>　　1.2 、選題背景與意義</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)以來，光電控制技術(shù)正在迅速取代常規(guī)電氣

20、控制技術(shù)，從而在運(yùn)動(dòng)控制、工程監(jiān)控系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。光電傳感器由于具有響應(yīng)速度快，無接觸，低耗能，體積小，安裝簡便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化系統(tǒng)；可編程控制器由于編程方便，適應(yīng)性強(qiáng)，抗干擾，可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信等，已經(jīng)奠定了在控制系統(tǒng)應(yīng)用中的主導(dǎo)地位。隨著控制技術(shù)的發(fā)展和更新，了解和掌握光電控制技術(shù)與系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用是非常必要的。</p><p>　　隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，人們對(duì)自己所處環(huán)境的安全性提出了更

21、高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不時(shí)刻留意那些不速之客?，F(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報(bào)警系統(tǒng)，因而大大提高了小區(qū)的安全程度，有效保證了居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。由于紅外線是不可見光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。為了防止各種偷盜和暴力事件的發(fā)生和危害,確保大廈的安全,生命和財(cái)產(chǎn)不受損害,智能保安系統(tǒng)的設(shè)置是必要的。</p><p>　　科技的發(fā)展,新的犯罪手段對(duì)保安系統(tǒng)也提出了新

22、的要求,在信息時(shí)代的今天,對(duì)錢、財(cái)物、人身安全的保護(hù)是一方面,而對(duì)儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)里的大量的重要文件、數(shù)據(jù),更需要保護(hù)。</p><p>　　在一個(gè)智能化大廈內(nèi),不僅對(duì)外部人員要防范,對(duì)內(nèi)部人員也需要加強(qiáng)治理;對(duì)某些重要的地點(diǎn)、物品,以及重要的人物也需要非凡的保護(hù)。因此,對(duì)現(xiàn)代化的大廈,需要設(shè)置多層次、立體化的保安系統(tǒng)。</p><p>　　防盜報(bào)警器的作用防盜報(bào)警系統(tǒng)就是用探測器對(duì)建筑物內(nèi)外

23、重點(diǎn)區(qū)域、重要地點(diǎn)布防,在探測到非法入侵者時(shí),信號(hào)傳輸?shù)綀?bào)警控制器:聲光報(bào)警,顯示地址,有關(guān)值班人員接到報(bào)警后,根據(jù)情況采取措施,以控制事態(tài)的發(fā)展。</p><p>　　智能建筑的防盜報(bào)警系統(tǒng),負(fù)責(zé)建筑內(nèi)各個(gè)點(diǎn)、線、面和區(qū)域的偵測任務(wù)。探測器負(fù)責(zé)探測人員的非法入侵,有異常情況發(fā)出聲光報(bào)警,同時(shí)向區(qū)域報(bào)警器發(fā)送信息。</p><p>　　目前用得較多得是紅外對(duì)射式,它由紅外線發(fā)射器和接收器組

24、成。只要有人入侵，人體將紅外信號(hào)擋住，報(bào)警系統(tǒng)便會(huì)被啟動(dòng)。在實(shí)際運(yùn)用中，經(jīng)常會(huì)將多束紅外光裝于一套系統(tǒng)中，形成長的一排，即常說的“紅外柵欄”。同時(shí)為了提高抗干擾性，將發(fā)射的紅外信號(hào)進(jìn)行編碼加密，而在接收端則進(jìn)行解碼以區(qū)分是有用信號(hào)還是干擾信號(hào)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)一個(gè)紅外對(duì)射防盜報(bào)警器，這對(duì)于我們的平時(shí)生活的家庭，小區(qū)，一些重要的場所等形成一個(gè)安全監(jiān)控，從而保護(hù)人們的財(cái)產(chǎn)，這個(gè)意義對(duì)于個(gè)人或者集體還是挺

25、大的。</p><p>　　1.3 、紅外對(duì)管的基本概念</p><p>　　紅外對(duì)管是在LED行業(yè)中命名的，是專門用來接收和感應(yīng)紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線光線的。紅外對(duì)管是紅外線發(fā)射管與光敏接收管，或者紅外線接收管，或者紅外線接收頭配合在一起使用時(shí)候的總稱。光敏接收管，它是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，屬于光敏三極管，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時(shí)需加上反向電壓。無光照時(shí),有很小的飽和反向漏電流（

26、暗電流）。此時(shí)光敏管不導(dǎo)通。當(dāng)光照時(shí),飽和反向漏電流馬上增加，形成光電流，在一定的范圍內(nèi)它隨入射光強(qiáng)度的變化而增大。紅外線接收管功能與光敏接收管相似只是不受可見光的干擾，屬于光敏二極管，只對(duì)紅外線有反應(yīng)。紅外線接收頭就是在紅外線接收管的基礎(chǔ)上進(jìn)行放大的信號(hào)的作用，類似與三極管的放大效果 。</p><p>　　1.4 、LED光源的發(fā)展趨勢</p><p>　　1.大功率的高亮LED增勢迅

27、猛，逐漸成為主流產(chǎn)品。 </p><p>　　2008年，全球LED市場規(guī)模達(dá)到80億美元，所占整個(gè)LED產(chǎn)品的市場比例由2001年的40%增長到2005年的70%以上，其中高亮度LED在1995-2004年間長率達(dá)到46%。美國市場研究公Communications In-dustry Researchers(CIR)預(yù)測，全球LED的市場規(guī)模年均增長率超過30%，2009年市場規(guī)模將超過1

28、00億美元。近年來，隨著LED在照明、小尺寸面板背光源以及室內(nèi)照明等新應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展，高亮度LED過去數(shù)年一直處于高速增長階段，在LED中的比重將逐步加大，已成為LED主流產(chǎn)品。 </p><p>　　2.通用照明實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，照明升級(jí)工程產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)巨大 </p><p>　　通用照明占照明領(lǐng)域的90%的市場份額。半導(dǎo)體照明作為繼白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈后，具有革命性意義的第四代新型高效固體

29、光源，具有壽命長、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)。但目前LED的應(yīng)用領(lǐng)域主要在特種照明，目前美國、日、韓、歐洲、中國及中國的臺(tái)灣地區(qū)在LED科技攻關(guān)方面都已啟動(dòng)專項(xiàng)規(guī)劃，如果用于通用照明的技術(shù)一旦成熟，將面臨一個(gè)對(duì)500億美元照明市場份額的重新瓜分，因此照明升級(jí)工程產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)巨大。 </p><p>　　3.中國LED照明產(chǎn)業(yè)應(yīng)該向封裝高檔產(chǎn)品和光源產(chǎn)品升級(jí)方向努力 </p><p>　　在LED

30、領(lǐng)域，主要有三個(gè)環(huán)節(jié)，即發(fā)光半導(dǎo)體外延片的生長、芯片和封裝。目前國內(nèi)三個(gè)環(huán)節(jié)都有，在中低端的應(yīng)用領(lǐng)域還有一定基礎(chǔ)。但是在關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其是外延片的生長環(huán)節(jié)，與世界一流水平還有較大的差距。 </p><p>　　目前我國的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢主要在封裝，從封裝產(chǎn)值區(qū)域分布來看，我國在2008年封裝產(chǎn)值約25億美元，已經(jīng)超越日本、臺(tái)灣成為全球最大的封裝地區(qū)，并具備市場與技術(shù)核心競爭能力。但是國家和政府對(duì)此的重視卻不多，如果臺(tái)灣和日

31、本等國家地區(qū)從經(jīng)濟(jì)危機(jī)中緩解或走出，隨時(shí)可能會(huì)形成日本獨(dú)大、臺(tái)灣地區(qū)與美國齊進(jìn)、歐韓中“平分秋色”的分布格局，我們將再一次失去主導(dǎo)權(quán)和先機(jī)。因此我們應(yīng)在已有的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢上升級(jí)，向封裝的高檔產(chǎn)品努力，同時(shí)在通用照明技術(shù)方向上多下功夫，突破LED產(chǎn)業(yè)的技術(shù)專利壁壘，培育新興市場的競爭優(yōu)勢。 </p><p>　　(1)目前國家對(duì)于整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)鏈的重點(diǎn)工作放在上游外延、芯片及下游燈具應(yīng)用這兩部分。上游投資陸續(xù)資金已經(jīng)很

32、大，但是收效甚微，反而與國際上游龍頭的差距越來越大。下游產(chǎn)品又因?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量問題，參差不齊，難以保證穩(wěn)定的長壽命使用效果。這樣會(huì)造成使用者對(duì)我國LED產(chǎn)品產(chǎn)生懷疑并多持保守和負(fù)面的態(tài)度。這樣各方面的意見反饋到政府領(lǐng)導(dǎo)，然后國家才重視整頓LED市場，最后的結(jié)果又是一次“叫停”，導(dǎo)致需要國家花費(fèi)大量的人力和資源，引進(jìn)國外龍頭企業(yè)的先進(jìn)封裝技術(shù)來指導(dǎo)國內(nèi)的下游產(chǎn)品，這樣我們將又一次失去與對(duì)整個(gè)LED行業(yè)的話語權(quán)，國內(nèi)的市場渠道也會(huì)以O(shè)EM等形式

33、被占領(lǐng)。 </p><p>　　(2)到現(xiàn)在為止，因?yàn)樗拇簖堫^企業(yè)(CREE、PHILPS、OSRAM、日亞化工)各有不同的技術(shù)路線和專利壟斷保護(hù)，以及其封裝技術(shù)的不成熟等原因，所以目前整個(gè)行業(yè)內(nèi)尚未有一個(gè)關(guān)于LED光源的標(biāo)準(zhǔn)。如果我們先進(jìn)的LED光源企業(yè)和單位，尤其是具有核心技術(shù)先進(jìn)性的大功率LED光源企業(yè)和單位，在政府的支持和推動(dòng)下，組織科研人員，對(duì)此進(jìn)行全新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)與制定，堅(jiān)持科學(xué)實(shí)踐和創(chuàng)新發(fā)展的基

34、本原則，將會(huì)在全球LED行業(yè)至少是中上游這一塊取得實(shí)質(zhì)性的突破。如果能在國際上參與和指導(dǎo)最后國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，將會(huì)是中國科學(xué)技術(shù)力量繼航天科學(xué)技術(shù)之后又一次的科學(xué)創(chuàng)舉，從而直接使我國在LED行業(yè)的國際影響力得到根本認(rèn)識(shí)的改觀，達(dá)到一個(gè)新的高度。</p><p>　　1.5、論文章節(jié)安排</p><p>　　為了使讀者方便、快速地了解本論文的主要內(nèi)容，這里從總體上簡要介紹一下論文的章節(jié)安排及內(nèi)

35、容。</p><p>　　本論文全文共包括六個(gè)部分：</p><p>　　第一章為緒論部分，主要介紹設(shè)計(jì)的目的、意義、現(xiàn)狀、論文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排。</p><p>　　第二章主要介紹了報(bào)警器相關(guān)的元器件和所用到的有關(guān)芯片，包括紅外的產(chǎn)生，波段的原理以及應(yīng)用，光學(xué)器件的原理以及半導(dǎo)體元件：如二極管、三極管等的原理基礎(chǔ)及應(yīng)用情況，CD4011、9561、7805

36、芯片功能介紹。</p><p>　　第三章主要介紹了本次的設(shè)計(jì)思路，通過對(duì)比兩個(gè)方案的可行性，結(jié)合自身的條件，選出一個(gè)較為好的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　第四、五章，電路的制作以及調(diào)試部分，這是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分，主要介紹電路制作軟件PROTEL環(huán)境下，設(shè)計(jì)出的原理圖，PCB圖。以及設(shè)計(jì)修改，印刷電路板的制作，元器件的選用和焊接。電路的通電調(diào)試，數(shù)據(jù)參數(shù)的評(píng)估，整體系統(tǒng)的運(yùn)行測試及

37、相關(guān)的整體美觀、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步趨向工業(yè)成品。</p><p>　　第六章，對(duì)課題的未來的發(fā)展提出展望。</p><p>　　第二章 報(bào)警器相關(guān)元件介紹</p><p>　　2.1、紅外射線原理</p><p>　　紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由英國科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射,他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種

38、不同顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì)，試圖測量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒界。 太陽光譜上紅外線的波長大于可見光線，波長為0.75～1000μm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為0.75～1.50μm之間；中紅外線，波長為1.50～6.0μm之間；遠(yuǎn)紅外線，波長為6.0～l000μm 之間。 </p&

39、gt;<p>　　真正的紅外線夜視儀是光電倍增管成像，與望遠(yuǎn)鏡原理完全不同，白天不能使用，價(jià)格昂貴且需電源才能工作。</p><p>　　在光譜中波長自0.76至400微米的一段稱為紅外線，紅外線是不可見光線。所有高于絕對(duì)零度（－273℃）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線?，F(xiàn)代物理學(xué)稱之為熱射線。醫(yī)用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠(yuǎn)紅外線。</p><p>　　近紅外線或稱短波紅外線，波

40、長0.76～1.5微米，穿入人體組織較深,約5～10毫米；遠(yuǎn)紅外線或稱長波紅外線，波長1.5～400微米，多被表層皮膚吸收，穿透組織深度小于2毫米。</p><p><b>　　紅外線的物理特性：</b></p><p><b>　　1.有熱效應(yīng)</b></p><p>　　2.穿透云霧的能力強(qiáng)(波長較長,易于衍射)<

41、;/p><p><b>　　紅外線的波長范圍：</b></p><p>　　近紅外線(Near Infra-red, NIR)：700~ 2,000nm | 0.7~2 MICRON </p><p>　　中紅外線(Middle Infra-red, MIR)：3,000~ 5,000nm | 3~5 MICRON 　</p><

42、;p>　　遠(yuǎn)紅外線(Far Infra-red, FIR)： 8,000~14,000nm | 8~14 MICRON</p><p>　　圖2.1 可見光光譜線</p><p>　　2.2、二極管原理及特性</p><p>　　半導(dǎo)體二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管(diode)；</p><p>　　它是只往一個(gè)方向傳送電流的電子零

43、件。它是一種具有1個(gè)零件號(hào)</p><p>　　接合的2個(gè)端子的器件，具有按照外加電壓的方向，使電流流動(dòng)或不流動(dòng)的性質(zhì)。</p><p>　　2.2.1 、二極管的工作原理</p><p>　　圖2.2 二極管P-N結(jié)原理示意圖</p><p>　　晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自

44、建電場。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，p-n結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴

45、對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。</p><p>　　圖2.3 常見二極管圖示</p><p>　　2.2.2、二極管的特性</p><p>　　幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導(dǎo)體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。 </p><p>　　二極管的管壓降：硅二極管

46、（不發(fā)光類型）正向管壓降0.7V，發(fā)光二極管正向管壓降為1.7V。</p><p>　　2.2.3、二極管的應(yīng)用</p><p><b>　　1、整流二極管</b></p><p>　　利用二極管單向?qū)щ娦?，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈動(dòng)直流電。</p><p><b>　　2、開關(guān)元件 <

47、;/b></p><p>　　二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于一只接通的開關(guān)；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止?fàn)顟B(tài)，如同一只斷開的開關(guān)。利用二極管的開關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。</p><p><b>　　3、限幅元件</b></p><p>　　二極管正向?qū)ê螅恼驂航祷颈３植蛔儯ü韫転?.7V，鍺管

48、為0.3V）。利用這一特性，在電路中作為限幅元件，可以把信號(hào)幅度限制在一定范圍內(nèi)。</p><p><b>　　4、繼流二極管</b></p><p>　　在開關(guān)電源的電感中和繼電器等感性負(fù)載中起繼流作用。</p><p><b>　　5、檢波二極管</b></p><p>　　在收音機(jī)中起檢波作用

49、。</p><p><b>　　6、變?nèi)荻O管</b></p><p>　　使用于電視機(jī)的高頻頭中。</p><p><b>　　7、顯示元件</b></p><p>　　用于電視機(jī)顯示器上。</p><p>　　2.2.4 、二極管的導(dǎo)電特性</p><

50、p>　　二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦?。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。下面通過簡單的實(shí)驗(yàn)說明二極管的正向特性和反向特性。 </p><p><b>　　1. 正向特性。 </b></p><p>　　在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會(huì)導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很

51、小時(shí)，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V）以后，二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為0.3V，硅管約為0.7V），稱為二極管的“正向壓降”。 </p><p><b>　　2. 反向特性。 </b></p><p>　　在電子電路中，二

52、極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管中幾乎沒有電流流過，此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會(huì)有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會(huì)急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。</p><p>　　2.2.5、二極管的主要參數(shù)</p><p>　　用來表示二極管的

53、性能好壞和適用范圍的技術(shù)指標(biāo)，稱為二極管的參數(shù)。不同類型的二極管有不同的特性參數(shù)。對(duì)初學(xué)者而言，必須了解以下幾個(gè)主要參數(shù)： </p><p><b>　　1、最大整流電流 </b></p><p>　　是指二極管長期連續(xù)工作時(shí)允許通過的最大正向電流值，其值與PN結(jié)面積及外部散熱條件等有關(guān)。因?yàn)殡娏魍ㄟ^管子時(shí)會(huì)使管芯發(fā)熱，溫度上升，溫度超過容許限度（硅管為140左右，鍺

54、管為90左右）時(shí)，就會(huì)使管芯過熱而損壞。所以在規(guī)定散熱條件下，二極管使用中不要超過二極管最大整流電流值。例如，常用的IN4001－4007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。 </p><p>　　2、最高反向工作電壓 </p><p>　　加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時(shí)，會(huì)將管子擊穿，失去單向?qū)щ娔芰Α榱吮ＷC使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如，IN4001二極管反向耐壓為5

55、0V，IN4007反向耐壓為1000V。 </p><p><b>　　3、反向電流 </b></p><p>　　反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的反向電流。反向電流越小，管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶?。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關(guān)系，大約溫度每升高10℃，反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極管，在25℃時(shí)反向電流若為250uA，

56、溫度升高到35℃，反向電流將上升到500uA，依此類推，在75℃時(shí)，它的反向電流已達(dá)8mA，不僅失去了單方向?qū)щ娞匦?，還會(huì)使管子過熱而損壞。又如，2CP10型硅二極管，25℃時(shí)反向電流僅為5uA，溫度升高到75℃時(shí)，反向電流也不過160uA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　4、最高工作頻率</b></p><p>　　二極管

57、工作的上限頻率。超過此值是，由于結(jié)電容的作用，二極管將不能很好地體現(xiàn)單向?qū)щ娦浴?lt;/p><p>　　2.2.6、二極管的識(shí)別</p><p>　　小功率二極管的N極（負(fù)極），在二極管外表大多采用一種色圈標(biāo)出來，有些二極管也用二極管專用符號(hào)來表示P極（正極）或N極（負(fù)極）,也有采用符號(hào)標(biāo)志為“P”、“N”來確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長短來識(shí)別，長腳為正，短腳為負(fù)。用數(shù)字式

58、萬用表去測二極管時(shí)，紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負(fù)極，此時(shí)測得的阻值才是二極管的正向?qū)ㄗ柚担@與指針式萬用表的表筆接法剛好相反。 </p><p>　　圖2.4 二極管常見識(shí)別圖示</p><p>　　半導(dǎo)體是一種具有特殊性質(zhì)的物質(zhì)，它不像導(dǎo)體一樣能夠完全導(dǎo)電，又不像絕緣體那樣不能導(dǎo)電，它介于兩者之間，所以稱為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體最重要的兩種元素是硅和鍺。我們常聽說的美國硅谷，就是因

59、為起先那里有好多家半導(dǎo)體廠商。</p><p>　　二極管應(yīng)該算是半導(dǎo)體器件家族中的元老了。很久以前，人們熱衷于裝配一種礦石收音機(jī)來收聽無線電廣播，這種礦石后來就被做成了晶體二極管。</p><p>　　2.2.7 、本次設(shè)計(jì)用到的幾種二極管</p><p>　　1．穩(wěn)壓二極管：又叫齊納二極管，此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。在這臨界

60、擊穿點(diǎn)上，反向電阻降低到一個(gè)很小的數(shù)值，在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定，穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的，因?yàn)檫@種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用，穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。</p><p><b>　　2. 發(fā)光二極管</b></p><p>　　它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；

61、常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。</p><p>　

62、　2.3、三極管原理及特性</p><p>　　半導(dǎo)體三極管也稱雙極型晶體管，晶體三極管，簡稱三極管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件。</p><p>　　作用：把微弱信號(hào)放大成輻值較大的電信號(hào)，也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。</p><p>　　圖2.5 常見三極管</p><p>　　2.3.1 、三極管工作原理</p><p&g

63、t;　　晶體三極管（以下簡稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。 </p><p>　　對(duì)于NPN管，它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極

64、e、基極b和集電極c。 </p><p>　　當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。 </p><p>　　在制造三極管時(shí)，有意識(shí)地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時(shí)基區(qū)做得很薄，而且，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）極基區(qū)的多數(shù)載

65、流子（空穴）很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流Ie。 </p><p>　　由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電集電流Ic，只剩下很少（1-10%）的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)給，從而形成了基極電流Ibo. </p><p&g

66、t;　　三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?lt;/p><p>　　2.3.2、三極管的主要參數(shù)</p><p>　　a. 特征頻率fT:當(dāng)f= fT時(shí),三極管完全失去電流放大功能.如果工作頻率大于fT,電路將不正常工作.</p><p>　　b. 工作電壓/電流:用這個(gè)參數(shù)可以指定該管的電壓電流使用范圍.

67、</p><p>　　c. hFE:電流放大倍數(shù).</p><p>　　d. VCEO:集電極發(fā)射極反向擊穿電壓,表示臨界飽和時(shí)的飽和電壓.</p><p>　　e. PCM:最大允許耗散功率.</p><p>　　f. 封裝形式：指定該管的外觀形狀,如果其它參數(shù)都正確，封裝不同將導(dǎo)致組件無法在電路板上實(shí)現(xiàn).</p><p

68、>　　三極管的腳位判斷，三極管的腳位有兩種封裝排列形式，如下圖： </p><p>　　圖2.6 三極管的腳位排列順序圖</p><p>　　2.3.3、三極管的三種工作狀態(tài)</p><p>　　截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的斷開

69、狀態(tài)，我們稱三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。 </p><p>　　放大狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r(shí)，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，這時(shí)基極電流對(duì)集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數(shù)β＝ΔIc/ΔIb，這時(shí)三極管處放大狀態(tài)。 </p><p>　　飽和導(dǎo)通狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增

70、大到一定程度時(shí)，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時(shí)三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。 </p><p>　　根據(jù)三極管工作時(shí)各個(gè)電極的電位高低，就能判別三極管的工作狀態(tài)，因此，電子維修人員在維修過程中，經(jīng)常要拿多用電表測量三極管各腳的電壓，從而判別三極管的工作情況和工作狀態(tài)

71、。 </p><p>　　使用多用電表檢測三極管 </p><p>　　三極管基極的判別：根據(jù)三極管的結(jié)構(gòu)示意圖，我們知道三極管的基極是三極管中兩個(gè)PN結(jié)的公共極，因此，在判別三極管的基極時(shí)，只要找出兩個(gè)PN結(jié)的公共極，即為三極管的基極。具體方法是將多用電表調(diào)至電阻擋的R×1k擋，先用紅表筆放在三極管的一只腳上，用黑表筆去碰三極管的另兩只腳，如果兩次全通，則紅表筆所放的腳就是三極

72、管的基極。如果一次沒找到，則紅表筆換到三極管的另一個(gè)腳，再測兩次；如還沒找到，則紅表筆再換一下，再測兩次。如果還沒找到，則改用黑表筆放在三極管的一個(gè)腳上，用紅表筆去測兩次看是否全通，若一次沒成功再換。這樣最多沒量12次，總可以找到基極。 </p><p>　　2.3.4、三極管的基本放大電路</p><p>　　基本放大電路是放大電路中最基本的結(jié)構(gòu)，是構(gòu)成復(fù)雜放大電路的基本單元。它利用雙極

73、型半導(dǎo)體三極管輸入電流控制輸出電流的特性，或場效應(yīng)半導(dǎo)體三極管輸入電壓控制輸出電流的特性，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。本章基本放大電路的知識(shí)是進(jìn)一步學(xué)習(xí)電子技術(shù)的重要基礎(chǔ)。</p><p>　　基本放大電路一般是指由一個(gè)三極管或場效應(yīng)管組成的放大電路。從電路的角度來看，可以將基本放大電路看成一個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)。放大的作用體現(xiàn)在如下方面：</p><p>　　1．放大電路主要利用三極管或場效應(yīng)管的控制作用放

74、大微弱信號(hào)，輸出信號(hào)在電壓或電流的幅度上得到了放大，輸出信號(hào)的能量得到了加強(qiáng)。</p><p>　　圖2.7 放大電路結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　2．輸出信號(hào)的能量實(shí)際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號(hào)能量，提供給負(fù)載。</p><p>　　放大電路中三極管集電極的直流信號(hào)不隨輸入信號(hào)而改變，而交流信號(hào)隨輸入信號(hào)發(fā)生變化。在放大過程中，集

75、電極交流信號(hào)是疊加在直流信號(hào)上的，經(jīng)過耦合電容，從輸出端提取的只是交流信號(hào)。因此，在分析放大電路時(shí)，可以采用將交、直流信號(hào)分開的辦法，可以分成直流通路和交流通路來分析。</p><p>　　放大電路的組成原則：</p><p>　　1．保證放大電路的核心器件三極管工作在放大狀態(tài)，即有合適的偏置。也就是說發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。</p><p>　　2．輸入回路的設(shè)置

76、應(yīng)當(dāng)使輸入信號(hào)耦合到三極管的輸入電極，形成變化的基極電流，從而產(chǎn)生三極管的電流控制關(guān)系，變成集電極電流的變化。</p><p>　　3．輸出回路的設(shè)置應(yīng)該保證將三極管放大以后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成負(fù)載需要的電量形式（輸出電壓或輸出電流）。</p><p>　　2.4、電容特性及參數(shù)</p><p>　　電容是表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢差

77、增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容。電容從物理學(xué)上講，它是一種靜態(tài)電荷存儲(chǔ)介質(zhì)（就像一只水桶一樣，你可以把電荷充存進(jìn)去，在沒有放電回路的情況下，刨除介質(zhì)漏電自放電效應(yīng)/電解電容比較明顯，可能電荷會(huì)永久存在，這是它的特征），它的用途較廣，它是電子、電力領(lǐng)域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信號(hào)濾波、信號(hào)耦合、諧振、隔直流等電路中。</p><p><b>　　電容的符號(hào)是C</b>&l

78、t;/p><p>　　2.4.1、標(biāo)稱電容量和允許偏差</p><p>　　標(biāo)稱電容量是標(biāo)志在電容器上的電容量。</p><p>　　電容器實(shí)際電容量與標(biāo)稱電容量的偏差稱誤差，在允許的偏差范圍稱精度。</p><p>　　精度等級(jí)與允許誤差對(duì)應(yīng)關(guān)系：00（01）-±1%、0（02）-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±

79、;10%、Ⅲ-±20%、 Ⅳ-（+20%-10%）、Ⅴ-（+50%-20%）、Ⅵ-（+50%-30%）</p><p>　　一般電容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)，電解電容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級(jí)，根據(jù)用途選取。 </p><p>　　2.4.2、額定電壓</p><p>　　在最低環(huán)境溫度和額定環(huán)境溫度下可連續(xù)加在電容器的最高直流電壓有效值，一般直接標(biāo)注在電容器外殼上，如果

80、工作電壓超過電容器的耐壓，電容器擊穿，造成不可修復(fù)的永久損壞。 </p><p>　　2.4.3、絕緣電阻</p><p>　　直流電壓加在電容上，并產(chǎn)生漏電電流，兩者之比稱為絕緣電阻. </p><p>　　當(dāng)電容較小時(shí)，主要取決于電容的表面狀態(tài)，容量〉0.1uf時(shí)，主要取決于介質(zhì)的性能，絕緣電阻越大越好。</p><p>　　電容的時(shí)間常

81、數(shù)：為恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)大容量電容的絕緣情況而引入了時(shí)間常數(shù)，他等于電容的絕緣電阻與容量的乘積。</p><p><b>　　2.4.4、損耗</b></p><p>　　電容在電場作用下，在單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱所消耗的能量叫做損耗。各類電容都規(guī)定了其在某頻率范圍內(nèi)的損耗允許值，電容的損耗主要由介質(zhì)損耗，電導(dǎo)損耗和電容所有金屬部分的電阻所引起的。　</p><

82、p>　　在直流電場的作用下，電容器的損耗以漏導(dǎo)損耗的形式存在，一般較小，在交變電場的作用下，電容的損耗不僅與漏導(dǎo)有關(guān)，而且與周期性的極化建立過程有關(guān)。 </p><p>　　2.4.5、頻率特性</p><p>　　隨著頻率的上升，一般電容器的電容量呈現(xiàn)下降的規(guī)律。</p><p>　　低頻中使用的范圍較寬，如可以使用高頻特性比較差的；但是在高頻電路中就有了很

83、大的限制了，一旦選擇不當(dāng)會(huì)影響電路的整體工作狀態(tài)；</p><p>　　一般的電源里用的有電解電容、和瓷片電容、但是在高頻中就要使用云母等價(jià)格較貴的電容，就不可以使用絳綸的電容，和電解的電容，因?yàn)樗鼈冊(cè)诟哳l情況下會(huì)形成電感，以致影響電路的工作精度。</p><p>　　2.5、設(shè)計(jì)中使用到的相關(guān)電子芯片性能及參數(shù)</p><p>　　下面介紹本次設(shè)計(jì)中使用到的主要電

84、子芯片的性能及參數(shù)</p><p>　　2.5.1、四2輸入與非門CD4011</p><p>　　圖2.8 CD4011芯片功能圖</p><p>　　圖2.9 CD4011內(nèi)部保護(hù)網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　圖2.10 CD4011引腳圖</p><p>　　圖2. 11 CD4011邏輯圖</p>

85、<p>　　邏輯表達(dá)式：Y = A·B</p><p><b>　　真值表</b></p><p><b>　　A=Y·B</b></p><p>　　表2.1 CD4011真值表</p><p>　　(1)當(dāng)X=0、Y=0時(shí)，將使兩個(gè)NAND門之輸出均為1，違反觸發(fā)

86、器之功用，故禁止使用。如真值表第一列。 </p><p>　　(2)當(dāng)X=0、Y=1時(shí)，由于X=1導(dǎo)致NAND-A的輸出為”1”，使得NAND-B的兩個(gè)輸入均為”1”，因此NAND-B的輸出為”0”，如真值表第二列。</p><p>　　(3)當(dāng)X=1、Y=0時(shí)，由于Y=0導(dǎo)致NAND-B的輸出為”1”，使得NAND-1的兩個(gè)輸入均為1，因此NAND-A的輸出為”0”，如真值表第三列。 &

87、lt;/p><p>　　(4)當(dāng)X=1、Y=1時(shí)，因?yàn)橐粋€(gè)1不影響NAND門的輸出，所以兩個(gè)NAND門的輸出均不改變狀態(tài)，如真值表第四列。</p><p><b>　　管腳功能：</b></p><p>　　1A 數(shù)據(jù)輸入端 2A 數(shù)據(jù)輸入端 3A 數(shù)據(jù)輸入端 4A 數(shù)據(jù)輸入端 1B 數(shù)據(jù)輸入端 2B 數(shù)據(jù)輸入端 3B 數(shù)據(jù)

88、輸入端 4B 數(shù)據(jù)輸入端VDD 電源正 VSS地 1Y 數(shù)據(jù)輸出端 2Y 數(shù)據(jù)輸出端 3Y 數(shù)據(jù)輸出端 4Y 數(shù)據(jù)輸出端</p><p>　　VDD電壓范圍：－0.5V ~18V</p><p>　　功耗：雙列普通封裝 700mW</p><p>　　小型封裝 500mW</p><p><b>　　

89、工作溫度范圍：</b></p><p>　　CD4011BM： -55℃ ~ +125℃ </p><p>　　CD4011BC ：-40℃ ~ +85℃  </p><p>　　2.5.2、三端穩(wěn)壓集成電路7805</p><p>　　電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 ×&#

90、215; 系列和負(fù)電壓輸出的79××系列。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO- 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的TO-92封裝。</p><p>　　圖2.12 7805實(shí)物圖</p><p>　　用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流

91、、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。 因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 </p><p><b>　　注意事項(xiàng)：</b></p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安

92、裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 </p><p>　　當(dāng)制作中需要一個(gè)能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來，使其最大輸出電流為N個(gè)1.5A，但應(yīng)用時(shí)需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號(hào)的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。 </p

93、><p>　　在78 ** 、79 ** 系列三端穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是TO-220 和TO-202 兩種封裝。這兩種封裝的圖形以及引腳序號(hào)、引腳功能如附圖所示。 </p><p>　　圖2.13 7805引腳圖</p><p>　　從正面看①②③引腳從左向右按順序標(biāo)注，接入電路時(shí)①腳電壓高于②腳，③腳為輸出位。如對(duì)于78**正壓系列，①腳高電位，②腳接地；對(duì)與79**

94、負(fù)壓系列，①腳接地，②腳接負(fù)電壓，輸出都是③腳。如附圖所示。 </p><p>　　此外，還應(yīng)注意，散熱片總是和接地腳相連。這樣在78**系列中，散熱片和②腳連接，而在79**系列中，散熱片卻和①腳連接。</p><p>　　2.5.3、音樂集成電路TQ9561</p><p>　　圖2.14 電路原理圖</p><p>　　圖2.15 四種

95、擬聲報(bào)警電路</p><p>　　圖2.16 TQ9561封裝圖</p><p><b>　　第三章 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　3.1、 設(shè)計(jì)思路與方案論證</p><p>　　紅外報(bào)警器分為主動(dòng)紅外報(bào)警和被動(dòng)紅外報(bào)警。</p><p>　　方案一：主動(dòng)紅外報(bào)警器</p>

96、<p>　　由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，發(fā)射機(jī)是由電源、發(fā)光源和光學(xué)系統(tǒng)組成，接收機(jī)是由光學(xué)系統(tǒng)、光電傳感器、放大器、信號(hào)處理器等部分組成。主動(dòng)紅外報(bào)警器是一種紅外線光束遮擋型報(bào)警器，發(fā)射機(jī)中的紅外發(fā)光二極管在電源的激發(fā)下，發(fā)出一束經(jīng)過調(diào)制的紅外光束（此光束的波長約在0.8～0.95微米之間），經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的作用變成平行光發(fā)射出去。此光束被接收機(jī)接收，由接收機(jī)中的紅外光電傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成信號(hào)，經(jīng)過電路處理后傳給報(bào)警控制器。由發(fā)

97、射機(jī)發(fā)射出的紅外線經(jīng)過防范區(qū)到達(dá)接收機(jī)，構(gòu)成了一條警戒線。正常情況下，接收機(jī)收到的是一個(gè)穩(wěn)定的光信號(hào)，當(dāng)有人入侵該警戒線時(shí)，紅外光束被遮擋，接收機(jī)收到的紅外信號(hào)發(fā)生變化，提取這一變化，經(jīng)放大和適當(dāng)處理，控制器發(fā)出的報(bào)警信號(hào)。目前此類報(bào)警器有二光束、三光束還有多光束的紅外柵欄等。一般應(yīng)用在周界防范居多，最大的優(yōu)點(diǎn)就是防范距離遠(yuǎn)，能達(dá)到被動(dòng)紅外的十倍以上探測距離。</p><p>　　方案二：被動(dòng)紅外報(bào)警器</

98、p><p>　　主要是根據(jù)外界紅外能量的變化來判斷是否有人在移動(dòng)。人體的紅外能量與環(huán)境有差別，當(dāng)人通過探測區(qū)域時(shí)，報(bào)警器收集到的這個(gè)不同的紅外能量的位置變化，進(jìn)而通過分析發(fā)出報(bào)警。人體都有恒定的體溫，一般在37度左右，會(huì)發(fā)出特定波長10μm左右的紅外線，被動(dòng)紅外報(bào)警器就是靠探測人體發(fā)射的10μm左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10μm左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元

99、件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　綜合上兩種方案，方案一簡單，方便，實(shí)用，且易于實(shí)現(xiàn)；方案二雖然功能更強(qiáng)大，監(jiān)控的范圍廣、精確，但要求較高，不易于實(shí)現(xiàn)。所以，總結(jié)以上觀點(diǎn)，我決定選方案一。</p><p><b>　　3.2 、設(shè)計(jì)思路</b></p>

100、<p>　　圖3.1 報(bào)警器設(shè)計(jì)思路</p><p>　　本設(shè)計(jì)思路如上圖所示。通上電后，紅外線發(fā)射電路開始工作，發(fā)射出紅外線（電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)），接收電路接收到紅外線并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。芯片CD4011經(jīng)邏輯處理輸出為高電平時(shí)，電路不報(bào)警；當(dāng)發(fā)射管與接收管之間有物體擋住紅外線時(shí)，CD4011邏輯處理后輸出變?yōu)榈碗娖?，從而電路?bào)警。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)及

101、整合實(shí)現(xiàn)</p><p>　　模塊和知識(shí)的重用可以大大降低設(shè)計(jì)成本；采用成熟的經(jīng)過驗(yàn)證的模塊，可以提高采購批量，降低采購和物流成本；采用成熟的經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證的模塊，可以大大減少由于新產(chǎn)品的投產(chǎn)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)整的頻率，使新產(chǎn)品更容易生產(chǎn)制造，可以降低生產(chǎn)制造成本；產(chǎn)品平臺(tái)中及平臺(tái)之間存在大量的互換模塊，可以降低售后服務(wù)成本，有利于企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)分工，規(guī)范不同團(tuán)隊(duì)間的信息接口，進(jìn)行更為深入的專業(yè)化研究和不同模塊系統(tǒng)的并行開

102、發(fā)；抽象平臺(tái)和模塊的建立，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品模塊結(jié)構(gòu)之間的交互，使并行工程擁有實(shí)施的根基，工藝、財(cái)務(wù)、采購和售后服務(wù)可以在產(chǎn)品研發(fā)早期就介入產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的模塊接口有利于形成產(chǎn)品的供應(yīng)商規(guī)范；有利于產(chǎn)業(yè)分工的細(xì)化。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，分開電路的組成部分，具體分為電源電路部分、紅外發(fā)射電路部分，紅外接受電路部分、邏輯處理電路和報(bào)警電路。</p>&l

103、t;p>　　4.1 、各部分模塊電路圖</p><p>　　圖4.1 電源電路模塊</p><p>　　圖4.2 紅外發(fā)射電路模</p><p>　　圖4.3 紅外接收電路模塊</p><p>　　圖4.4 CD4011邏輯處理電路模塊</p><p>　　圖4.5 報(bào)警電路模塊</p>&

104、lt;p>　　4.2、報(bào)警電路原理介紹</p><p>　　電路主要由電源電路、紅外線發(fā)射電路、紅外線接收電路、邏輯處理電路和報(bào)警電路組成。VT7、VT8及相關(guān)元件組成多諧振蕩器，其振蕩頻率由R14、R15、C8、C9的值決定。振蕩信號(hào)從VT7的集電極通過R17輸入VT6的基極，經(jīng)VT6放大后驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射管向外界發(fā)射信號(hào)。當(dāng)發(fā)射管與接收管之間沒有物體時(shí)，發(fā)射的紅外信號(hào)被D7接收，經(jīng)VT1、VT2兩級(jí)放大后

105、，從VT1集電極經(jīng)C4耦合送入倍壓整流電路，形成一個(gè)直流控制電壓，使得VT5飽和導(dǎo)通，IC1的8、9腳輸入低電平，經(jīng)“非”邏輯處理后，10腳輸出高電平，IC1的3腳輸出高電平。這個(gè)高電平一路經(jīng)R8將IC1的13腳電平拉高，從而保持3腳的高電平輸出，另一路使VT3保持截止，報(bào)警電路不工作。</p><p>　　當(dāng)發(fā)射管與接收管之間有物體時(shí)，發(fā)射的紅外線信號(hào)就被擋住，D7收到不信號(hào)，此時(shí)倍壓整流電路輸出的信號(hào)電壓很低

106、，VT5截止，整個(gè)電路狀態(tài)發(fā)生變化，IC1的12腳變?yōu)榈碗娖剑藭r(shí)3腳輸出低電平。這個(gè)低電平信號(hào)經(jīng)R8使IC1的13腳變?yōu)榈碗娖健＿@時(shí)就算12腳電平變?yōu)楦唠娖?，但與非門的關(guān)系中只要有一個(gè)輸入端為低電平，輸出便為高電平，因此輸出狀態(tài)被鎖定，將維持3腳輸出低電平；同時(shí)使VT3飽和導(dǎo)通，報(bào)警電路得電工作，喇叭中便發(fā)出報(bào)警聲。這里報(bào)警信號(hào)發(fā)生電路采用了專用音樂集成電路，上電后便產(chǎn)生報(bào)警音頻信號(hào)，經(jīng)VT4功率放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)音。若要解除報(bào)警，必

107、須同時(shí)具備兩個(gè)條件：一是正常接收到紅外信號(hào)，二是IC1的13腳必須強(qiáng)制輸入一個(gè)高電平信號(hào)。電路中的復(fù)位按鍵就是啟到給13腳強(qiáng)行輸入高電平信號(hào)而設(shè)的。</p><p>　　4.3 、電路元器件的規(guī)格與材料清單</p><p><b>　　表4.1 材料清單</b></p><p>　　第五章 系統(tǒng)安裝與調(diào)試</p><p&g

108、t;　　5.1、電路的制作與安裝</p><p>　　圖所示為本制作的印刷電路板。板上各元件均有標(biāo)識(shí)，制作者只要按電路原理圖中的標(biāo)識(shí)正確安裝，就可以完成整個(gè)制作。其中一些元件在安裝是需要注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1、元件安裝時(shí)嚴(yán)格按線路板上標(biāo)識(shí)安裝，對(duì)于極性元件，注意不要裝反。</p><p>　　2、報(bào)警聲音樂集成電路IC3安裝時(shí)，其振蕩電阻R22直接裝

109、于IC3上；然后用剪下的電阻引腳從IC3上焊出引腳后再與線路板相接。焊好引腳的IC3如下圖所示。</p><p>　　圖5.1 報(bào)警聲音樂集成電路</p><p>　　3、紅外發(fā)射管與接收管安裝時(shí)，引腳要留有足夠的長度，焊好后折彎，使二只管子與線路板水平放置。</p><p>　　4、本制作的電源可采用功率不小于2W，電壓為9~12V的變壓器。在一些有直流穩(wěn)壓電源的

110、場所，可直接用9~12V的直流電源進(jìn)行供電。</p><p>　　整個(gè)紅外對(duì)射報(bào)警器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱骱煤?，其照片下圖所示。</p><p>　　圖5.2 邏輯處理芯片CD4011</p><p><b>　　圖5.3 報(bào)警器</b></p><p>　　圖5.4 紅外發(fā)射與接收管</p><p>　　

111、圖5.5 紅外對(duì)射報(bào)警器整體電路</p><p>　　5.2 、裝置的功能調(diào)試</p><p>　　1、所有元件安裝好后接上電源，電源指示燈點(diǎn)亮，用萬用表測量C1兩端電壓，正常應(yīng)在5V左右。若不正常，應(yīng)仔細(xì)查看IC2是否裝反，四個(gè)整流二極管是否裝反。</p><p>　　2、報(bào)警電路調(diào)試：用一導(dǎo)線將IC1的8、9腳與地短接，接通電源，此時(shí)報(bào)警電路應(yīng)不工作。如將VT