精品資料（2021-2022年收藏）紅外感應(yīng)門鈴設(shè)計

1、摘要摘要本設(shè)計的紅外線感應(yīng)電子門鈴，可在來客距房門一定距離時發(fā)出音頻信號，以告知主人“有客來訪”。該門鈴還可兼作報警器用。電路能探測人體發(fā)出的紅外線，該紅外線感應(yīng)電子門鈴電路由紅外線發(fā)射電路、紅外線接收電路、低頻振蕩器、音頻振蕩器和音頻輸出電路等組成。當(dāng)人進入感應(yīng)的區(qū)域內(nèi)，即可發(fā)出鈴聲或者報警聲，適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重要場合的鈴聲和報警。概述了紅外輻射的知識、反射式紅外傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理。利用反射式紅外傳感器設(shè)計了一種被動式紅外報警電路,分析了該電路的功能和工作原理。反射式紅外傳感器具有很多的優(yōu)點,在人們生活、安全、警戒等裝置中應(yīng)用較廣。關(guān)鍵詞：紅外線關(guān)鍵詞：紅外線 反射

2、式反射式 感應(yīng)門鈴感應(yīng)門鈴目錄第一章 緒論 .11.1 課題來源和意義 .11.2 課題研究背景.21.3 課題研究內(nèi)容.21.4 設(shè)計在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.2第二章 系統(tǒng)設(shè)計 .42.1 系統(tǒng)方案 .42.2 傳感器概述 .52.2.1 紅外線傳感器 .52.2.2 紅外線傳感器的特點 .52.2.3 主要特性 .62.3 LM567 芯片 .62.3.1 LM567 概述.62.3.2 芯片特點 .72.3.3 電氣特性 .72.3.4 典型電路 .82.4 CD4001 芯片 .92.4.1 CD4001 概述.92.4.2 芯片特點 .92.4.3 電氣特性 .92.4.4 典型電路 .1

3、02.5 紅外線對射管.11第三章 實驗 .123.1 電路設(shè)計.123.1.1 電路的原理圖 .123.1.2 電路的組成部分 .123.1.3 電路的工作原理 .133.2 電路原理圖、PCB 板圖的設(shè)計 .143.2.1 使用相關(guān)軟件的介紹.143.2.2 如何繪制原理圖 .143.2.3 PCB 板的生成.143.3 Protel 使用常見問題 .143.4 做板.163.5 焊接、組裝.173.5.1 焊接 .173.5.2 組裝 .173.6 調(diào)試、結(jié)果.18總結(jié)與展望 .19致 謝 .20參考文獻 .21附錄一 .22附錄二 .23溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)

4、畢業(yè)設(shè)計0第一章第一章 緒論緒論1.11.1 課題來源和意義課題來源和意義紅外線(Infrared rays)也是一種光線，由于它的波長比紅色光還長，超出了人眼可以識別的范圍，所以我們看不見它。紅外線由德國科學(xué)家霍胥爾于1800 年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射。通常把波長為 0.751000m 的光都稱為紅外線，并可以按照波長繼續(xù)細分為三部分，即近紅外線，波長為 0.751.50m 之間；中紅外線，波長為 1.506.0m 之間；遠紅外線，波長為 6.0l000m 之間。紅外對射的特點是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它設(shè)備，紅外線是一種光線，但又不同于普通可見光，它不會被察覺有了它不僅大大提高了勞動生產(chǎn)率

5、，降低了成本，而且減輕了人們的勞動強度，改善了勞動條件?？梢允褂靡粚t外線發(fā)射與接收的裝置，構(gòu)成紅外線的對射系統(tǒng)，稱為主動式紅外線應(yīng)用系統(tǒng)。當(dāng)紅外線收、發(fā)裝置之間的隱形光路被阻擋時，接收裝置可以立即察覺到，發(fā)出警示信號。利用這種對射系統(tǒng)，可以很方便地構(gòu)建各種隱蔽的防盜警戒布控，還可以用于各種設(shè)備的安全防護或者自動控制方面，過探測特定空間中，一定波長范圍內(nèi)紅外光線的位置移動，識別空間范圍內(nèi)是否有移動人體存在，達到安全警戒或者自動控制的目的。使用紅外線做信號載波的優(yōu)點很多：成本低、傳播范圍和方向可以控制（不會穿過墻壁，對隔壁家的電視造成影響） 、不產(chǎn)生電磁輻射干擾，也不受干擾等等。因此被廣泛地應(yīng)用

6、在各個技術(shù)領(lǐng)域中。所謂感應(yīng)式門鈴是針對傳統(tǒng)的按鍵門鈴而講的。傳統(tǒng)的門鈴都為按鍵門鈴，正常使用壽命為一年（按 20 次/天） 。而紅外線感應(yīng)式門鈴，剛好可以取代人們按傳統(tǒng)門鈴的按鈕的動作。直接由紅外線感應(yīng)觸發(fā)門鈴響起，節(jié)約了每年換按鈕的成本，環(huán)保，美觀。亦可作為警報作用。極大推到了人們的智能水平。隨著微電子技術(shù)、無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們生活水平的大幅度提高，更廉價、功能更多、性能更好的無線遙控音樂門鈴不斷被研究并生產(chǎn)流入市場。本設(shè)計是在指導(dǎo)老師給定課題的基礎(chǔ)上經(jīng)過分析利用紅外線傳感器探測人體反射回來的紅外線信號原理設(shè)計出來的紅外線感應(yīng)門鈴。內(nèi)容廣泛，靈活應(yīng)用。課題利用 LM567、C

7、D4001 芯片，以及紅外線傳感器原理設(shè)計而成的典型電溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計1路。電路設(shè)計簡單，能夠應(yīng)用到很多領(lǐng)域，有較高的實用價值，可以起到提醒的作用。溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計21.1.2 2 課題研究背景課題研究背景該感應(yīng)門鈴能探測到從紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線，當(dāng)人進入反射區(qū)域內(nèi)，紅外線被人體反射回來，被紅外線接收管收到后，經(jīng)過電路處理，從而發(fā)出音頻信號，適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重要場合的提醒門鈴和報警功能?？梢哉f這個設(shè)計是一個價格低廉，安全可靠的報警系統(tǒng)。紅外遙控電路功耗低，可靠性高，相互干擾小，已在現(xiàn)代生活

8、中得到廣泛的應(yīng)用，例如紅外線加熱、紅外線醫(yī)療器械、紅外線通訊、紅外線攝像、紅外線遙控等，紅外線遙控只是紅外線眾多應(yīng)用中的一部分，目前在家用電器中廣泛應(yīng)用的彩電遙控器、錄像機遙控器，VCD 機遙控器、高保真音響遙控器等，都采用了紅外線遙控，它使這些家用電器的控制變得十分簡單、方便。1.31.3 課題研究內(nèi)容課題研究內(nèi)容課題通過對紅外反射感應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計和分析，用 LM567 通用音調(diào)譯碼器、紅外線發(fā)射接收裝置、CD4001 或非門、三極管等器件設(shè)計電路?？梢员O(jiān)測到一定范圍內(nèi)人體的運動，并發(fā)出音頻信號。熟悉 Protel 99se 軟件的應(yīng)用，并且應(yīng)用 Protel 99se 軟件畫出原理圖以及制作

9、電路板，制作實物并且調(diào)試、展示功能。掌握紅外線發(fā)光二極管和紅外線接收二極管的工作原理，理解芯片 LM567和 CD4001 芯片的工作方式。熟悉做板的方法和焊接的技術(shù)。正確調(diào)試出電路的實物功能。1.1.4 4 設(shè)計在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀設(shè)計在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀報警系統(tǒng)以維護社會公共安全為目的，運用安全防范產(chǎn)品和其它相關(guān)產(chǎn)品所構(gòu)成的入侵報警系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)、防爆安全檢查系統(tǒng)等，或由這些系統(tǒng)為子系統(tǒng)組合或集成的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。報警系統(tǒng)與人們的生活息息相關(guān)，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，報警系統(tǒng)更成為了構(gòu)建社會治安防控體系、維護社會穩(wěn)定的重要內(nèi)容，并受到社會廣泛的關(guān)

10、注。在國內(nèi)，報警安防產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展，具體表現(xiàn)在：應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣；需求點增多；普通家庭對安全產(chǎn)品需求的提高，應(yīng)急體系、平安社會、平安城市、科技強警等政府項目促進了安防市場的升溫。入侵報警系統(tǒng)是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，主要是利用傳感器技術(shù)和電子信息技術(shù)探測并指示非法進入或試圖非法進入設(shè)防區(qū)域的行為、處理報警信息、發(fā)出報警信息溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計3的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。隨著科技的提高，電子電器飛速發(fā)展，人民生活水平有了很大提高。各種高檔家電和貴重物品為許多家庭所擁有。然而一些不法分子也越來越多。這點就是因為不法分子看到了大部分人防盜意識不夠強所造成的結(jié)果。因此

11、越來越多的居民家庭對財產(chǎn)安全問題十分擔(dān)憂。報警系統(tǒng)這時為人們解決了大部分問題。但是市場上的報警系統(tǒng)大部分是適用于一些大公司的重要機構(gòu)。其價格昂貴，使普通家庭難以承受。如果設(shè)計一種價格低廉，性能可靠的報警系統(tǒng)，必將在私人財產(chǎn)的防盜領(lǐng)域起到巨大作用。由于紅外線是不可見光，隱蔽性能良好，因此在防盜、警戒等安保裝置中被廣泛應(yīng)用。溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計4第二章第二章 系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計2.12.1 系統(tǒng)方案系統(tǒng)方案輸出振蕩信號發(fā)射紅外光接收紅外光音頻、低頻振蕩器工作音頻電路輸出揚聲器工作圖2-1 本方案的基本原理框架圖(1) 輸出振蕩信號：輸出振蕩信號：接通電源后，紅外線

12、發(fā)射管發(fā)射紅外光，電路等待反射紅外光；(2) 接收紅外光：接收紅外光：當(dāng)紅外光反射回來后，紅外線接收管接收紅外光；(3) 音頻、低頻振蕩器工作：音頻、低頻振蕩器工作：LM567和 CD4001芯片開始工作，發(fā)出音頻信號；(4) 音頻電路工作：音頻電路工作：信號通過音頻電路接收，經(jīng)三極管放大信號然后輸出信號，揚聲器開始工作，發(fā)出聲音。溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計52.22.2 傳感器概述傳感器概述.1 紅外線傳感器紅外線傳感器紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和

13、光電檢測元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出。光電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。.2 紅外線傳感器的特點紅外線傳感器的特點紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。紅外輻射是由于物體（固體、液體、和氣體）內(nèi)部分子的轉(zhuǎn)動及振動而產(chǎn)生的。這類振動過程是物體受熱而引起的，只是在絕對零度（273.16）時，一切物體的分子才會停止運動。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度，都能輻射紅外線。紅外傳感器 利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所

14、稱呈現(xiàn)的物理效應(yīng)探測紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)的電學(xué)效應(yīng)。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應(yīng)快等優(yōu)點。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時對疾病進行診斷治療；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對地球云層進行監(jiān)視，可實現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報；采用紅外線傳感器可檢測飛機上正在運行的發(fā)動機 的過熱情況等。溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計.3 主要特性

15、主要特性高靈敏度：400C/750F 或 250C / 480 F紅外光譜： 1 至 3 m由自監(jiān)測功能實現(xiàn)數(shù)字式控制無需光學(xué)調(diào)整使用維護方便專為鋼鐵工業(yè)惡劣的工作環(huán)境設(shè)計，光電子電路放置于重型外殼中設(shè)有空氣吹掃裝置和水冷卻系統(tǒng)提供連接器和帶有不銹鋼辮型編織保護層的電纜2.32.3 LM567LM567 芯片芯片.1 LM567LM567 概述概述LM567 是一種高穩(wěn)定性的鎖相環(huán)音頻澤碼器集成芯片，其內(nèi)部由鑒相器、電流控制震蕩器、直流放大器、低通濾波器等電路組成，主要用于振蕩、調(diào)制、解調(diào)、和遙控編、譯碼電路，芯片采用 8 腳雙列直插塑封。LM567 的基本工作狀況有如一個低壓

16、電源開關(guān)，當(dāng)其接收到一個位于所選定的窄頻帶內(nèi)的輸入音調(diào)時，開關(guān)就接通。換句話說 LM567 可做精密的音調(diào)控制開關(guān)。LM567 作為通用音調(diào)譯碼器，當(dāng)輸入信號于通帶內(nèi)時提供飽和晶體管對地開關(guān)，電路由 I 與 Q 檢波器構(gòu)成，由電壓控制振蕩器驅(qū)動振蕩器確定譯碼器中心頻率。用外接元件獨立設(shè)定中心頻率帶寬和輸出延遲。圖 2-2 LM567 內(nèi)部原理溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計.2 芯片特點芯片特點可調(diào)寬從 0%到 14%對假信號抗干擾高穩(wěn)定的中心頻率電源電壓 5V-15V寬信號輸出與噪聲的高抑制用外接電阻 20 比 1 頻率范圍中心頻率調(diào)節(jié)從 0.01H

17、z 到 500KHz邏輯兼容輸出具有吸收 100mA 電流吸收能力.3 電氣特性電氣特性1 腳輸出濾波2 腳回路濾波3 腳數(shù)據(jù)輸入端4 腳正電源5 腳接定時電阻6 腳接定時電容7 腳接地8 腳數(shù)據(jù)輸出端 輸出濾波回路濾波輸入V定時電阻定時電容地輸出相移檢波VCO相位檢波87654321圖 2-3 LM567 管腳圖溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計.4 典型電路典型電路圖 2-4 LM567 典型應(yīng)用電路此典型電路利用了 LM567 接收到相同頻率的載波信號后 8 腳電壓由高變低這一特性，來形成對控制對象的控制。IC1 是紅外接收頭，它接

18、收發(fā)射器發(fā)出的紅外信號，其中心頻率與發(fā)射器載波頻率 f0 相同，經(jīng) IC1 解調(diào)后，在輸出端 OUT輸出頻率為 f1 的方波信號。我們將 LM567 的中心頻率調(diào)到與發(fā)射器中“與非”門 1、2 振蕩頻率相同，即使 f2= f1。則當(dāng)發(fā)射器發(fā)射信號時，LM567 便開始工作，腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，利用這個變化的電平便可去控制各種對象。利用此電路，我們可以做成遙控開關(guān)，遙控家里的各種家用電器。溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計92.42.4 CD4001CD4001 芯片芯片.1 CD4001CD4001 概述概述CD4001是四2輸入或非門?；蚍情T的邏輯關(guān)系

19、特點是只有當(dāng)輸入端全部為低電平時，輸出端為高電平狀態(tài)；在其余輸入情況下，輸出端為低電平狀態(tài)。CD4001或非門為系統(tǒng)設(shè)計者提供了直接的或非功能， 補充了已有的COS/MOS門系列，所有輸入和輸出經(jīng)過緩沖，改善了輸入/輸出特性，使得由于負載容量的增加而引起的傳輸時間的變化降低到最小。.2 芯片特點芯片特點高電壓型（20 伏額定值） ；在 CL=50pF，VDD=10V 時，傳播延遲時間為 60ns（標(biāo)準(zhǔn)值） ；緩沖的輸入和輸出；標(biāo)準(zhǔn)堆成輸出特性；在 20V 時，100%測試最大靜態(tài)電流；5V、10V 和 15V 參數(shù)額定值；噪聲邊界（全溫度范圍）：在 VDD=5V 時為 1V；在

20、 VDD=10V 時為 2V；在 VDD=15V 時為 2.5V。.3 電氣特性電氣特性A 腳至 H 腳為數(shù)據(jù)輸入端VDD 正電源J、K、L、M 腳為數(shù)據(jù)輸出端VSS 地溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計10圖 2-5 CD4001 管腳圖圖 2-6 CD4001 內(nèi)部邏輯圖.4 典型電路典型電路圖 2-7 CD4001 典型電路此電路是 CD4001 組成的單通道調(diào)制器，適用于遙控發(fā)射或載波調(diào)制發(fā)送。溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計112.52.5 紅外線對射管紅外線對射管紅外對射管：紅外對射管由紅外發(fā)射管和紅外接

21、收管兩部分組成。紅外發(fā)射管在外加電壓的情況下可以產(chǎn)生出紅外線。紅外線是一種光線，具有普通光的性質(zhì)，但又不同于普通可見光，它不會被察覺。紅外線具有可以光速直線傳播、強度可調(diào)、可以通過光學(xué)透鏡聚焦、可以被不透明物體遮擋等等諸多優(yōu)點。紅外接收管是與發(fā)射管配對的特制二極管，它可以接收到紅外發(fā)射管發(fā)射出的紅外線，并產(chǎn)生微小的光電流，可以使用一對紅外線發(fā)射與接收的裝置，構(gòu)成紅外線的對射系統(tǒng)，稱為主動式紅外線應(yīng)用系統(tǒng)。使用中，經(jīng)常配對出現(xiàn)，當(dāng)紅外線收、發(fā)裝置之間的隱形光路被阻擋時，接收裝置可以立即察覺到，發(fā)出警示信號。利用這種對射系統(tǒng)，可以很方便地構(gòu)建各種隱蔽的防盜警戒布控，還可以用于各種設(shè)備的安全防護或者

22、自動控制方面。紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。直射式指的是發(fā)光管和接收管彼此相對安放在發(fā)射與受控物的兩端，中間相距一定距離；反射式指發(fā)光管與接受管并列一起，平時接收管始終無光照，只有在發(fā)光管發(fā)出的紅外光線遇到反射物時，接收管收到反射回來的紅外光線才工作。本次設(shè)計的是運用反射方式的紅外對射管。溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計12第三章第三章 實驗實驗3.13.1 電路設(shè)計電路設(shè)計 .1 電路的原理圖電路的原理圖圖 3-1 紅外感應(yīng)門鈴原理圖.2 電路的組成部分電路的組成部分該紅外線反射式電子門鈴電路由紅外線發(fā)射電路

23、、紅外線接收電路、低頻振蕩器、音頻振蕩器和音頻輸出電路等組成，如圖 3-1 所示。電路中，紅外線發(fā)射電路由紅外發(fā)射管（紅外線發(fā)光二極管）VLl、驅(qū)動晶體管 V1、集成電路 LM567 的 6 腳的內(nèi)電路及有關(guān)外圍元器件組成；紅外線接收電路由紅外接收管（紅外線光敏晶體管）V2 和 LM567 的 3 腳內(nèi)電路組成；低頻振蕩器由四或非門數(shù)字集成電路 CD4001 電部或非門 D1 與 D2 和電阻器 R5,電容器 C4 等組成；音頻振蕩器由 CD4001 內(nèi)部的或非門 D3 與 D4 和電阻器 R6、電容器 C5 等組成；音頻輸出電路由放大晶體管 V3、電阻器 R7 和揚聲器 BL 等組成。溫州科

24、技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計.3 電路的工作原理電路的工作原理LM567 的輸入端 3 腳為固定的高電平，它的輸出端 8 腳輸出高電平。LM567通過外接電阻 R3 及電容 C3 將其內(nèi)部壓控振蕩器的振蕩頻率能夠為 100Hz，作為譯碼器的選頻頻率。接通電源后，LM567 的 6 腳輸出振蕩信號，該信號經(jīng)三極管 V1 放大后，驅(qū)動紅外發(fā)射管 VLI 向空間發(fā)射一定距離的紅外光。在房門前無人（VLI 的前方無障礙物）時，光敏晶體管 V2 接收不到反射信號，LM567 的 8 腳輸出低電平，音頻振蕩器和低頻振蕩器均不工作，揚聲器 BL 不發(fā)聲。當(dāng)有人靠進房

25、門時，VLI發(fā)射的紅外光信號將被人體反射回來，使V2接收到紅外線信號。當(dāng)紅外線接收管V2接收到紅外反射信號后該信號直接由3腳輸入LM567，經(jīng)過譯碼后由8腳輸出低電平。這一低電平經(jīng)CD4001的1腳進入CD4001的或非門電路，低頻振蕩器和音頻振蕩器均不工作，信號經(jīng)過三極管V3放大后，通過揚聲器BL發(fā)出“嘟、嘟”聲，告知主人門外有人。當(dāng)主人外出時，可將開關(guān)S接通，此時若有客來訪，則發(fā)光二極管VL2閃亮，提示主人不在家。電路也可以通過調(diào)節(jié)電位器RP的阻值，可增加VLI的輻射距離，這樣可將門鈴作為報警器使用。溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計143.23.2 電路原理圖、電路

26、原理圖、PCBPCB 板圖的設(shè)計板圖的設(shè)計.1 使用相關(guān)軟件的介紹使用相關(guān)軟件的介紹當(dāng)前電子技術(shù)發(fā)展日新月異，電子繪圖和制板技術(shù)專業(yè)化程度越來越高，電子 CAD 技術(shù)已經(jīng)成為專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)。Protel 99 SE 共分 5 個模塊，分別是原理圖設(shè)計、PCB 設(shè)計、自動布線器、原理圖混合信號仿真、PLD 設(shè)計。美國 ACCEL technologies 公司于 1988 年推出了當(dāng)時非常受歡迎的電子線路 CAD 軟件包TANGO，可以說是 Protel 的前身，Protel Technology 公司收購 ACCEL Technologies 公司，推出了 protel for

27、DOS 軟件作為 TANGO 升級版本。.2 如何繪制原理圖如何繪制原理圖（1）原理圖的繪制a.打開 PROTEL99SE,執(zhí)行 FILENEW感應(yīng)式門鈴.ddbBrowse保存到桌面。b.執(zhí)行 FILENEWSchematic Document,建立文件并命名為“感應(yīng)式門鈴.Sch”.c.執(zhí)行 FILENEWSchematic Library Document, 建立文件并命名為“感應(yīng)式門鈴.Lib”.c.在庫中畫出所需要的集成電路、發(fā)光二極管、三極管、開關(guān)、電阻、電容等。d.將所有的元器件排好進行連線。.3 PCBPCB 板的生成板的生成a.執(zhí)行 Desig

28、ncreat netlist 生成網(wǎng)絡(luò)發(fā)生器表b.執(zhí)行 FILENEWPCB Document,建立文件并命名為“感應(yīng)式門鈴.Pcb”.c.執(zhí)行 FILENEWPCB Library Document, 建立文件并命名為“PCB.lib”.d.一樣的 自己在庫中畫出所需的元器件f.排出 PCB 板 PCB 板圖3.33.3 ProtelProtel 使用常見問題使用常見問題1.原理圖常見錯誤：(1) ERC 報告管腳沒有接入信號：a創(chuàng)建封裝時給管腳定義了 I/O 屬性；溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計15b創(chuàng)建元件或放置元件時修改了不一致的 grid 屬性，管腳與線沒有

29、連上；c創(chuàng)建元件時 pin 方向反向，必須非 pin name 端連線。(2) 元件跑到圖紙界外：沒有在元件庫圖表紙中心創(chuàng)建元件。(3) 創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡(luò)表只能部分調(diào)入 pcb:生成 netlist 時沒有選擇為global。(4) 當(dāng)使用自己創(chuàng)建的多部分組成的元件時，千萬不要使用 annotate.2.PCB 中常見錯誤：(1) 網(wǎng)絡(luò)載入時報告 NODE 沒有找到：a原理圖中的元件使用了 pcb 庫中沒有的封裝；b原理圖中的元件使用了 pcb 庫中名稱不一致的封裝；c原理圖中的元件使用了 pcb 庫中 pin number 不一致的封裝。如三極管：sch 中 pin number 為 e,

30、b,c,而 pcb 中為 1,2,3。(2) 打印時總是不能打印到一頁紙上：a 創(chuàng)建 pcb 庫時沒有在原點； b 多次移動和旋轉(zhuǎn)了元件，pcb 板界外有隱藏的字符。選擇顯示所有隱藏的字符， 縮小 pcb, 然后移動字符到邊界內(nèi)。多幾次導(dǎo)出文件，做成新的 DDB 文件，減少文件尺寸和 PROTEL 僵死的機會。如果作較復(fù)雜得設(shè)計，盡量不要使用自動布線。溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計163.43.4 做板做板對于電子產(chǎn)品來說，電路板設(shè)計是從電路原理圖變成一個具體產(chǎn)品的必經(jīng)之路，電路板設(shè)計的合理性與產(chǎn)品的生產(chǎn)及產(chǎn)品的質(zhì)量密切相關(guān)。設(shè)計選用的電路板是環(huán)氧樹脂板, 環(huán)氧樹脂與

31、銅箔有極好的粘合力,同箔的附著強度與工作溫度高,可以在260度的焊錫熔中不起泡。也可使用覆銅聚四氟乙烯玻璃布層壓板。不同的材料有不同的特點，由于調(diào)試中可能多次更換元件，所以要考慮到銅箔的粘合力。線路板的好壞直接影響著電路元器件的性能，不好的線路板，會使信號產(chǎn)生歧變，產(chǎn)生本底噪音生尖峰脈沖干擾等，為了盡避免上述影響，線路板在線出盡量做到：接照信號的傳輸路徑由小到大的順序在電路板上各路的布置各元器的位置，盡量縮短各元器件之間的距離，以減少外部干擾的引入和不必要的干擾。在供電線路中，大電流通過的路徑應(yīng)盡量設(shè)計得實一些，以降低電源內(nèi)阻，使電流能順利通過。在供電線路中，應(yīng)盡量避免大電流的印刷電路式導(dǎo)線交

32、布置在小電流通路的中間式附近，以免造成對小電流的干擾。走線時，應(yīng)盡量走大于90度直角的線以防止產(chǎn)生尖峰脈沖造成干擾。在焊接的時候都是通過手工完成，在打孔時也是通過手工操作電鉆完成，而我們并不是這方面的技工，這將在打孔的時候無法避免一些技術(shù)失誤。如果焊盤的直徑過小，在打孔時，孔稍微大了一點，焊盤便沒有了。所以在設(shè)計旱盤大小是都設(shè)置為大于2毫米。線的寬度問題很重要，由于在學(xué)校的條件是手工腐蝕銅板，考慮到熱轉(zhuǎn)印中，炭粉的吸附與脫落問題，防止出現(xiàn)斷線的情況，布線寬為1.5-2.5毫米。地線則盡可能的加寬，設(shè)置為環(huán)繞在板的邊緣。大功率元件與小功率元件盡量分開布線。在焊接的過程中要先將體形小的元器件比如電

33、阻、瓷片電容先焊接好，然后再焊接芯片的插腳和其他體積較大的元器件。焊接好后用數(shù)字萬用表檢測電路是否有短路和斷路以及虛焊現(xiàn)象。溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計173.53.5 焊接、組裝焊接、組裝.1 焊接焊接焊接使用的方法是手工焊接中的一種：接觸焊接。接觸焊接是在加熱的烙鐵嘴或環(huán)直接接觸焊接點時完成的。烙鐵嘴或環(huán)安裝在焊接工具上。焊接嘴用來加熱單個的焊接點，而焊接環(huán)用來同時加熱多個焊接點。焊接時，首先，工具上要對電烙鐵的電烙頭要保護好，不能夠出現(xiàn)黑色的氧化物，如果有就用銼刀磨掉后馬上粘松香補焊錫。焊錫與電路板、電烙鐵與電路板的夾角最好成 45 度，這樣焊

34、錫與電烙鐵夾角成 90 度。然后將元器件的管腳對應(yīng)好焊接電路板的焊接位置上，接著先將焊絲接觸然后電烙頭從下至上的較快速的上錫。焊接出來的焊點應(yīng)該飽滿，略有尖頭。焊接 IC 等芯片原件時，可以先在板子上焊上插槽，安裝在插槽上有幾個好處：壞了之后更換方便；實驗完后可以拿下來，而且引腳還是干凈的，可重復(fù)利用；在調(diào)試的時候也能夠方便檢查出錯誤。.2 組裝組裝紅外發(fā)射二極管的工作原理與外形與發(fā)光二極管相似，常用的紅外發(fā)光二極管，管壓降約 1.4V，工作電流一般小于 20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常常串有限流電阻。紅外接收二極管接收到紅外光信號時，其兩端的電阻很小，即導(dǎo)通。當(dāng)沒有

35、接收到紅外光信號時，其兩端的電阻很大，即斷路。所以在安裝此類元器件的時候，應(yīng)注意紅外線發(fā)射二極管發(fā)射出來的紅外線信號能被紅外線接收二極管接收到，不要被遮擋住。電路中的發(fā)光二極管，極性電容在安裝時，應(yīng)注意管腳的極性，防止正負極的顛倒，導(dǎo)致電路損壞。電路的電源用的是直流電源 6V，在連接電源的時候，要注意電源的正負極，防止電路出現(xiàn)故障。 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計183.63.6 調(diào)試、結(jié)果調(diào)試、結(jié)果在調(diào)試的過程中，我先調(diào)試紅外反射部分的電路，接通電源按下開關(guān)之后，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管不亮，我對照原理圖和 PCB 板用數(shù)字萬用表檢測每個元器件引腳的電壓值，發(fā)現(xiàn)原來在畫圖的時

36、候三極管的三個引腳接反了，我將三極管重新焊接后，發(fā)光二極管點亮。 在調(diào)試過程中出現(xiàn)問題，要仔細檢查元器件（如三極管極性、集成塊缺口方向、音樂芯片焊點等）是否接錯，檢查是否搭焊、錯焊、虛焊等。 調(diào)試完成后，接通電源，電路沒有發(fā)出聲音。我用手放到紅外線發(fā)射管的前面，紅外線經(jīng)過反射后，到紅外線接收管接收到紅外信號，電路發(fā)出聲音。整個電路完成。 溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計19總結(jié)與展望總結(jié)與展望經(jīng)過一個學(xué)期的打理，畢業(yè)設(shè)計總歸完成了。我是積極地去做我的畢業(yè)設(shè)計。本設(shè)計中所闡述的僅僅是一種簡易的紅外線感應(yīng)門鈴電路設(shè)計。在大學(xué)里我一半的學(xué)習(xí)成果來自于課堂，另一半來自于我的課外

37、閱讀，我喜歡閱讀搜索一些電子方面的材料，單片機，PLC，Protel99se 等，總結(jié)下來，我自學(xué)的只是一點皮毛，膚淺的東西，總之，不論工作還是學(xué)習(xí)，都要理論聯(lián)系實際，運用相關(guān)的理論知識，通過對電路原理的介紹和探究，得出其制作方案與實踐應(yīng)用原理，并重點研究了其相關(guān)的核心技術(shù)和應(yīng)用理論。相信，在現(xiàn)實生活中該理論一定能得到很好的應(yīng)用和更為廣闊的發(fā)展。一開始做畢業(yè)設(shè)計時覺得很新鮮，所以我很積極，課題下來一周后，我完成了第一版本，按鍵式的門鈴設(shè)計，可想而知，含金量太低，太老套，所以我選擇放棄這一個版本，接下來就準(zhǔn)備做紅外線感應(yīng)門鈴的設(shè)計，也就是在課題的基礎(chǔ)上發(fā)揮一下。還有，就是之前覺得吧，畢業(yè)設(shè)計只是

38、對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，只要有點專業(yè)基礎(chǔ)就會很簡單，但現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高，同時學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)，而自己需要學(xué)習(xí)的東西還有很多。在畢業(yè)設(shè)計過程中，我也上網(wǎng)查閱了許多資料，掌握了科技文獻的檢索方法，大大提高了自己獲得新知識，新信息的能力。我也深深的體會到，實踐必須在充分理解電路原理的基礎(chǔ)上，才能做到目標(biāo)明確，操作準(zhǔn)確。反過來，分析調(diào)試過中的得失，能加深對理論的理解。我也將許多遺忘的知識又給溫習(xí)了。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。本課題在選題及研究過程中得到陳老師悉心指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助。陳老師為我指點迷津，幫助我開拓思路使我可以順利完成設(shè)計。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！溫州科技職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系 電子信息工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計20致致 謝謝時光匆匆