電子電路課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書-熱釋電迎賓器(共12頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電子電路課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書電子電路課程設(shè)計(jì)是在“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”和“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程之后，集中安排的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識，動腦又動手，在教師指導(dǎo)下，結(jié)合某一專題獨(dú)立地開展電子電路的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)和提高分析、解決實(shí)際電路問題的能力。它是高等學(xué)校電子、機(jī)電、計(jì)算機(jī)等工程類專業(yè)的學(xué)生必須進(jìn)行的一種綜合性訓(xùn)練。一、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求課程設(shè)計(jì)的任是通過讓學(xué)生設(shè)計(jì)、組裝并調(diào)試一個(gè)簡單的電子電路裝置。提高學(xué)生綜合運(yùn)用電子電路基礎(chǔ)知識的能力，學(xué)生必須經(jīng)調(diào)查研究、查閱資料、方案論證與選定、設(shè)計(jì)和選取電路及元器件、組裝和調(diào)試電路、測試指標(biāo)及分析討論等過程，一步一

2、步地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。課程設(shè)計(jì)不能停留在理論設(shè)計(jì)和書面答案上，需要運(yùn)用實(shí)驗(yàn)檢測手段，使理論設(shè)計(jì)逐步完善，做出達(dá)到指標(biāo)要求的實(shí)際電路。通過這種綜合訓(xùn)練，學(xué)生可以掌握電路設(shè)計(jì)的基本方法，提高動手組織實(shí)驗(yàn)的基本技能，培養(yǎng)分析解決電路問題的實(shí)際本領(lǐng)，為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)和從事電子電路實(shí)際工作打下基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)主要是圍繞電子電路課程的內(nèi)容所做的綜合練習(xí)。題目出自實(shí)際電路，一般沒有固定的答案。但由于電路比較簡單，又不是真實(shí)的生產(chǎn)、科研任務(wù)，所以學(xué)生基本上能有章可循，完成起來并不困難。這里的著眼點(diǎn)是讓學(xué)生從理論學(xué)習(xí)的軌道上逐步引向?qū)嶋H方面來，把過去熟悉的定性分析、定量計(jì)算逐步和工程估算、實(shí)驗(yàn)調(diào)整等手段結(jié)合起來，掌握工

3、程設(shè)計(jì)的步驟和方法，了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序和實(shí)施方法。是今后從事技術(shù)工作的啟蒙訓(xùn)練。從課程設(shè)計(jì)的任務(wù)出發(fā)，通過設(shè)計(jì)工作的各個(gè)環(huán)節(jié)，達(dá)到以下教學(xué)要求：（1）鞏固和加深對電子電路基本知識的理解，提高綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識的能力。（2）培養(yǎng)根據(jù)課題需要選學(xué)參考書籍，查閱手冊。圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。通過獨(dú)立思考，深入鉆研有關(guān)問題，學(xué)會自己分析并解決問題的方法。（3）通過電路方案的分析。論證和比較，設(shè)計(jì)計(jì)算和選取元器件，電路組裝。調(diào)試和檢測等環(huán)節(jié)，初步掌握簡單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。（4）掌握常用的儀器。設(shè)備的正確使用方法，學(xué)會簡單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)的測試方法，提高動手能力和從事電子電路

4、實(shí)驗(yàn)的基本技能。（5）了解與課題有關(guān)的電子電路以及元器件的工程技術(shù)規(guī)范，能按設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，完成設(shè)計(jì)任務(wù)，編寫設(shè)計(jì)說明書，正確地反映設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)的成果，正確地繪制電路圖等。（6）培養(yǎng)嚴(yán)肅、認(rèn)真的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度。通過課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，逐步建立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)。 二、電子電路一般設(shè)計(jì)方法電子電路種類很多，設(shè)計(jì)方法也不盡相同，尤其是隨著集成電路的迅速發(fā)展，各種專用功能的新型器件大量涌現(xiàn)，使電路設(shè)計(jì)工作發(fā)生了巨大的變革。原始的分立元件電路的設(shè)計(jì)方法，已漸漸被集成塊直接組裝所取代。所以，要求設(shè)計(jì)者應(yīng)把精力從單元電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算，轉(zhuǎn)移到整體方案的設(shè)計(jì)上來，不斷熟悉各種集成電路的性能。指標(biāo)

5、，根據(jù)總體要求恰當(dāng)選取集成器件，合理地進(jìn)行連接實(shí)驗(yàn)，完成總體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。電子電路的一般設(shè)計(jì)過程由于電子電路種類繁多，使得電路的設(shè)計(jì)過程和步驟也不完全相同。不過多數(shù)情況下，還是有共同的規(guī)律可遵循。一般來說，對于簡單的電子電路裝置的設(shè)計(jì)步驟大體包括：選定總體方案與框圖；分析單元電路的功能；選擇器件與參數(shù)計(jì)算；畫出預(yù)設(shè)計(jì)總體電路圖；電路的安裝與調(diào)試；確定實(shí)際的總體電路等。下面概要介紹各個(gè)步驟的主要工作。1、選定總體方案與框圖根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)。指標(biāo)要求和給定的條件，分析所要設(shè)計(jì)的電路應(yīng)該完成的功能，并將總體功能分解成若干單項(xiàng)的功能，分清主次和相互的關(guān)系，形成若干單元功能塊組成的總體方案。該方案可以有多個(gè)，

6、需要通過實(shí)際的調(diào)查研究。查閱有關(guān)資料和集體討論等方式，著重從方案能否滿足要求、構(gòu)成是否簡單、實(shí)現(xiàn)是否經(jīng)濟(jì)可行等方面，對幾個(gè)方案進(jìn)行比較和論證，擇優(yōu)選取。對選取的方案，常用方塊圖的形式表示出來。注意每個(gè)方塊盡可能是完成某一種功能的單元電路，尤其是關(guān)鍵的功能塊的作用與功能一定要表達(dá)清楚。還要表示出它們各自的作用和相互之間的關(guān)系，注明信息的走向和制約關(guān)系。2、分析單元電路的功能任何復(fù)雜的電子電路裝置和設(shè)備，都是由若干具有簡單功能的單元電路組成的。總體方案的每個(gè)方塊，往往是由一個(gè)主要單元電路組成的，它的性能指標(biāo)也比較單一。在明確每個(gè)單元電路的技術(shù)指標(biāo)的前提下，要分析清楚各個(gè)單元電路的工作原理，設(shè)計(jì)出各

7、單元電路的結(jié)構(gòu)形式。要利用過去學(xué)過的或熟悉的單元電路，也要善于通過查閱資料、分析研究一些新型電路，開發(fā)利用一些新型器件。各單元電路之間要注意在外部條件。元器件使用。連接關(guān)系等方面的相互配合，盡可能減少元件的類型。電平轉(zhuǎn)換和接口電路，以保證電路簡單、工作可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。各單元電路擬定之后，應(yīng)全面地檢查一遍，看每個(gè)單元各自的功能是否能實(shí)現(xiàn)，信息是否能暢通，總體功能是否滿足要求。如果存在問題，還要針對問題作局部調(diào)整。3、選擇器件與參數(shù)計(jì)算單元電路確定之后，根據(jù)其工作原理和所要實(shí)現(xiàn)的功能，首先要選擇在性能上能滿足要求的集成器件。所選集成器件最好完全滿足單元電路的要求。當(dāng)然在多數(shù)情況下集成器件只能完成部

8、分功能，或者需要同其他集成器件和電子元器件組合起來組成所需的單元電路。這里需靈活運(yùn)用過去學(xué)過的知識，也需要十分熟悉各種集成電路的性能和指標(biāo)，注意對新型器件的開發(fā)和利用。經(jīng)常會出現(xiàn)這種情況，在花費(fèi)了許多工夫之后仍然選不到合適的電路，或者性能指標(biāo)達(dá)不到要求，或者電路大復(fù)雜實(shí)現(xiàn)十分困難。這就需要對總體方案作修正或改進(jìn)，調(diào)整某些功能方塊的分工和指標(biāo)要求?？梢姡娐吩O(shè)計(jì)中有時(shí)要經(jīng)過這樣多次的反復(fù)修正和完善。每個(gè)單元電路的結(jié)構(gòu)。形式確定之后，需對影響技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)的元器件進(jìn)行計(jì)算。這種計(jì)算有的需根據(jù)電路理論的有關(guān)公式。有的按照工程估算方法，還有的需要用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。用計(jì)算方法得到的器件參數(shù)，還要按照元器件的標(biāo)

9、稱值選取實(shí)用的元器件。4、畫出預(yù)設(shè)計(jì)總體電路圖根據(jù)單元電路的設(shè)計(jì)。計(jì)算與元器件選取的結(jié)果，畫出預(yù)設(shè)計(jì)的總體電路圖?？傮w電路圖應(yīng)當(dāng)包括總體電路原理圖和實(shí)際元器件的接線圖。還要做出印刷電路板的工藝設(shè)計(jì)?？傮w電路圖應(yīng)按元器件國標(biāo)或部標(biāo)的規(guī)定以及電路圖的規(guī)范畫出。圖中要注意信號輸入和輸出的流向，通常信號流向是從左至右或從上至下，各單元電路也應(yīng)盡可能按此規(guī)律排列，同時(shí)要注意布局合理。總體電路圖盡可能畫在一張圖紙上。如果電路比較復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)把主電路畫在一張圖紙上，而把一些比較獨(dú)立或次要的單元電路畫在另一張或幾張圖紙上，但要標(biāo)明相互的連接關(guān)系。所有的連接線要“橫平、豎直”，相連的交叉線要在交點(diǎn)上用圓點(diǎn)標(biāo)出。電

10、源線和地線盡可能統(tǒng)一，并標(biāo)出電源電壓數(shù)值?？傮w電路圖畫出之后，還要進(jìn)行認(rèn)真的審查。檢查總體電路是否滿足方案的要求，單元電路是否齊備；每個(gè)單元電路的工作原理是否正確，能否實(shí)現(xiàn)各自的功能；各單元電路之間的連接有無問題，電平和時(shí)序是否合適；圖中標(biāo)注的元器件型號。管腳。參數(shù)值等是否正確等。這種審查十分重要，以防在安裝。調(diào)試中損壞器件。5、電路的安裝與調(diào)試電路的安裝與調(diào)試是完成課程設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。它是把理論設(shè)計(jì)付諸實(shí)踐，制做出符合設(shè)計(jì)要求的實(shí)際電路的過程。安裝與調(diào)試為學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)動腦又動手，獨(dú)立開展電路實(shí)驗(yàn)的機(jī)會。要求學(xué)生掌握電子電路的基本制作工藝和操作技能，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的手段檢驗(yàn)理論設(shè)計(jì)中的問題，運(yùn)用學(xué)

11、過的知識指導(dǎo)電路調(diào)試和檢測工作，使理論與實(shí)際有機(jī)地結(jié)合起來，提高分析解決電路實(shí)際問題的能力。課程設(shè)計(jì)的電路安裝，應(yīng)根據(jù)題目的要求和教學(xué)條件，可以制作出實(shí)際的電子電路裝置，也可以利用實(shí)驗(yàn)箱完成電路。前者還需要考慮電路的布局。制作專門的印刷電路板。焊接和組裝電路等，同時(shí)還應(yīng)設(shè)計(jì)好電路的調(diào)試方案和調(diào)試步驟，詳細(xì)記錄調(diào)試中出現(xiàn)的故障和檢測排除措施。電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)該以能說明電路功能的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析來說明。由于多種實(shí)際因素的影響，原來的理論設(shè)計(jì)可能要作修改，原來選擇的元器件需要調(diào)整或改變參數(shù)，有時(shí)還需要增加一些電路或器件，以保證電路能穩(wěn)定地工作。因此，調(diào)試之后很可能要對前面“選擇器件和參數(shù)計(jì)算”一步中

12、所確定的方案再作修改，最后完成實(shí)際的總體電路。6、確定實(shí)際的總體電路通過電路調(diào)試和技術(shù)指標(biāo)的檢測，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，即可確定所要設(shè)計(jì)的總體電路及各元件的型號參數(shù)，列出元件明細(xì)表，電路安裝圖等技術(shù)文件，對于實(shí)際產(chǎn)品，還要進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，外型設(shè)計(jì)等等。三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1·布置設(shè)計(jì)任務(wù)書。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書包含：（1） 設(shè)計(jì)題目；（2） 主要技術(shù)指標(biāo)和要求；（3） 給定的條件和所用的儀器設(shè)備；（4） 參考文獻(xiàn)等。2· 教師針對學(xué)生的知識水平和設(shè)計(jì)課題講解必要的電路原理和設(shè)計(jì)方法，對于需要深化和擴(kuò)展的知識，還要補(bǔ)充講授有關(guān)的內(nèi)容，幫助學(xué)生明確任務(wù)。掌握工程設(shè)計(jì)方法。3·

13、; 學(xué)生在教師指導(dǎo)下選擇設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，完成預(yù)設(shè)計(jì)。預(yù)設(shè)計(jì)方案經(jīng)過教師審查通過后，方可開始安裝和調(diào)試。4· 安裝調(diào)試是課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，學(xué)生應(yīng)積極爭取教師的指導(dǎo)和幫助。認(rèn)真準(zhǔn)備安裝調(diào)試方案，在電路出現(xiàn)異?，F(xiàn)象或故障時(shí)，按照量測觀察。查找原因。調(diào)整電路、再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的步驟，解決電路中的問題。5· 電路調(diào)試達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，學(xué)生要對設(shè)計(jì)的全過程作出系統(tǒng)總結(jié)報(bào)告，按照一定格式寫出設(shè)計(jì)說明書。課程設(shè)計(jì)說明書主要內(nèi)容有：1) 設(shè)計(jì)題目；主要指標(biāo)和要求；課題概述2) 方案討論及電路工作原理；3) 各單元電路設(shè)計(jì)計(jì)算，元器件的選擇，畫出電路圖等；4) 安裝、調(diào)試中遇到的問題，解決

14、的方法以及實(shí)驗(yàn)效果等；5) 電路性能指標(biāo)測試結(jié)果，是否滿足要求及對成果的評價(jià)；6) 收獲、體會和改進(jìn)設(shè)計(jì)的建議。7) 規(guī)范、詳盡的電路原理圖和元件明細(xì)表8) 參考資料附：元件明細(xì)表格式序號編 號元件名稱型號與規(guī)格數(shù) 量備注1U1通用型四運(yùn)算放大器LM3241四、設(shè)計(jì)應(yīng)完成以下作業(yè)：1) 設(shè)計(jì)報(bào)告一份，不少于3000字，內(nèi)容應(yīng)符合前述要求。并做到原理敘述清楚，計(jì)算正確，數(shù)據(jù)詳盡，字跡端正。2) 電路原理圖一份，無原則性錯(cuò)誤，布局均勻合理，符號、標(biāo)注規(guī)范正確。3) 元件明細(xì)表一份，格式符合范例4) 安裝調(diào)試成功的設(shè)計(jì)作品一件，應(yīng)布局合理，走線清晰整齊，功能完備。能當(dāng)場演示其電路功能五、工作進(jìn)程：課

15、程設(shè)計(jì)進(jìn)程1.布置設(shè)計(jì)任務(wù)，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書： 集中指導(dǎo)2學(xué)時(shí)2.調(diào)研，收集資料 課外10學(xué)時(shí)3.方案設(shè)計(jì)課內(nèi)3學(xué)時(shí)，課外6學(xué)時(shí)4.檢查電路草圖，了解學(xué)生設(shè)計(jì)進(jìn)度，及時(shí)解決設(shè)計(jì)中的問題5.電路設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算課內(nèi)2學(xué)時(shí)，課外4學(xué)時(shí)6.交元件明細(xì)表檢查元件設(shè)計(jì)計(jì)算情況，解決電路參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算問題。7.討論安裝調(diào)試方案課內(nèi)1學(xué)時(shí)。8.分發(fā)元器件課內(nèi)2學(xué)時(shí)，分發(fā)元器件時(shí)詳細(xì)介紹元器件知識、測試檢查的方法。9.安裝調(diào)試視課題難度、工作量而定；約1-3天10準(zhǔn)備設(shè)計(jì)報(bào)告 課外5學(xué)時(shí)11.交驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告檢查設(shè)計(jì)報(bào)告的格式、內(nèi)容是否符合規(guī)范。特別是參數(shù)計(jì)算、元件選用、元件明細(xì)表、電路原理圖等。12答辯兩種形式：集中

16、答辯，驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)電路時(shí)隨機(jī)出題個(gè)別答辯，根據(jù)條件選擇一種。13.評定成績。六、設(shè)計(jì)報(bào)告規(guī)格：設(shè)計(jì)報(bào)告一般應(yīng)不少于5000字，正文內(nèi)容16K設(shè)計(jì)報(bào)告紙10頁以上，有封面、目錄頁，豎式裝訂。設(shè)計(jì)報(bào)告包含以下內(nèi)容：1.課題簡介；設(shè)計(jì)課題與課題描述設(shè)計(jì)課題的各項(xiàng)要求，對課題的描述，介紹設(shè)計(jì)課題的原理、功能、特點(diǎn)，用途與使用價(jià)值。2.方案設(shè)計(jì)根據(jù)對課題的分析確定電路功能，畫出能實(shí)現(xiàn)這些功能的系統(tǒng)框圖，各部分作用、對設(shè)計(jì)有何具體的要求，有哪些可選方案，最后選定哪一種，理由是什么。3.電路設(shè)計(jì)各部分電路的草圖，原理分析，參數(shù)計(jì)算、元件選取。4.安裝調(diào)試元件準(zhǔn)備、安裝布局圖、安裝過程。包括安裝的注意事項(xiàng)，特別的

17、技術(shù)處理。調(diào)試方案和步驟，調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決的措施。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及測試數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析，結(jié)論。5.小結(jié)完成課程設(shè)計(jì)的過程中的收獲和體會，對本課題的改進(jìn)設(shè)想等。6.參考資料7.附錄：1)元件明細(xì)表規(guī)范清楚地列出電路中使用的各元件的編號、名稱、型號、規(guī)格參數(shù)、數(shù)量，需要特別說明的問題在備注欄中給予說明。2)原理圖元件符號的表示、線型、文字符號及說明必須準(zhǔn)確規(guī)范，用2B鉛筆加深，不得使用圓珠筆、鋼筆畫圖，可以使用計(jì)算機(jī)繪圖。標(biāo)簽欄也應(yīng)準(zhǔn)確填寫。七、成績評定：依據(jù)以下各方面評定成績：（1） 參與態(tài)度；（2） 收集資料，查閱專業(yè)手冊的能力；（3） 安裝調(diào)試中分析、解決問題的能力；（4） 設(shè)計(jì)作品的質(zhì)量；（

18、5） 設(shè)計(jì)報(bào)告的質(zhì)量；（6） 答辯。成績評定為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五等。不及格成績不予補(bǔ)考，應(yīng)隨其他班級重修重考，原則上不使用同一課題。八、設(shè)計(jì)指導(dǎo)：參考課題：熱釋電紅外迎賓器迎賓器，是近年才有的用于小型店鋪-便利店起迎賓、防盜和計(jì)數(shù)作用的電子產(chǎn)品。迎賓器的前身是電子防盜報(bào)警器；事先人們用它來防盜的，但后來因?yàn)殡娮影l(fā)出的聲音是刺耳的報(bào)警聲，對進(jìn)店的顧客產(chǎn)生消極的影響，后來演變成比較悅耳的聲音，特別是：您好，歡迎光臨，音效特受用戶的青睞，顧客一進(jìn)門就報(bào)出歡迎語音，起到了禮貌問候，從而做到提醒店員有人進(jìn)店和迎賓的兩重作用。本次課題可以選擇迎賓或者計(jì)數(shù)。熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出

19、人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺瑫r(shí)，它還能鑒別出運(yùn)動的生物與其它非生物。熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報(bào)警裝置，也可以用于自動控制、接近開關(guān)、遙測等領(lǐng)域。用它制作的防盜報(bào)警器與目前市場上銷售的許多防盜報(bào)警器材相比，具有如下特點(diǎn)：不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源。靈敏度高、控制范圍大。隱蔽性好，可流動安裝。熱釋電紅外傳感器的原理特性熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾

20、該傳感器在工藝上將兩個(gè)特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式該電阻阻抗高達(dá)10，故引入的溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式即源極跟隨器來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、

21、負(fù)極性的。 圖1 熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)與外形圖是一個(gè)雙探測元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。使用時(shí)端接電源正極，端接電源負(fù)極，端為信號輸出。該傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補(bǔ)償。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個(gè)探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允

22、許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外。熱釋電傳感器是對溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個(gè)表面做成電極，在環(huán)境溫度有T的變化時(shí)，由于有熱釋電效應(yīng)，在兩個(gè)電極上會產(chǎn)生電荷Q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱的電壓V。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個(gè)場效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷Q會被空氣中的離子所結(jié)合而消失，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，T=0，則傳感器無輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生T，則有T輸出；若人體進(jìn)入檢測區(qū)后不動，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出了。所以這種傳感器也稱為人體運(yùn)動傳感器。由實(shí)驗(yàn)證明

23、，傳感器不加光學(xué)透鏡(也稱菲涅爾透鏡)，其檢測距離小于2m，而加上光學(xué)透鏡后，其檢測距離可增加到10m左右。該迎賓器主要技術(shù)參數(shù)：工作電壓：5V12V(直流)；靜態(tài)電流小于8mA；內(nèi)部有溫度補(bǔ)償，使輸出穩(wěn)定；上電后不穩(wěn)定時(shí)間約1分鐘；檢測距離610m；水平角度110°；有人體進(jìn)入檢測區(qū)時(shí)輸出高電平(大于3V)；工作溫度范圍1040。 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)范圍：00-99（二）設(shè)計(jì)指導(dǎo):1電路總體構(gòu)思圖2 熱釋電紅外報(bào)警器框圖典型的熱釋電紅外檢測器的結(jié)構(gòu)框圖如所示。放大器將傳感器輸出的微弱電壓信號放大，并由濾波電路將雜波濾掉。放大后的電壓輸入電壓比較器的同相端與反相端的基準(zhǔn)電壓(閾值電壓)相比較

24、：當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(qū)時(shí)，其放大后的信號電壓大于閾值電壓，電壓比較器輸出高電平，當(dāng)無人體進(jìn)入檢測區(qū)，或者環(huán)境溫度有些變化也產(chǎn)生電壓信號，但由于此電壓信號較小，雖也經(jīng)放大其值小于閾值電壓，比較器輸出仍為低電平。電壓比較器起到鑒別有無人體進(jìn)入檢測區(qū)的作用，同時(shí)也消除環(huán)境溫度變化所產(chǎn)生的干擾。電壓比較器輸出的高電平觸發(fā)報(bào)警延時(shí)電路，產(chǎn)生35秒的聲光報(bào)警，有報(bào)警時(shí)發(fā)光二極管亮。根據(jù)圖2所示框圖，本課題系統(tǒng)方案分成以下幾個(gè)部分，各部分的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：（1）熱釋電紅外傳感器根據(jù)監(jiān)控范圍確定靈敏度要求，并以此選定熱釋電紅外傳感器型號。請認(rèn)真閱讀產(chǎn)品手冊，查驗(yàn)其引腳分布，根據(jù)產(chǎn)品手冊推薦方案確定電源電壓和信號引出

25、形式，也可參照典型應(yīng)用電路決定該部分電路形式。實(shí)際使用中必須在傳感器之前使用菲涅爾透鏡，但在實(shí)驗(yàn)中為了便于調(diào)試，可以不用透鏡，從而避免附近人體的移動造成的干擾。（2）濾波及二級放大器由傳感器輸出的信號電壓十分微弱，必須進(jìn)行高倍放大。對于5米距離的人體移動，傳感器的輸出電壓為1mV左右（具有非尼爾透鏡時(shí)），為了正確檢出信號，希望放大器輸出信號在24V，故放大倍數(shù)應(yīng)為20004000倍，如此高的放大倍數(shù)，建議采用集成運(yùn)放構(gòu)成的兩級放大器。由于傳感器內(nèi)阻較大（典型值為10k），故放大器應(yīng)設(shè)計(jì)為同相輸入型?？蓞⒖冀滩慕榻B的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。要注意運(yùn)放一般工作于雙電源供電狀態(tài)，但實(shí)際設(shè)計(jì)中一般采用單電源供電

26、，請查找有關(guān)資料解決這個(gè)問題。由于傳感器對人體運(yùn)動的感應(yīng)信號是一個(gè)頻率在0.210Hz的低頻信號，因此為了提高電路的抗干擾能力，可以考慮設(shè)計(jì)具有帶通濾波功能的放大器，其上限截止頻率定為10Hz，下限截止頻率為0.2Hz。（3）信號比較器信號比較器用于鑒別有用信號。在傳感器沒有收到有效信號時(shí)，由于放大器放大倍數(shù)非常高，傳感器、引線、以及環(huán)境的影響都會在輸入端形成噪聲，該噪聲被放大后，放大器的輸出端并不為零，而是具有一個(gè)相對幅度較小的輸出電壓。當(dāng)收到有效信號時(shí)，會產(chǎn)生一個(gè)幅度很大的輸出電壓，這樣，根據(jù)輸出電壓的大小就可以確定有沒有收到有效信號。鑒別輸出電壓幅度大小的電路可以采用窗孔比較器，這種比較

27、器能通過設(shè)置參考電壓的高低調(diào)整靈敏度。相關(guān)電路請查閱教材有關(guān)內(nèi)容。（4）報(bào)警延時(shí)電路可采用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在有效信號的觸發(fā)下，能產(chǎn)生一個(gè)寬度一定的輸出脈沖，在這一的寬度的時(shí)間里，可以用于觸發(fā)一個(gè)聲光報(bào)警電路，產(chǎn)生有效報(bào)警。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以采用專用數(shù)字邏輯電路（如74LS122）、門電路、D觸發(fā)器或555集成定時(shí)器構(gòu)成?？赏ㄟ^查閱相關(guān)資料自行確定電路形式和相關(guān)參數(shù)。需要聲音報(bào)警可設(shè)計(jì)頻率為1kHz的多諧振蕩器，需要光指示報(bào)警可選用LED顯示。如有必要應(yīng)考慮添加驅(qū)動電路。 （5）計(jì)數(shù)器電路組成計(jì)數(shù)器的最基本單元是觸發(fā)器，但是利用觸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器會增加其集成塊的數(shù)目，同時(shí)也花費(fèi)時(shí)間。故我們

28、選擇中規(guī)模集成電路74LS160或者74LS161。除了計(jì)數(shù)外，產(chǎn)品還有一些附加功能，如復(fù)位、預(yù)置數(shù)、保持。雖然計(jì)數(shù)器產(chǎn)品一般只有二進(jìn)制和十進(jìn)制兩種，有了這些附加功能，我們就可以方便地用我們可以得到的計(jì)數(shù)器來構(gòu)成任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。74LS160是二十進(jìn)制同步可預(yù)置計(jì)數(shù)器，采用16腳雙列直插塑料封裝,管腳排列圖和實(shí)物圖如圖3，1腳CR為清零端,低電平有效。2腳CP為時(shí)鐘脈沖輸人端,上升沿觸發(fā)。功能表見表1。 （6）譯碼器電路 圖3 74LS16074LS160可以實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)，就是說計(jì)數(shù)從“0”到“9”。到了“9”就產(chǎn)生進(jìn)位信號，15腳CO（C）即為進(jìn)位輸出端。 表1 74LS160 功能表在

29、應(yīng)用中，若需要的計(jì)數(shù)器的模小于10都可以直接使用集成計(jì)數(shù)器74LS160。但是，在實(shí)際生活和工作實(shí)踐中，經(jīng)常用到模大于10的計(jì)數(shù)器，就不能簡單使用一片集成計(jì)數(shù)器，而要象使用算盤那樣，使用多串算盤珠來進(jìn)行成千上萬的計(jì)數(shù)和數(shù)的表示，使用多片集成計(jì)數(shù)器進(jìn)行大模數(shù)的計(jì)數(shù)。在此，我們就要進(jìn)行集成計(jì)數(shù)器的級聯(lián)，用以擴(kuò)展計(jì)數(shù)器的模，達(dá)到我們的目的。（7）驅(qū)動器電路LED數(shù)碼管要顯示BCD碼所表示的十進(jìn)制數(shù)字就需要有一個(gè)專門的譯碼器，該譯碼器不但要有譯碼功能，還要有相當(dāng)?shù)尿?qū)動能力。例如74LS48共陰極譯碼驅(qū)動器，它的引腳排列如圖4所示。它的功能表見表2。 圖4 74LS48的引腳排列還有一種74LS47共陽

30、極譯碼驅(qū)動器，它的引腳排列與74LS48的引腳排列一模一樣，兩者的功能也差不多。使用時(shí)要注意：74LS47是用來驅(qū)動共陽極顯示器的，74LS48是用來驅(qū)動共陰極的；74LS48內(nèi)部有升壓電阻，使用時(shí)可以直接與顯示器相連，而74LS47為集電極開路輸出，使用時(shí)要外接電阻。 輸入 輸出abcdefg××××××0(輸入)00000000×××××11111111 810000000000000011000011111110011×000110110000121×0010

31、11101101231×001111111001341×010010110011451×010111011011561×011010011111671×011111110000781×100011111111891×1001111110119101×101010001101111×101110011001121×110010100011131×110111001011141×111010001111151×111110000000表2 74LS48的功能表（8）顯示器電路數(shù)碼的顯示方式一般有三種：第一種是字型重疊式；第二種是分段式；第三種是點(diǎn)陣式。目前以分段式應(yīng)用最為普遍，主要器件是七段發(fā)光二極管（LED）顯示器。它可分為兩種，一是共陽極顯示器（發(fā)光二極管的陽極都接在一個(gè)公共點(diǎn)上），另一是共陰極顯示器（發(fā)光二極管的陽極都接在一個(gè)公共點(diǎn)上，使用時(shí)公共點(diǎn)接地）。下圖5（a）、圖6（a）分別是共陰管和共陽管的電路，圖5（b）、圖6（b）分別是共陰管和共陽管的引出腳功能圖。