數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)總結(jié)

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)總結(jié)指導(dǎo)教師：王新旺課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)：電子創(chuàng)新技術(shù)實(shí)驗(yàn)室課程設(shè)計(jì)時(shí)間：8天課程設(shè)計(jì)班級(jí)：電子信息工程1001班課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排：第一天:講解課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及需求，并說明設(shè)計(jì)要求。第二天：講解電路的繪制要點(diǎn)，并繪制電路圖，完成設(shè)計(jì)仿真。第三天：講解焊接工藝過程，并清點(diǎn)套件元件，開始根據(jù)電路圖進(jìn)行焊接。第四天：學(xué)生練習(xí)，學(xué)習(xí)焊接操作。第五天：焊接、并調(diào)試。第六天：講解焊接時(shí)普遍的問題以及解決的辦法。第七天：學(xué)生練習(xí)第八天：測(cè)試，總結(jié)，登記課程設(shè)計(jì)的成績(jī)。設(shè)計(jì)題目：本次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)“遠(yuǎn)紅外報(bào)警器”的設(shè)計(jì)組裝與焊接的練習(xí)，要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃悸泛褪炀毜膭?dòng)手能力，此次設(shè)計(jì)后，讓學(xué)生明白了總的設(shè)計(jì)方法及思路，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)字電路的知識(shí)認(rèn)識(shí)，提高實(shí)際應(yīng)用，解決問題的能力。

一、實(shí)習(xí)目標(biāo)1、學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力。2、學(xué)會(huì)直流穩(wěn)壓電源、萬用表的使用。3、學(xué)習(xí)電子焊接技術(shù)。4、培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。二、總體設(shè)計(jì)思路1概述隨著時(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?現(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?此外,在電子防盜?人體探測(cè)等領(lǐng)域中,被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器也以其價(jià)格低廉?技術(shù)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎?目前國內(nèi)使用的各類防盜?保安報(bào)警器基本都是以超聲波?主動(dòng)式紅外發(fā)射/接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ)?而這里所設(shè)計(jì)的被動(dòng)式紅外報(bào)警器則采用了美國的傳感元件——熱釋電紅外傳感器?這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線,并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào),同時(shí),它還能鑒別出運(yùn)動(dòng)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(dòng)控制?接近開關(guān)?遙測(cè)等領(lǐng)域?用它制作的防盜報(bào)警器與目前市場(chǎng)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(dòng)安裝?2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(dòng)平衡電路方式,因而能以非接觸式檢測(cè)出物體放出的紅外線能量變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出?熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場(chǎng)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(hào),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)104MΩ,故引入的N溝道結(jié)型場(chǎng)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(cè)元?干涉濾光片和場(chǎng)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(duì)其進(jìn)行極化,這樣便制成了熱釋電探測(cè)元?由于加電極化的電壓是有極性的,因此極化后的探測(cè)元也是有正?負(fù)極性的?圖1是一個(gè)雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖?使用時(shí)D端接電源正極,G端接電源負(fù)極,S端為信號(hào)輸出?該傳感器將兩個(gè)極性相反?特性一致的探測(cè)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(hào)在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補(bǔ)償?對(duì)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(cè)元上,從而使傳感器輸出電壓信號(hào)?制造熱釋電紅外探測(cè)元的高熱電材料是一種廣譜材料,它的探測(cè)波長范圍為0.2~20μm?為了對(duì)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?3被動(dòng)式紅外報(bào)警器的結(jié)構(gòu)原理3.1結(jié)構(gòu)被動(dòng)式紅外報(bào)警器主要由光學(xué)系統(tǒng)?熱釋電紅外傳感器?信號(hào)濾波和放大?信號(hào)處理和報(bào)警電路等幾部分組成?其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示?圖中,菲涅爾透鏡可以將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外探測(cè)元上,同時(shí)也產(chǎn)生交替變化的紅外輻射高靈敏區(qū)和盲區(qū),以適應(yīng)熱釋電探測(cè)元要求信號(hào)不斷變化的特性;熱釋電紅外傳感器是報(bào)警器設(shè)計(jì)中的核心器件,它可以把人體的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以供信號(hào)處理部分使用;信號(hào)處理主要是把傳感器輸出的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大?濾波?延遲?比較,為報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)?圖3所示的是將待測(cè)目標(biāo)?菲涅爾透鏡?熱釋電紅外傳感器相結(jié)合使用時(shí)的工作原理示意圖?3.2工作原理在該探測(cè)技術(shù)中,所謂“被動(dòng)”是指探測(cè)器本身不發(fā)出任何形式的能量,只是靠接收自然界能量或能量變化來完成探測(cè)目的?被動(dòng)紅外報(bào)警器的特點(diǎn)是能夠響應(yīng)入侵者在所防范區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)所引起的紅外輻射變化,并能使監(jiān)控報(bào)警器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào),從而完成報(bào)警功能?圖4所示是該報(bào)警器的工作電路原理圖?當(dāng)人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測(cè)元上時(shí),電路中的傳感器將輸出電壓信號(hào),然后使該信號(hào)先通過一個(gè)由C1?C2?R1?R2組成的帶通濾波器,該濾波器的上限截止頻率為16Hz,下限截止頻率為0.16Hz?由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測(cè)信號(hào)電壓十分微弱(通常僅有1mV左右),而且是一個(gè)變化的信號(hào),同時(shí)菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號(hào)電壓呈脈沖形式(脈沖電壓的頻率由被測(cè)物體的移動(dòng)速度決定,通常為0.1~10Hz左右),所以應(yīng)對(duì)熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大?本設(shè)計(jì)運(yùn)用集成運(yùn)算放大器LM324來進(jìn)行兩級(jí)放大,以使其獲得足夠的增益?當(dāng)傳感器探測(cè)到人體輻射的紅外線信號(hào)并經(jīng)放大后送給窗口比較器時(shí),若信號(hào)幅度超過窗口比較器的上下限,系統(tǒng)將輸出高電平信號(hào);無異常情況時(shí)則輸出低電平信號(hào)?在該比較器中,R9?R10?R11用做參考電壓,兩個(gè)運(yùn)算放大器用做比較,兩個(gè)二極管的主要作用是使輸出更穩(wěn)定?窗口比較器的上下限電壓即參考電壓分別為3.8V和1.2V?將這個(gè)高低電平變化的信號(hào)上升沿信號(hào)作為單穩(wěn)電路HEF4538B的觸發(fā)信號(hào),并讓其輸出一個(gè)脈寬大約為10s的高電平信號(hào)?再用這一脈寬信號(hào)作為報(bào)警電路KD9561的輸入控制信號(hào),來使電路產(chǎn)生10s的報(bào)警信號(hào),最后用三極管VT1和VT2再一次對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大,以便有足夠大的電流來驅(qū)動(dòng)喇叭使其連續(xù)發(fā)出10s的報(bào)警聲?抗干擾性能①防小動(dòng)物干擾：探測(cè)器安裝在推薦的使用高度，對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)地面上的小動(dòng)物，一般不產(chǎn)生報(bào)警。②抗電磁干擾：探測(cè)器的抗電磁波干擾性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手機(jī)電磁干擾不會(huì)引起誤報(bào)。③抗燈光干擾：探測(cè)器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受3米外H4鹵素?zé)敉高^玻璃照射，不產(chǎn)生報(bào)警。紅外線熱釋電傳感器對(duì)人體的敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系很大。紅外線熱釋電傳感器對(duì)于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感,而對(duì)于橫切方向(即與半徑垂直的方向)移動(dòng)則最為敏感.在現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測(cè)靈敏度極為重要的一環(huán)。三、具體焊接：1、分類：找出所有元件并識(shí)別。2、分型號(hào)：用萬用表測(cè)出各電阻的阻值，識(shí)別各瓷片電容、電解電容、二極管、三極管等元器件的型號(hào)。3、焊接要領(lǐng)（1）烙鐵頭應(yīng)同時(shí)接觸要相互連接的2個(gè)被焊件（如焊腳與焊盤），烙鐵一般傾斜45度，應(yīng)避免只與其中一個(gè)被焊件接觸。原則上是被焊件升溫達(dá)到焊料的熔化溫度是立即送上焊錫絲。焊接一個(gè)錫點(diǎn)4秒最為合適，最大不超過8秒。（2）焊接注意事項(xiàng)在焊接物品時(shí),要看準(zhǔn)焊接點(diǎn)，以免線路焊接不良引起的短路。標(biāo)準(zhǔn)錫點(diǎn)：錫點(diǎn)成內(nèi)弧形，錫點(diǎn)要圓滿、光滑、無針孔、無松香漬。零件腳外形可見錫的流散性好。錫將整個(gè)上錫位及零件腳包圍4、焊接電路板（1）焊接電阻：將電阻裝入電路板的對(duì)應(yīng)位置，盡量使各電阻的高低一致，焊完后將露在印制電路板表面多余的引腳齊根剪去。（2）焊接瓷片電容：將瓷片電容裝入電路板的對(duì)應(yīng)位置，保證其引腳盡量短，焊完后將露在印制電路板表面多余的引腳齊根剪去。（3）焊接電解電容：將電解電容分清“+”與“-”裝入電路板的對(duì)應(yīng)位置，保證電解電容上的型號(hào)標(biāo)記易看可見，并緊貼PCB板，焊完后將露在印制電路板表面多余的引腳齊根剪去。（4）焊接二極管：將二極管分清“陽極”與“陰極”裝入電路板的對(duì)應(yīng)位置，焊接時(shí)對(duì)最短引線的焊接時(shí)間不能超過2S，焊完后將露在印制電路板表面多余的引腳齊根剪去。（5）焊接三極管：將三極管分清“e引線”、“b引線”和“c引線”裝入電路板的對(duì)應(yīng)位置，將三極管裝配時(shí)的高度適中即可，以避免三極管腿折斷，焊接時(shí)間盡可能短，焊完后將露表面多余的引腳剪去。（6）焊接熱敏電阻：將熱敏電阻裝入電路板的對(duì)應(yīng)位置，由于熱敏電阻是易損元件，焊接時(shí)不允許將烙鐵頭直接接觸熱敏電阻器或靠的太近，以避免損壞熱敏電阻器，焊完后將露在印制電路板表面多余的引腳齊根剪去。（7）焊接集成塊：將集成塊小心裝入電路板的對(duì)應(yīng)位置，焊接時(shí)控制好烙鐵，避免出現(xiàn)引線間連錫，焊完后將露在印制電路板表面多余的引腳齊根剪去。（8）焊接傳感器：將傳感器罩上塑料罩后裝入電路板的對(duì)應(yīng)位置，焊接時(shí)管腳的彎曲或焊接部位應(yīng)離開管腳基部4mm以上，焊完后將露在印制電路板表面多余的引腳齊根剪去。（9）焊接壓電蜂鳴器：將壓電蜂鳴器中心的壓電陶瓷片焊在正極，金屬基板焊在負(fù)極。（10）焊接其他：將2條跳線焊接到電路板對(duì)應(yīng)位置，將2跟電源線的一側(cè)焊接到電路板對(duì)應(yīng)位置，剩下的焊接到電源接口處。（11）組裝成品：將電路板裝入外殼，使用膠棒將壓電蜂鳴器焊粘到金屬基板上，裝入電池。四、課程設(shè)計(jì)總結(jié)兩個(gè)星期的電子實(shí)習(xí)已經(jīng)過去，但是使學(xué)生對(duì)電子設(shè)計(jì)有了更多了解，使我學(xué)了很多，具體如下：1.基本掌握手工電烙鐵的焊接技能夠獨(dú)立的完成簡(jiǎn)單電子產(chǎn)品的安裝與焊接。熟悉電子產(chǎn)品裝工藝的生產(chǎn)流程，了解電子產(chǎn)品的焊接、調(diào)試與維修方法；2.熟悉了有關(guān)電子設(shè)計(jì)與仿真軟件的使用，能夠熟練使用普通萬用表；3.熟悉常用電子器件的類別、型號(hào)、規(guī)格、性能及其使用范圍，能夠靈活的運(yùn)用4.增強(qiáng)自己解決問題的能力，利用網(wǎng)上和圖書館的資源，搜索查找得到需要的信息；5.明白了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，和搭檔相互討論，學(xué)會(huì)了怎么更好解決問題。課程設(shè)計(jì)誠然是一門專業(yè)集中實(shí)踐類課程，能夠給予學(xué)生很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，學(xué)生掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等，掌握了紅外報(bào)警器構(gòu)造及原理。

在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了學(xué)生能夠獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它