红外线报警器—电路CAD课程设计报告.doc

电路电路 cadcad 课程设计报告课程设计报告 设计题目： 红外线报警器 专业班级： 通信 0701 学 号： 07001326 学生姓名： 同组学生： 红外线报警器 摘要 通过介绍热释红外传感器的工作原理，给出了一种被动型热释电红外报警器的结构 原理及其应用电路。这种电路把红外线的隐蔽性很好地应用于报警系统中，从而实现了 防盗报警功能，达到了安全防护之目的。 该报警器能探测人体发出的红外线，由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、 延时电路和报警指示电路等组成。当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警信号， 适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。概述了红外辐射的知识、 热释电红外传感器的结构和工作原理。利用热释电红外传感器设计了一种被动式红外报 警电路,分析了该电路的功能和工作原理。热释电红外传感器具有很多的优点,在防盗、 警戒等装置中应用较广。 关键词关键词 被动式红外报警器；热释电红外（pir）；传感器；热释电效应；菲涅尔透镜 目 录 摘 要 3 第 1 章 绪论 3 1.1 电路设计背景3 1.2 红外报警器分类及原理3 1.3 热释电红外传感器的原理特性3 1.4 设计意义及要求3 第 2 章 电路组成及框图 3 第 3 章 单元电路设计 3 3.1 电源电路设计3 3.1.1 整流滤波电路3 3.1.2 稳压电路3 3.2 放大电路的设计3 3.2.1 反相交流放大器3 3.2.2 同相交流放大器3 3. 3 比较器电路设计 .3 第 4 章 整机电路及工作原理 3 第 5 章 电路制作及调试 3 5.1 电路仿真3 5.1.1 multisim 仿真软件介绍 .3 5.1.2 protel 99se pcb 软件介绍 3 5.1.3 仿真与验证3 5.2 电路的制作与调试3 5.2.1 元件介绍3 5.2.2 集成运放的基础知识3 5.2.3 集成电路的检测3 5.2.4 元器件的测试与筛选3 5.2.5 元器件的焊接要点3 5.2.6 烙铁使用的注意事项3 5.2.7 电路测试3 总 结 3 参考文献 .3 附录 1 原理图.3 附录 2 pcb 布线图 .3 附录 3 pcb 三维图 .3 附录 4 实物图.3 附录 5 元件明细表.3 第 5 页 共 34 页 摘 要 第 1 章 绪论 1.1 电路设计背景 近年来，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展.人民的生活水平有了很大 提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也是越来越 多。这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强，造成偷盗现象屡见不鲜。因此，越来 越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。 报警器这时正为人们解决了不少问题。但是市场上的报警器大部分都是用于一些大 公司及财政机构。价格高昂，一般人们难以接受。如果设计和生产一种价廉、性能灵敏 可靠的防盗报警器，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。由于红外线 是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的 应用，此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低 廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。 红外报警器大多数采用国外的先进技术，其功能也非常先进。其中包括被动式热释 电型红外报警器，也即是本文将研究的产品。还有红外监控无线报警器，超声波防盗报 警器,红外线防盗报警器，高灵敏红外报警器,触摸式延时防盗报警器, 触摸式防盗报警 器，红外报警器，红外线声光报警器。 其外，可用红外报警器原理控制各种电器的运行。 1.2 红外报警器分类及原理 红外报警器分为主动红外报警和被动红外报警，主动红外入侵报警器是由发射机和 接收机组成，发射机是由电源、发光源和光学系统组成，接收机是由光学系统、光电传 感器、放大器、信号处理器等部分组成。主动红外报警器是一种红外线光束遮挡型报警 器，发射机中的红外发光二极管在电源的激发下，发出一束经过调制的红外光束（此光 束的波长约在 0.80.95 微米之间），经过光学系统的作用变成平行光发射出去。此光 第 6 页 共 34 页 束被接收机接收，由接收机中的红外光电传感器把光信号转换成信号，经过电路处理后 传给报警控制器。由发射机发射出的红外线经过防范区到达接收机，构成了一条警戒线。 正常情况下，接收机收到的是一个稳定的光信号，当有人入侵该警戒线时，红外光束被 遮挡，接收机收到的红外信号发生变化，提取这一变化，经放大和适当处理，控制器发 出的报警信号。目前此类报警器有二光束、三光束还有多光束的红外栅栏等。一般应用 在周界防范居多，最大的优点就是防范距离远，能达到被动红外的十倍以上探测距离。 被动红外报警器主要是根据外界红外能量的变化来判断是否有人在移动。人体的红 外能量与环境有差别，当人通过探测区域时，报警器收集到的这个不同的红外能量的位 置变化，进而通过分析发出报警。人体都有恒定的体温，一般在 37 度左右，会发出特定 波长 10m 左右的红外线，被动红外报警器就是靠探测人体发射的 10m 左右的红外线 而进行工作的。人体发射的 10m 左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感 应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变 化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。被 动红外报警器是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为 10m 左右的红外 辐射必须非常敏感。为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊 的菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。其传感器包含两个互相串联或并 联的热释电元件。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件 几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是报警器无信号输出。一旦人侵 入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电 元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理而报警。用它制作的防盗报 警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比，具有如下特点： 1. 不需要用红外线或电磁波等发射源。 2. 灵敏度高、控制范围大。 3. 隐蔽性好，可流动安装。 1.3 热释电红外传感器的原理特性 热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是 热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸 第 7 页 共 34 页 铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变 化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰 该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元 反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变 化 并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成 阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用 因而需要用电阻将其转换为 电压形式 该电阻阻抗高达 104m，故引入的 n 沟道结型场效应管应接成共漏形式 即源 极跟随器 来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹 配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属 电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有 极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。双探测元热释电红外传感器的结构。 使用时 d 端接电源正极，g 端接电源负极，s 端为信号输出。该传感器将两个极性相反、 特性一致的探测元串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个 极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射 至传感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加 至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。制造热释电红外探测元的高热电材料是 一种广谱材料，它的探测波长范围为 0220m。为了对某一波长范围的红外辐射有较 高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些波长 范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外。 1.4 设计意义及要求 通过对红外线报警器系统的设计与分析，用集成运放 lm324、红外传感器、二极管等 器件设计电路，可监视几米到几十米范围内运动的人体，当有人在该范围走动时发出报 警信号。并且运用 multisim 软件对电路进行仿真和 protel 99se 软件画原理图以及制作 电路板，制作实物并调试、展示功能。 第 8 页 共 34 页 第 2 章 电路组成及框图 随着电子技术的飞速发展和日益普及，电子报警器已经在各企业事业单位和人们的 日常生活中得到广泛的应用，红外线报警器可监视几米到几十米范围内移动的人体，当 有人在该范围内走动时，发出报警。其电路的组成框图如图 2-1 所示。 比较器 传感器电源 基准电压 指示电路放大滤波 图 2-1 报警器电路的组成图 1电源：通过交流电经变压器的变压、桥式二极管的整流、电容的滤波、稳压器的 稳压得到 5v 的直流电压。 2传感器：传感器主要是用来采集人体的红外线信号并将该信号转换成电信号的器 件。 3放大滤波：是由集成运算放大器 lm324 和电容构成对传感器的信号进行放大和滤 波供下一级电路使用。 4比较器：这里采用的是双限电压比较器，把电路中的基准电压 u1 和 u2 作为参考 电压（u1u2）与比较器输出的电压作比较控制指示电路指示是否有人进入的情况。 第 9 页 共 34 页 第 3 章 单元电路设计 3.1 电源电路设计 直流电源（dc power）有正、负两个电极，当两个电极与电路连通后，能够使电路 两端之间维持恒定的电位差，从而在外电路中形成由正极到负极的电流来为电路工作提 供能量。在设计采用的是 5v 的芯片，所以电路设计为 5v 的电源。 3.1.1 整流滤波电路 1整流电路 晶体二极管是由两种具有不同导电性能的 n 型半导体和 p 型半导体结合形成的 pn 结 构成的，如图 3-1（a）所示，pn 结具有单向导电的特性，常用符号表示如图 3-1（b）。 图 3-1 二极管的 pn 结构及符号 图 3-2 二极管的特性曲线 第 10 页 共 34 页 当 pn 结加上正向电压（p 区接正、n 区接负）时，外电场使 pn 结的阻挡层变薄，形 成比较大的电流，二极管的正向电阻很小；当 pn 结加上反向电压时，外电场使 pn 结的 阻 挡层变厚，形成极小的反向电流，表现为反向电阻非常大。晶体二极管的正反向特性曲 线如图 3-2 所示，即二极管具有单向导电性。 利用二极管的单向导电性，可将交流电变成脉冲直流电，其过程称为整流。如图 3- 3 是桥式整流滤波电路，其整流过程如下：当交流电为正半周时，m 点电压高于 n 点电压， d2、d4 截止，而 d2、d5 导通，电流将从交流电源依次通过 d2、rl、d5 回到电源；当交 流电为负半周时，n 点电压高于 m 点电压，d2、d5 截止，而 d3、d4 导通，电流将从交流 电源依次通过 d3、rl、d4 回到电源。这样通过 rl 的电流方向是固定的，ua始终大于 ub，且 uab 随交流电的起伏而波动。如果将 rl 两端接入示波器会观察到如图 3-4 的整流 波形。 整流电路是把交流电变成直流电的电路，电路是二极管的单向导电性由四个二极管 构成桥式整流电路，如图 3-3 所示。 图 3-3 桥式整流 第 11 页 共 34 页 图 3-4 交流、整流及滤波波形 2滤波电路 电容（或电容量, capacitance）指的是在给定电位差下的电荷储藏量；记为 c，国 际 单位是法拉（f）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻 碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上；造成电荷的累积储存，最常见的例子就是两片 平行金属板，也是电容器的俗称。 在负载 rl 两端并接上电容值较大的电解电容，如图 3-3 所示，可将脉冲直流电过滤 成较平稳的直流电，称为滤波。波形将会变得较为平滑或成一条直线。 滤波的基本原理：电容 c 两端的初始电压为 0。接入交流电源 u 后，当 u 为正半周时， d2、d5 导通，u 通过 d2、d5 对电容充电；当 u 为负半周时，d3、d4 导通，u 通过 d3、d4 对电容充电。由于充电回路等效电阻很小，所以充电很快，电容 c 迅速被充到交流电压 的最大值 umax。此时二极管的电压始终小于或等于 0，故二极管均截止，电容不可能放 电，故输出电压恒为 umax。 综上所述，交流电通过整流、滤波可以变成直流电，这就是一般稳压电源的基本原 理。 3.1.2 稳压电路 lm317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。lm317 的输入最同电压 为 30 多伏，输出电压 1.5-32v 电流 1.5a 不过在用的时候要注意功耗问题注意散热问题。 lm317 有三个引脚，一个输入一个输出一个电压调节。输入引脚输入正电压,输出引脚接 第 12 页 共 34 页 负载, 电压调节引脚一个引脚接电阻(200 左右)在输出引脚,另一个接可调电阻(几 k)接 于地。输入和输出引脚对地要接滤波电容。 图 3-5 稳压电路图 典型线性调整率 0.01%，典型负载调整率 0.1%。80db 纹波抑制比，输出短路保护， 过流、过热保护，调整管安全工作区保护，标准三端晶体管封装。稳压电路的原理图如 图 3-5 所示。当外部电容应用于任何集成电路稳压时，有时必须加保护二极管以防止电 容在低电流点向稳压器放电，lm317 的引脚如图 3-6 所示。 图 3-6 lm317 引脚 如图 3-6 所示 1 脚为调节脚、2 脚为输出脚、3 脚为输入脚，其中 2 脚与散热片的表 面是连接的。 电源指示电路是由一个发光二极管构成，利用发光二极管的发光作用，指示电路的 工作情况，当发光时说明电路正常工作，不发光时说明电路不工作，如果电路电流过大 会把发光二极管烧毁这是就可以检查电源电路是否用开路或者短路的情况。电源指示电 路如图 3-5 所示。 第 13 页 共 34 页 3.2 放大电路的设计 3.2.1 反相交流放大器 此放大器可代替晶体管进行交流放大,可用于扩音机前置放大等,电路无需调试。 图 3-7 反相交流放大器 放大器采用单电源供电,由 r1、r2 组成u+偏置,c1 是消振电容。如图 3-7 所示：放 2 1 大器电压放大倍数 av 仅由外接电阻 ri、rf 决定:。负号表示输出信号与输入 ri rf av 信号相位相反。按图中所给数值,av=-10。此电路输入电阻为 ri。一般情况下先取 ri 与 信号源内阻相等,然后根据要求的放大倍数在选定 rf。co 和 ci 为耦合电容。 3.2.2 同相交流放大器 同相交流放大器的特点是输入阻抗高。其中的 r1、r2 组成u+分压电路,通过 r3 对 2 1 运放进行偏置。电路的电压放大倍数 av 也仅由外接电阻决定:,电路输入电阻 4 1 r rf av 为 r3、r4 的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆，如图 3-8 示。 第 14 页 共 34 页 图 3-8 同相交流放大器 3. 3 比较器电路设计 单限比较器只能检测一个电平，若要检测 ui 是否处于 u1 和 u2 两个电平之间，则需 采用双限电压比较器（又称窗口比较器）。双限电压比较器常用于工业系统控制中，当 被监测的对象（如温度、液位）超出要求时的范围时，便可以发出指示信号。 当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为 运放的开环放大倍数也为无穷大(实际上是很大,如 lm324 运放开环放大倍数为 100db，既 10 万倍)。此时运放便形成一个电压比较器，其输出如不是高电平（v+），就是低电平 （v-或接地）。当正输入端电压高于负输入端电压时，运放输出低电平。当 uiu2u1 时， a2 输出+uo(sat),a1 输出为- uo(sat)，故二极管 vd2 导通，vd1 截止，uo 则近似等于+ uo(sat)；当 uiu1 时，运放 a1 输出高 第 15 页 共 34 页 电平；当 ui u2，则当输入电压 ui 越出u2，u1区间范围时，led 点亮，这便是一个 电压双限指示器。若选择 u2 u1，则当输入电压在u2，u1区间范围时，led 点亮，这 是一个“窗口”电压指示器。 此电路与各类传感器配合使用，稍加变通，便可用于各种物理量的双限检测、短路、 断路报警等。 通过以上对电路的分析与设计，最终完成了5v 电源的设计，也了解了lm317 芯片的功 能与作用和桥式整流二极管的工作原理与整流过程。通过对lm324 集成运算放大器性能和 第 16 页 共 34 页 特点的分析，从各个方面了解了lm324 集成运算放大器以及lm324 构成的同相放器、反相 放大器和电压双限比较器的原理并且以此运用在整机电路的设计中以发挥出良好的效果。 第 17 页 共 34 页 第 4 章 整机电路及工作原理 通过对电路的分析设计完成了整机电路的总体设计原理图如附录 1 所示其中包括电 源部分和报警电路部分，电源部分主要是通过对交流电的变压、整流、滤波、稳压输出 一个+5v 的直流电压为后面的报警电路的正常工作提供电压；报警电路主要是由热释电红 外传感器、lm324 集成运算放大器、发光二极管、电阻电容构成。传感器主要的工作就是 把采集到的人体红外线转换成电压信号，由于此时的电压比较微弱所以要经过 lm324 的 放大后的电压输入到电压比较器进行比较来控制相应的发光二极管指示灯工作。下面是 报警电路的工作流程与及电路的参数计算过程: 在电路中采用 kp506b 型热释电人体红外线传感器，当人体进入该传感器的监视范围 时，传感器就会产生一个交流电压（幅度约为 1mv），该电压的频率与人体的移动速度有 关。在正常行走速度下，其频率约为 6hz。电路中，r3、c4、c5 构成退耦电路，r1 为传 感器的负债，c2 为滤波电容，以滤掉高频干扰信号。传感器的输出信号加到运算放大器 a1 的同相端，a1 构成同相输入式放大电路，其放大倍数取决于 r4 和 r2，其大小为: auf1 =112 18 2000 1 2 4 1 r r a1 放大后的信号经电容 c6 耦合至放大器 a2 反相输入端，a2 构成反相输入式放大电 路。电阻 r6、r7 将 a2 同相端偏置于电源电压的一半,a2 的增益取决于 r8、r5，其大小 为 auf2 =42 47 2000 5 8 r r 因此，传感器信号经两级运放总共放大了 auf1auf2 =112（-42）=-4704 倍，当 传感器产生一个幅度为 1mv 交流信号时，a2 的理论输出值为-4.704v。a3 和 a4 构成双限 电压比较器，a3 的参考电位为: u3 = 5 =3v 224747 4722 a4 的参考电位为: 第 18 页 共 34 页 u4 =5 =2v 224747 4722 在传感器无信号输出时，a1 静态输出电压为 0.41v 之间；a2 在静态时，由于同相 端电位为 2.5v，其直流输出电平为 2.5v。由于 ub3v,因此 a3 输出高电平，led1 亮；当人体退出时，u375 6. 输出信号为：2.2v 7. 灵敏度为：3300v/w 第 24 页 共 34 页 8. 探测率为：1.5 108cmhz1/2/w 9. 噪声（vp-p）为：200mv (25) 10. 平度度为：20 11. 工作电压为：2.215v 12. 工作电流为：8.524ua(25) 13. 原极电压为：0.41.1v(25) 14. 工作温度为：-20 +70 15. 保存温度为：-30 +80 16. 视场为：边缘角 55 51 2. lm324 集成运放 lm324 系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的 标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。 1out 1 1in- 2 1in+ 3 vcc 4 2in+ 5 2in- 6 2out 7 3out 8 3in- 9 3in+ 10 gnd 11 4in+ 12 4in- 13 4out 14 图 5-11 lm324 引脚图 该四放大器可以工作在低到 3.0 伏或者高到 32 伏的电源下，静态电流为 mc1741 的 静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外 部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图 5-12 所示的符号来表示，它有 5 个引出 脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“v+”、“v-”为正、负电源端，“vo”为 输出端。两个信号输入端中，vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端 vo 的信号与该输 入端的位相反；vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端 vo 的信号与该输入端的相位相 同。lm324 的引脚排列见图 5-11。可工作在单电源下，电压范围是 3.0v32v 或+16v。 lm324 的特点： 1短跑保护输出。 第 25 页 共 34 页 2真差动输入级。 3可单电源工作：3v32v。 4低偏置电流：最大 100na（lm324a）。 5每封装含四个运算放大器。 6具有内部补偿的功能。 7共模范围扩展到负电源。 8行业标准的引脚排列。 9输入端具有静电保护功能。 lm324 是四运放集成电路,它采用 14 脚双列直插塑料封装。 图 5-12 集成运算放大器 图 5-13 lm324 封装引脚图 它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。 每一组运算放大器可用图 5-12 所示的符号来表示,它有 5 个引出脚,其中“+”、“-”为 两个信号输入端,“v+”、“v-”为正、负电源端,“vo”为输出端。两个信号输入端中, vi- （-）为反相输入端,表示运放输出端 vo 的信号与该输入端的位相反;vi+（+）为同相输入 端, 表示运放输出端 vo 的信号与该输入端的相位相同。lm324 的引脚封装见图 5-13。由于 lm324 四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广 泛应用在各种电路中。 第 26 页 共 34 页 5.2.2 集成运放的基础知识 集成电路是采用一定的工艺，把电路中所需要的管子、电阻、电容等元件器件及电 路的连线都集成制作在一块半导体基片上，再封装在一个管壳内，成为具有所需功能的 模块。自 20 世纪 60 年代以来，集成电路得到了迅速发展，被广泛的应用在各种电子线 路中。集成电路按性能和用途的不同。可以分为数字集成电路和模拟集成电路两大类。 集成运算放大器就属于模拟集成电路的一种。 lm324 集成电路电路结构 集成运算放大器（简称集成运放）是用集成电路工艺制成的，具有很高电压增益的 直 接耦合多级放大器，它的基本结构是由输入级、中间级、输出级和偏置电路四个部分组 成。如图 5-14 其构成方框图。 输入级中间级输出级 偏置电路 图 5-14 集成运放组成框图 5.2.3 集成电路的检测 集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体 管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体 晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。集成 电路常用的检测方法有在线测量法、非在线测量法和代换法： 1. 非在线测量：非在线测量潮在集成电路未焊入电路时，通过测量其各引脚之间的 直流电阻值与已知正常同型号集成电路各引脚之间的直流电阻值进行对比，以确定其是 否正常。 2. 在线测量：在线测量法是利用电压测量法、电阻测量法及电流测量法等，通过在 电路上测量集成电路的各引脚电压值、电阻值和电流值是否正常，来判断该集成电路是 否 损坏。 第 27 页 共 34 页 3. 代换法：代换法是用已知完好的同型号、同规格集成电路来代换被测集成电路， 可以判断出该集成电路是否损坏。 运算放大器集成电路的检测：用万用表直流电压档，测量运算放大器输出端与负电 源端之间的电压值（在静态时电压值较高）。用手持金属镊子依次点触运算放大器的两 个输入端（加入干扰信号），若万用表表针有较大幅度的摆动，则说明该运算放大器完 好；若万用表表针不动，则说明运算放大器已损坏。 外观质量检测：电子元器件应完整无损。各种型号、规格、标志应清晰、牢固。标 志符号不能模糊不清或脱落。 5.2.4 元器件的测试与筛选 1. 用万用表分别检测电阻、二极管、电容和集成电路。 2. 元器件的引线成型及插装。 3. 按技术要求和焊盘间距对元器件的引脚成形。 4. 在印制电路板上插装元器件。插装时应注意一下事项。 5. 电阻和涤纶电容无极性之分，但插装时一定要注意电阻值和电容值，不能插装错。 6. 电解电容和发光二极管有正负极之分，插装是要看清楚极性。 7. 插装集成电路和传感器时要注意管脚。 5.2.5 元器件的焊接要点 用电烙铁焊接元件是基本的装配工艺，它对保证电子产品的质量起着关键的作用。 下面介绍一些元器件的焊接要点。 1. 焊接最好是松香、松香油或无酸性焊剂。不能用酸性焊剂，否则会把焊接的地方 腐蚀掉。 2. 焊接前，把需要焊接的地方先用小刀刮净，使它显出金属光泽，涂上焊剂，再涂 上一层焊锡。 3. 焊接时电烙铁应有足够的热量，才能保证焊接质量，防止虚焊和日久脱焊。 4. 在焊接晶体管等怕高温器件时，最好用小平嘴钳或镊子夹住晶体管的引出脚，焊 接时还要掌握时间。 第 28 页 共 34 页 5. 烙铁在焊接处停留的时间不宜过长,元器件的焊接时最好控制在 23 秒。 6. 烙铁离开焊接处后，被焊接的零件不能立即移动，否则因焊锡尚未凝固而使零件 容易脱焊。 7. 半导体元件的焊接最好采用较细的低温焊丝，焊接时间要短。 8. 对接的元件接线最好先绞和后再上锡。 9. 焊接完成后，剪掉多余的引脚。 5.2.6 烙铁使用的注意事项 1. 新买的烙铁在使用之前必须先给它蘸上一层锡（给烙铁通电，然后在烙铁加热到 一定的时候就用锡条靠近烙铁头），使用久了的烙铁将烙铁头部锉亮，然后通电加热升 温， 并将烙铁头蘸上一点松香，待松香冒烟时在上锡，使在烙铁头表面先镀上一层锡。 2. 电烙铁使用一段时间后，可能在烙铁头部留有锡垢，在烙铁加热的条件下，我们 可以用湿布轻檫。如有出现凹坑或氧化块，应用细纹锉刀修复或者直接更换烙铁头。 3. 电烙铁通电后温度高达 250 摄氏度以上，不用时应放在烙铁架上，但较长时间不 用时应切断电源，防止高温“烧死”烙铁头（被氧化）。要防止电烙铁烫坏其他元器件， 尤其是电源线，若其绝缘层被烙铁烧坏而不注意便容易引发安全事故。 4. 不要把电烙铁猛力敲打，以免震断电烙铁内部电热丝或引线而产生故障。 5.2.7 电路测试 通电前，先仔细检查已焊接好的电路板，确保焊接无误。然后，用万用表的电阻挡 测量正负极之间有无短路和开路现象，若不正常，应排除故障后再通电。 在电路无可调试元器件，只要元器件无损，连接无误，一般都能正常工作。 在实验室测试时，可以不必加菲涅透镜，直接用 kp506b 检测人体的运动。将传感器 背对人体，用手臂在传感器前移动（注意传感器的预热时间），观察发光二极管的亮暗 情况，即可以知道电路的工作情况。 如电路不工作，在供电电压正常的前提下，可由前级至后逐级测量各级输出端有无 变化的电压信号。以判断电路各级工作状态。在传感器无信号输出时，a1 的静态输出电 第 29 页 共 34 页 压为 0.41v 之间，a2 的静态输出电压为 2.5v，a3、a4 静态输出均为低电平。若那一级 有问题，排除该级的故障。 第 30 页 共 34 页 总 结 通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的 过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来电子的发展方向，使自己在专 业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。 大学是象牙塔，也是一个小社会，面对生活的冲击。我曾经欢笑过，也曾经悲伤过。 三年的风风雨雨塑造了我的人生观和世界观。最深刻的体会莫过于四川信息职业技术学 院的院训“崇德、笃学、尚能”。回首过去，我以诚待人无愧于心，那一步步深深的脚 印全是我生活点滴的写照；展望未来，我昂首阔步满怀信心，那三年的大学生活便是我 前进路上的坚强后盾。我外向乐观的性格改变了我许多，乐于助人，勤俭节约，来帮助 比我更需要帮助的人，曾多次参加学校和系组织的活动，开拓了自己的视野，来超越自 我，在老师和同学中得到了好评和充分的肯定。 总之，在四川信息职业技术学院这片热土上，我学到了很多的东西，更学会了如何 做人，如何与人相处，如何更好地去适应社会。以“得之淡然，失之泰然”的心态去对 待身边的人或事。同时存在着许多的不足，在我以后的工作和学习中，我会逐渐完善自 我，相信自己会做的更好；在学习中，我最大的收获就是从被动学习转向主动学习，大 学则更注重对学习能力、分析能力、独立思考能力以及合作能力的训练，同时培养学生 的求知欲、探索精神和创新意识。思想变成熟了许多，性格更坚毅了，因为我很清楚将 来社会就需要此类人才。自己的路还是自己要走，当今社会，要的是全面的复合型的人 材，只要有能力，将来都会有出息的！金子无论放在哪里都会发光的。我知道，毕业不 是终点，前方的路还很长。我将继续奋斗更好地服务于社会，服务于人民。 最后，感谢四川信息职业技术学院对我的辛勤培育，感谢老师对本次毕业设计的指 导。 第 31 页 共 34 页 参考文献 1 黄继昌等编著实用报警电路人民邮电出版社，2005 2 胡斌编著电子线路快速识图福建科学技术出版社，2005 3 胡斌编著图表细说元器件及实用电路电子工业出版社，2005 4 魏群等编著怎样选用无线电电子元器件人民邮电出版社，2002 5 刘午平等编著从入门到精通看无线电电路图国防工业出版社，2005 6 赵志杰编著集成电路应用识图方法机械工业出版社，2003 7 张爱民等编著怎样选用电子元器件中国电力出版社，2005 8 陈有卿编著新颖集成电路制作精选人民邮电出版社，2005 9 电子制作编辑部编著电子制作电子制作杂志社，2006 10 电子报社编辑部编著电子报 2005 合订本电子科技大学出版社，2005 11 杨磊等编著闭路电视监控系统机械工业出版社，2003 12 郑仁元译编传感器应用一百例电子工业出版社，1986 13 吕俊芳编著传感器接口与检测仪器电路北京航空航天大学出版社，1994 14 吴英才、林华清热释电红外传感器在防盗系统中的应用传感器技术 , 2002 15 徐旻电子基础与技能 m 电子工业出版社, 2006 16 黄继昌、乔苏文、张海贵等实用报警电路 m 北京人民邮电出版社 , 2005 第 32 页 共 34 页 附录 1 原理图 d9 led0 1out 1 1in- 2 1in+ 3 vcc 4 2in+ 5 2in- 6 2out 7 3out 8 3in- 9 3in+ 10 gnd 11 4in+ 12 4in- 13 4out 14 u1 lm324 a 1 b 2 c 3 u2 cgq 10nf c4 cap pol1 10nf c5 cap 18k r4 res2 10nf c11 cap pol1 18k r10 res2 47k r14 res2 1f c10 cap 10nf c6 cap 2m r6 res2 47k r9 res2 10nf c7 cap pol1 10nf c12 cap pol1 47k r16 res2 47k r8 res2 10nf c8 cap2m r11 res2 47k r17 res2 10nf c9 cap pol1 47k r15 res2 22k r7 res2 47k r5 res2 d10 led0 d8 diode d7 diode 200 r12 res2 200 r13 res2 10nf c3 cap470uf c2 cap2 d1 diode 470 r3 res2 220 r2 rpot vinvout gnd vr1 volt reg t1 trans cupl 1 2 p2 header 2 d4 diode d5 diode d2 diode d3 diode 100uf c1 cap2 200 r1 res2 d6 led0 第 33 页 共 34 页 附录 2 pcb 布线图 布局与禁止布线图 布线图 第 34 页 共 34 页 附录 3 pcb 三维图 三维视图 正面 反面 第 35 页 共 34 页 附录 4 实物图 第 36 页 共 34 页 附录 5 元件明细表 序号项目代号名称、型号、规格数量备注 1led1 红色 1 2led2 黄色 1 3led3 绿色 1 4u1lm317(5v)1 5 a1a4 lm3241 6ts220v/10v1 7c1cd916v10uf10%1 8 c2c6 cd916v10uf10%5 9c7cd950v470uf10%1 10 c1c3 0.01uf3 11c4 1000pf 1 12c510nf1 13 vd1vd2 in40012 14 vd3vd7 in40075 15 r1r7 rt0.125b47k5%7 16 r8r9 rt0.125b18k5%2 17 r10r11 rt0.125b2m10%2 18r12rt0.125b22k10%1 19 r13r16 rt0.125b2001%4 20r17wl10.2547010%1 21pysp506b1 第 37 页 共 34 页 内部资料， 请勿外传！ #xuyup2knxprwxma&ue9aqgn8xp$r#͑gxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxy7jnd6ywrrwwcvr9cpbk!zn%mz849gxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxy7jnd6ywrrwwcvr9cpbk!zn%mz849gxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amue9aqgn8xp$r#͑gxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxy7jnd6ywrrwwcvr9cpbk!zn%mz849gxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxy7jnd6ywrrwwcvr9cpbk!zn%mz849gxgjqv$ue9wewz#qc 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x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxy7jnd6ywrrwwcvr9cpbk!zn%mz849gxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxy7jnd6ywrrwwcvr9cpbk!zn%mz849gxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amue9aqgn8xp$r#͑gxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxy7jnd6ywrrwwcvr9cpbk!zn%mz849gxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn&muwfa5uxy7jnd6ywrrwwcvr9cpbk!zn%mz849gxgjqv$ue9wewz#qcue%&qypeh5pdx2zvkum>xrm6x4ngpp$vstt#&ksv*3tngk8!z89amywv*3tngk8!z89amywpazadnu#kn& 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