实验简易红外遥控电路的制作.doc

焊接时，把这个文档打印带到实验室，或者单打印电路图也可。实验 简易红外遥控电路的制作一、 实验内容与要求a) 对指定的电路使用Proteus工具进行仿真；指定的电路为： 红外发射器，如图1所示；红外接收器，如图2所示。b) 使用Protel工具设计图1和图2的印刷电路板图。c) 按照图1安装一个手持式红外发射器、按照图2安装一个红外接收器；完成的作品应具有如下功能：按动发射器上的一个按扭，能遥控接收器上的一个小型继电器，通过该继电器的触点，可以控制一般小功率的用电设备如电灯等。d) 完成实验报告。二、 实验电路及原理1、发射器 电路如图1所示, 集成电路NE555(或7555)等元件组成自激多谐振荡器，振荡频率约为38KHZ40KHZ，该频率与C1、R1、RV1均有关系，可调节它们使振荡频率达到要求；当按钮AN按下时，脉冲电流流过红外发射二极管IR-LED，使之发出38KHZ左右的红外脉冲光。图 1 红外发射电路2、 接收器电路如图2所示，主要由一体化红外接收头、D触发器和小型继电器等组成。CD4013是CMOS集成电路D触发器，内含两个独立的D触发器，外形为双列直插14脚封装，第14脚为电源正极，第7脚为电源负极，工作电压318伏，S、R端对Q端的影响如下表1所示。 图 2 红外接收器图 3 红外接收头 表1 D触发器真值表 R S Q 1 1 禁止 0 1 1 1 0 0 0 0 工作 常态时，接收头Uo端输出为高电平，Q1饱和其集电极电位为零，因此U1:A的S=0， R=1，由表1可知，U1:A应有Q=0；当接收头收到红外光时，Uo端输出负脉冲，在负脉冲的低平期间，Q1截止，使U1:A的S=1，R=0，故U1:A的Q=1，随后，Uo端负脉冲消失，U1:A回到常态（Q=0）；因此发射器每按动一次按钮，U1:A的Q端能输出一个正脉冲。 D触发器U1:B接成计数状态，每当其CLK端接受一个脉冲上跳沿，就能改变一种状态，也就是其Q改变一种状态。因此发射器每按动一次按钮，U1:A的Q端所输出的正脉冲上升沿可触发U1:B翻转，结果是：发射器每按动一次按钮，U1:B的Q端就改变一次状态，通过Q2驱动继电器也能改变一次状态。三、 元器件清单集成电路 NE555（7555） 1D触发器 CD4013 1IC座 8脚 1 14脚 1三极管 9012 19013 2红外发射管（任意） 1一体化红外接收头 1小继电器（单刀） DC6V 1微型按钮 2红色LED指示灯 2电容 47mF 2 10mF 1 1m F 14700 10.01m 1 电阻 47K 3 1K 4 20K 1200欧 110欧 1简易电位器 10K 1 小鳄鱼夹 2 （不买）万能电路板 若干（至少两块，小型的）松香 一块（可不买）细导线 若干焊锡丝 若干小镊子 一把（不买）小螺丝刀（一字） 一把（不买）四、 仿真实验 （一） 红外发射器的仿真实验1、 使用Proteus工具按照图1画电路图（图中应写上学号、姓名）。2、 添加示波器（oscilloscope），用A通道观察UO端（555的第三脚）波形，用 B通道观察UC（9012集电极）波形。3、 运行仿真软件，按下按钮，调节示波器显示出波形。4、 调节小电位器以改变振荡器的频率，使振荡频率符合要求（38kHz）。 （二） 红外接收器的仿真实验 1、使用Proteus工具按照图2画电路图（图中应写上学号、姓名）。 2、添加7个电压表（DC Volt meter）分别测量U1U7 处的电压。 3、运行仿真软件，各电压表的指示值以及LED指示灯的亮灭情况应符合表二所示（数据误差在0.5V以内属于正常）。不断“按、松、按、松.”按钮，测量状况在表的3、4、5、6行间循环。U1U2U3U4U5U6U7LED1LED2初始值3.7003.7005灭灭按住按钮054.704.300亮亮松开按钮3.7003.74.300灭再次按住按钮054.70005亮灭松开按钮3.7003.7005灭五、制作实验 1、使用Protel99 软件绘制图1和图2电原理图（图中应写上学号、姓名）。 2、使用Protel99 软件设计图1和图2的印刷电路板图（图中应写上学号、姓名， 布线尽量集中在底层，少量布在顶层）。 3、使用万能电路板按照设计好的印刷电路板图焊接实际电路，少量的顶层布线使用跳线连接。 安装说明和注意事项： 红外发射管 ：红外发射管是一种能发红外光（不可见光）的二极管，外型为无色透明或浅黑色，有正负极性之区分。 红外接收头：本实验采用的微型一体化红外接收头，它是一个内部电路复杂的集成电路，它包含了光电转换、高倍放大、解调、整形等电路。常见红外接收头的外型及引脚如图所示（引脚接错可能造成器件的永久性损坏，不同型号的器件引脚可能不同，请参考销售商说明或上网查询）；当收到有效红外光线时，能从Uo端输出一个低电平。 红外发射管、LED指示灯及接收头引脚不要剪断，焊接时动作应迅速，过热易损坏，引脚要辩认清楚，微动按钮及继电器焊接也要迅速，过热会造成塑料变形、动作失灵。凡是引脚发黑、镀锡不好的元件，均应用小刀使劲刮净氧化皮，上锡后再安装、焊接，特别是继电器引脚要注意。3、 调试方法： 接收器（1）外观检查有无焊接错误、虚焊等；（2）先不要插入集成芯片，接通电源，测量各IC座电源引脚电压是否正确。（3）接通电源（注意电源极性及电压值），与仿真实验一样测量U1-U7各点的电压并记录成表格，其数值应约等于表一；每按动一次（包括“按住、松开”），可听到继电器吸合或释放的声音（轻微的“啪”一声）。 （4）取一只任意的家用红外遥控发射器，对准接收头按动一次，用指针式万用表（或用示波器）测量接收头的输出UO , 表针应有向偏小方向的跳动，如用示波器观测，应有矩形波显示；LED2指示灯点亮，继电器吸合，测量常开触点应闭合；再按动一次发射器，LED2灯灭，继电器释放。发射器：（1）先用示波器测量555的输出（第3较）波形，调整RW1，使振荡器的振荡频率约为38KHZ.。 （2）再用示波器测量9012集电极，应有约为38KHZ的波形，否则应检查9012管脚有否接错、红外发射二极管极性有没有接错或损坏。（3）使发射管对向接收头，按动按钮，每按动一次，接收器的LED2就会改变一次状态。六、实验报告按以下内容撰写：（除图形外，文字部分一律手写，不允许打印）一、 实验题目；二、 实验内容；三、 电原理图和印刷电路板图；四、 仿真方法、步骤、仿真结果（包括数据记录、波形记录等）；五、 安装制作过程；六、 调试过程、步骤、故障分析与解决；七、 实验结果；附录：1、 Proteus工具中部分元件和仪器的名称：按钮： BUTTON可调电阻： POT-LIN普通三极管： NPN或PNPLED指示灯： LED ACTIVE数字显示器（共阳）： 7SEG-MPXI-CA继电器： SWITCH&RELAY ：TEXTELL-KBE-5V小插座： CONN-SIL3 ；CONECTORS：SIL-100-03示波器： Oscilloscope直流电压表： DC Volt meter2、 Protel99工具中部分元件及库的名称：（1）原理图库： 电阻、二极管、电容等：Miscellaneous Devices.lib 部分元件名称：晶体 CRYSTAL 可变电阻 RESISTOR TAPPED 继电器 RELAY-SPDT 显示器 DPY7-SEG-DP 按钮 SE-PB PNP三极管 PNPNPN三极管 NPN二极管 DIODELED指示灯 LED三孔小插座：CON3电解电容：ElECTRO1普通电容：CAP普通电阻：RES2 CD4013：Protel DOS Schematic 4000 CMOS.lib 555 ：Protel DOS Schematic Linear.lib （2）元件封装库： PCB Footprints.lib MYLIB（补充）部分元件封装名称： 电阻：AXIAL0.4 二极管：DIODE0.4 电容： RAD0.1 电解电容：RB.2/.4 LED指示灯：RAD0.1 集成电路： DIP8、 DIP14、 继电器： JDQ1 三极管： TO-92A 晶体： XTAL1 可变电阻：VR2或VR4或VR5 按钮： SW-PB 显示器： LED8三孔小插座：SIP33、 有关将图形剪切到W ord文档中的方法（参考）：（1） 从PROTEL99原理图中剪切图形：在Tools/Preferences/Graphical Editing(图像编辑)/Option中，将Add Template to clip选项“不选”，然后选择要剪切的画面，将其剪切到W ord文档中。（2） 从PROTEL99的PCB图中剪切图形：先使用操作系统自带的截屏工具（键盘的Print Screen键，也可使用其它截屏工具，如QQ里的截屏工具），把屏显全部剪切