光电课程设计报告

1、軀窗理工辱叱课程设计总结报告课程名称：光电技术课程设计学生姓名：汤备系别：物理与电子学院专业：电子科学与技术指导教师：徐代升2010年07月02日目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 一、设计任务书3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1、课题3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 2、目的3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 3、设计要求3 HYPERLINK l bookm

2、ark12 o Current Document 二、实验仪器3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 三、设计框图及整体概述4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 四、各单元电路的设计方案及原理说明4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 1、用NE555定时器构成多谐振荡器作调制电源5 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document NE555电路结构5 HYPERLINK l bookmark22 o Curren

3、t Document 由NE555定时器组成的多谐振荡器5 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 发射端电路6 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 2、用LF353放大器构成接收放大电路7光放大器7.光比较放大器7 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 五、调试过程及结果8 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 1、调试的过程及体会8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Docum

4、ent 2、调试结果9 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 六、设计、安装及调试中的体会9 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 七、对本次课程设计的意见及建议9 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 八、参考文献10 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 九、附录10 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 1、整体电路图10 HYPERLINK l bookmar

5、k44 o Current Document 2、课程设计实物图10 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 3、元器件清单11、设计任务书1、课题光电报警系统设计与实现。2、目的本课程设计的基本目的在于巩固电子技术、光电技术、感测技术以及传感器原理等方面的理论知识，从系统角度出发，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力，并养成严谨务实的工作作风。通过个人收集资料，系统设计，电路设计、安装与调试，课程设计报告撰写等环节，初步掌握光电系统设计方法和研发流程，逐步熟悉开展工程实践的程序和方法。3、设计要求（1）基本要求用NE555构成占空比为0.5多谐振

6、荡器作发光二极管的调制电源，并对参数选择进行分析说明；选用LM324构成比较放大器进行报警电路设计；画出所做实验的全部电路图，并注明参数；记录调试完成后示波器输出的各测量点电压波形。（2）扩展要求（选做）分析影响作用距离的因素，提出提高作用距离的措施；设想光电报警系统的应用场合，并根据不同应用提出相应电路的设计方案。如需要闪烁报警，电路如何设计？二、实验仪器TOC o 1-5 h z多功能面包板1块TDS1002.60MHz.1Gss双通道数字存储波示器1台YB1733A3A直流稳压电源1台万用表1台三、设计框图及整体概述光电报警系统是一种重要的监视系统。目前其种类日益增多。有对飞机、导弹等军

7、事目标入侵进行的报警系统；也有对机场、重要设施或危禁区域防范进行报警的系统。红外报警系统是各种报警器中使用最多的一种，它是利用在红外波段的光电探测器制作的一种光电探测系统。常用的红外报警器，按其工作方式可分为被动式和主动式两种。被动式红外报警器只有接收部分，当有人和物体进入其监视范围之内时，人或物体发出的红外辐射被相应的红外探测器接收后，经过信号放大和处理，就会发出报警。主动式红外报警器的原理框图如图1所示。由红外光源发出的红外辐射被红外探测器接收，红外辐射信号变为电信号，经信号放大和处理电路后送报警电路。这种报警器实际上分成发送和接收两部分，分开放置。当没有人和物体进入这两部分之间，红外辐射

8、没有被阻挡时，报警处于一种状态，不报警。一旦有人或物体进入这两部分之间。红外辐射被阻挡，报警器立即翻转到另一种状态，即可报发射部分接收部分图1主动式红外报警器原理框图一般来说，被动报警系统的保密性好，但是设备比较复杂；而主动报警系统可以利用特定的调制编码规律，达到一定的保密效果，设备比较简单。考虑到元器件及其他设备要求，本课程设计采用主动式红外报警器工作方式。四、各单元电路的设计方案及原理说明1、用NE555定时器构成多谐振荡器作调制电源555定时器是一种应用方便的中规模集成电路,广泛用于信号的产生、变换控制与检测。（1）NE555电路结构NE555定时器的内部电路由分压器、电压比较器C和C、

9、简单SR锁存器、12放电三极管T以及缓冲器G组成，NE555集成电路的内部结构如图2所示，管脚图如图4所示。图2NE555集成电路的内部结构图图3NE555集成电路管脚图（2）由NE555定时器组成的多谐振荡器NE555集成电路的内部结构可参看图2。用它构成占空比为0.5的多谐振荡器原题图如图4所示。下面对照电路图简述其工作原理及参数选择。当3脚为高电平（略低于V时），输出电压将通过R1对C1充电。A点电压按指数规律上升，时间常数为R1C1。当A点电压上升到上限阙值电压（约2Vc/3时），定时器输出翻转成低电平（略大于0V）。这时，A点电压将随C1放电而按指数规律下降。当A点下降到下限阙值电压

10、（约Vc/3）时，定时器输出变成高电平，调整R2的阻值得到严格的方波输出。用NE555组成振荡器来驱动发光管时，要注意发光管上串联一个限流电阻。使输出电流小于或等于发光管的最大正向电流IF。若振荡器输出电压为Vo,则限流电阻R取值为V-VROFIF如果限流电阻低于上述公式所得值，或未加限流电阻，则会造成发光管和定时器烧毁。584NE555315C1C2R1R2图4多谐振荡器(3)发射端电路如图4,当R1二10kO,R2二lOOk0,Cl=O.lyF,C2=0.01yF,f沁1/(1.7R1C1)时，输出方波的占空比满足设计要求，即为50%。占空比为50%的方波发射电路如图5所示。图5发射端电路

11、图2、用1/2LF353放大器构成接收放大电路1）光放大器利用光敏二极管的反向特性，当接收到光信号时，光敏二极管导通良好，产生电压，放大器即可对信号处理；当没有接收到光信号时，光敏二极管截止放大器的同相端电压几乎为0。利用1/2LF353构成的光放大器，如图6所示。2）光比较放大器图7光比较放大器电路图电路如图7所示。用1/2LF353构成一个比较放大器。放大器的正端加2V左右偏压，负端加信号电压。当光线未阻断时，从主放大器来的交流信号经二极管检波电路，再经R5C3低通滤波器后得到直流电压，使后面的放大器负载输入端电位大于（或等于）正输入端电位。则放大器输出电压近似为0,LED管截止，不发光。

12、当光线被阻断时，信号消失，光放大器只有正端加正电压，输出为正电压，LED指示管导通发出黄色光以示报警。电阻R8是LED限流电阻。五、调试过程及结果1、调试的过程及体会通过本次设计，使我认识到调试的重要性。总的说来，这次光电设计的电路并不是特别难，并且使用面包板来实现，相对PCB说来，也相对简单得多。但调试过程中，我还是遇到了一些问题，这使我充分认识到自己动手能力的缺乏。布线方面，一开始总是很随意，布局很凌乱，而且没有一边布线，一边测量某些参数，等到全部弄好后，再出现问题时，往往不知如何去查找问题。还有，导线的选取要认真，往往导线出现问题时最难发现的。还有，调试最重要的一点，就是要有耐心，千万莫

13、半途而废，或太过急躁，这样调试的话，往往很难解决问题。2、调试结果根据各关键节点的理论计算，逐步判断各关键节点的参数是否符合设计要求。本设计中的关键节点有如下几个：555芯片3脚电压（输出电压）、放大器输出电压、比较器输出电压。以上各关键节点的电压测试数据分别如图8-图11所示。图8NE555芯片3脚输出波形图图9放大器输出电压波形图图10比较器输出电压1图11比较器输出电压2六、设计、安装及调试中的体会通过本次光电设计，使我对光电知识的实际应用有了更深刻的理解和体会，这次课程设计，不仅提高了我的动手能力,使我对设计的整个流程有了一定的了解，更使我了解光电知识应用的广泛性和前景。设计的成功，极

14、大的提高了的我的自信心，促进了我对光电的学习兴趣，使我明白了理论联系实际的重要性。此次设计使得我清楚了一项设计的整体流程：明确设计要求，功能及功能模块的设计，查阅相关资料和确定元器件，电路连接、调试、调整改进与检查，电路成型，总结；设计电路时，我上网查阅了很多资料和论文，这也培养了我搜索知识的能力，开拓了我的视野。电路的设计，还巩固了我模电的知识。电路的连接和调试极大的提高了我的动手实践能力，这也是目前我最缺乏的。调试过程中，使我明白动手的重要性，实践出真知。理工科的学生，就应该具备这样的动手能力。最后，设计报告的制作，又使我熟练掌握了原理图的绘制，Word软件的多功能操作。还培养了我整理知识的能力，使我熟悉了报告制作的基本要求。总之，这次设计，使我认识到了自己知识的局限性，培养了我的动手能力，并使我体会到了成功的感觉，对我今后的学习起到了极大的促进作用。七、对本次课程设计的意见及建议这次课程设计总的说来，已经是相当成功了，绝大多数的同学都很好的完成了该设计，这次设计，促进了同学们的学习和动手的积极性，班级形成了很好的学习气氛。建议的话，有如下两方面：第一，元器件方面，希望能给我们更大的自由空间，让我们可以自由进行电路的设计和调试，而不必受元器件的制约。第二，希望以后课程设计的时间能安排的更合理，希望能早些进行，而不必安排在期末，这样同学们的时间能更充裕