《电子系统设计与实践》课程设计-红外线倒车雷达

1、广西科技年夜学之阿布王创作时间：二O二一年七月二十九日电子系统设计与实践课程设计陈说题目：红外线倒车雷达学院：电气与信息工程学院班级：电子Z141学号：姓名：指导教师：2017年1月5日.设计目标 TOC o 1-5 h z . 了解红外线倒车雷达的工作原理.学会识读红外线倒车雷达电路原理图、装置图 .掌握红外线倒车雷达电路装置及焊接.掌握红外线倒车雷达丈量和调试技能.学会用Multisim 软件仿真电路.项目介绍本红外线倒车雷达测距具有电路结构简单、本钱低、电路工作稳定的特点，广泛应用于各种测距场所.红外线倒车雷达电路由多谐振荡器电路、红外线发射与接收电路、信号放年夜与电压比力电路和发光管显

2、示电路组成.电路使用红外发射管和红外接收管作为传感器件，电路的核心元件包括NE555和运放LM324.NE555构成多谐振振荡电路发射红外波信号,LM324 主要用来放年夜红外接收信号和构成电压比力器电路, 发光二极管用来指示倒车距离范围 . 电路原理简要分析NE555 及外围元件组成多谐振荡器电路, 发生驱动红外线发射管工作的震荡电压, 驱动发射管发射出红外线信号. 红外线被物体反射回来后 , 由红外线接收管接收并送人LM324 的第 2 脚进行放年夜，放年夜后的信号经 U2的第一脚输出，经C3耦合、D1和C2整流滤波后送至U2 的三个比力器的反相输入端, 分别与三个比力器的同相输入真个电压

3、进行比力 , 当反相输入真个电压高于同相输入真个电压时, 该比力器输出低电平, 使与其连接的发光二极管点亮 .由发光二极管点亮的个数来指示距离的远近.四项目实施. 红外线倒车雷达电路原理图图 1-1 电路原理图电路核心元件介绍（ 1 ）红外发射和接收管红外发射管也称红外线发射二极管, 属于二极管类. 它是可以将电能直接转换成近红外光（不偏见光）并能辐射出去的发光器件 , 主要应用于各种光电开关及遥控发射电路中 . 红外线发射管的结构、原理与普通发光二极管相近, 只是使用的半导体资料分歧.红外发光二极管通常使用碎化钱（GaAs）、碑铝化钱（GaAlAs）等资料 , 采纳全透明或浅蓝色、黑色的树脂

4、封装 .红外接收管就是将光信号(不偏见光)转换成电信号一般是接收、放年夜、解调一体头 , 红外信号经接收管解调后 , 数据“ 0 ”和“1 ”的区别通常体现在高低电平的时间长短或信号周期上 , 单片机解码时, 通常将接收头输出脚连接到单片机的外部中断,结合按时器判断外部中断间隔的时间从而获取数据. 重点是找到数据“ 0”与“1”间的波形分歧.( 2)集成电路NE555555 集成电路是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件 , 它性能优良, 适用范围很广 , 外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器, 以及不需外接元件就可组成施密特触发器. 因此 555 集成块被广

5、泛应用于脉冲波形的发生与变换、丈量与控制等方面.图 1-2 555 集成电路引脚排列和实物图(1)接地GND地线，通常被连接到电路共同接地.(2)触发TRIGGER这个脚位是触发 NE555使其启动它的时间周期 . 触发信号上缘电压须年夜于 2/3Vcc, 下缘须低于 1/3Vcc .(3)输出OUTPUT那时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位.周期的结束输出回到O伏左右的低电位 . 于高电位时的最年夜输出电流年夜约 200mA .(4)重置 RESET一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置按时器和使输出回到一个低电位, 它通常被接到正电源或忽略不用 .(5)控制CO

6、NTROL VOLTAG这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压. 当计时器在振荡的运作方式下 , 这输入能用来改变或 TOC o 1-5 h z 调整输出频率.(6)重置锁定 THRESHOL谑置锁定并使输出呈低态.当这个接脚的电压从1/3Vcc 电压以下移至2/3Vcc 以上时启动这个举措.(7)放电DISCHARGE和主要的输出接脚有相同的电流输出能力当输出为ON时为LOW,t地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH,对 地为高阻抗.(8)电源 Vcc:+16.555 集成电路构成的多谐振荡器, 电路的前半部份由 555 组成的多揩振荡器, 具体电路图如图所示, 为方便分析电路工作过程,

7、图展示 555 集成块内部结构图 .图 1-3 555 多谐振荡电路图 1-4 多谐振荡波形图用 555 按时器构成的多谐振荡器如图 6-9-3 所示 , 图 6-9-4 为工作波形图 . 图 6-9-3 首先将按时器2、 6 脚相接而构成施密特形式 , 再通过7 脚接入R1、 R2、 C1 充放电回路. 充电回路为 R1、R2、C,放电回路为 C1、R2、放电管 TD (集成块内部，充放电电压 uc的阀值电平为2/3VCC和1/3VCC,在按时器的输出端 3脚获得矩 形波振荡周期为：T 0.7(R1+2R2)C.( 3)集成运算放年夜器LM324LM324 系列器件带有差动输入的四运算放年夜

8、器. 与单电源应用场所的标准运算放年夜器相比 , 它们有一些显著优点 . 该四放年夜器可以工作在低到 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 除在许多应用场所中采纳外部偏置元件的需要性.每一组运算放年夜器可用图1所示的符号来暗示，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，暗示运放输 出端Vo的信号与该输入真个相位相反；Vi+ (+)为同相输入端，暗示运放输出端Vo的信号与该输入真个相位相同.LM324具有以下特点：短

9、路呵护输出；真差动输入级；可单电源工作：3V-32V;低偏置电流：最年夜 100mA每封装含四个 运算放年夜器；具有内部赔偿的功能；共模范围扩展到负电源.图1-5 LM324内部结构图.元器件清单元件序列参数元件序列参数元件序列参数C11uFR41kQR14200 QC21uFR51kQR1530k QC310uFR61kQR1630kQC4R71kQR181kQC5100uFR8kQR1910k QC6uFR9200 QD5发光二极管C720pFR101k5D6发光二极管D11N4148R12200 QD7发光二极管D21N4148R13200 QU1LM324NR11kQRP150k QU

10、2NE555R210kQRP220k QD3红外发射管R310k QD4红外接收管.电路装置要求1)电路装置、元件焊接前，先认真分析原理图和元器件，找到 TOC o 1-5 h z 相关元器件在电路板上一一对应的位置.）元件装置、焊接请遵照从小到年夜, 从低到高的原则来进行.）电阻插装焊接, 电阻元件较多 , 要区别分歧阻值的电阻, 不要相互混淆 , 色环朝向坚持一致, 紧贴电路板插装焊接.4）有极性元件如电解电容, 焊接前请先判断极性, 确认无误后再焊接.5）红外发射管、红外接收管在焊接前请先判断自身极性, 确认无误后再焊接 . TOC o 1-5 h z ）双列直插式集成块, 先焊接底座,

11、 再装置集成块.5. 电路调试. 电路装置完成后 , 可用万用表检测电路是否连通, 有无虚焊 , 检查电路装置无误后 , 接通 9V 电源 , 观察电路有无异样（ 如元件发热等 ）. 如果正常 , 使用调试工具调整电路相关元件.Rp1 调节反射距离,Rp2 调节灵敏度, 建议通过调节实现30cm 时一盏灯亮 ,20cm 时二盏灯亮 ,10cm 时三盏灯亮 . 传感器上方用白纸遮挡 , 对红外波的反射效果最好.） . 最终的效果是当传感器上方遮挡物分歧距离时, 显示的LED 数量分歧 , 距离越近时, 发光二极管亮的越多 , 无遮挡物时则不亮 , 即模拟一简易倒车雷达电路.五 . 实验现象 :1.一盏灯亮（30cm左右）2.两盏灯亮（20cm左右）3.三盏灯亮（10cm左右）2.仿真结果及其分析一盏灯亮两盏灯亮三盏灯亮仿真结果分析：当调节信号发生器时，仿真结果为一盏led灯亮、两盏led灯亮、三盏led灯亮.直流电压通过多谐振荡器电路、红 外线发射与接收电路、信号放年夜与电压比力电路和发光管显示 电路，然后通过改变电位器的阻值来到达调节反射距离和灵敏度使电路到达可以在一定范围内丈量倒车距离范围，通过仿真结果可以看出设计的电路基本上是胜利的 ，可是仍有误差存在，需要进一 步的改进.七.总结经过