光電保護(hù)控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

...wd......wd......wd...光電保護(hù)控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要隨著社會經(jīng)濟(jì)的日益開展，防盜成了人們越來越關(guān)心的問題。鐵門鐵窗等已經(jīng)不能給人們帶來太多的安全感，社會對報(bào)警器材的需求日益迫切。智能防盜系統(tǒng)，是以保障安全為目的建設(shè)起來的技術(shù)防范系統(tǒng)。他包括以現(xiàn)代物理和電子技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)侵進(jìn)入破壞行為、產(chǎn)生聲光報(bào)警阻嚇罪犯以及提醒值班人員采取恰當(dāng)?shù)姆婪洞胧?。室?nèi)防盜智能控制系統(tǒng)作為一種新型的電子防盜設(shè)備廣泛應(yīng)用于家庭住宅區(qū)。目前市面上所擁有的家庭電子防盜報(bào)警器，只能用于單一的住宅，不利于統(tǒng)一管理，而且也不能滿足現(xiàn)代住宅區(qū)的開展要求，所以很有必要對家庭電子防盜器進(jìn)一步完善和提高。關(guān)鍵字：紅外線；聲光報(bào)警；邏輯處理；光電控制AbstractWiththeincreasingdevelopmentofsocialeconomy,Securityhasbecomeagrowingconcern.Ironbarsandsomuchhasbeenunabletobringasenseofsecurity,Theneedsofsocietyincreasinglyurgentalarmequipment.Smartanti-theftsystem,Isestablishedforthepurposeofsafetyofthetechnicalprotectionsystem.Heincludesamodernphysicalandelectronictechnologytodetectintrusionintothedestruction,Producesoundandlightalarmtoremindthestaffondutytodetercriminalsandtotakeappropriatepreventivemeasures.Intelligentcontrolroomsecuritysystemasanewtypeofelectronicsecurityequipmentiswidelyusedinfamilyresidentialareas.Familiescurrentlyonthemarkethaveelectronicanti-theftalarm,Onlyforasingleresidence,Notconducivetotheunifiedmanagement,Anditcannotmeettherequirementsofthedevelopmentofmodernresidentialareas,Soitisimportantforhomeelectronicsdevicestofurtherimproveandenhancesecurity.KeyWords:Infrared;Soundandlightalarms;Logic;Photoelectriccontrol目錄第一章緒論11.1、引言11.2、選題背景與意義11.3、紅外對管的基本概念21.4、LED光源的開展趨勢31.5、論文章節(jié)安排4第二章報(bào)警器相關(guān)元件介紹62.1、紅外射線原理62.2、二極管原理及特性72.2.1、二極管的工作原理72.2.2、二極管的特性82.2.3、二極管的應(yīng)用82.2.4、二極管的導(dǎo)電特性92.2.5、二極管的主要參數(shù)102.2.6、二極管的識別112.2.7、本次設(shè)計(jì)用到的幾種二極管112.3、三極管原理及特性122.3.1、三極管工作原理122.3.2、三極管的主要參數(shù)132.3.3、三極管的三種工作狀態(tài)142.3.4、三極管的基本放大電路142.4、電容特性及參數(shù)152.4.1、標(biāo)稱電容量和允許偏差162.4.2、額定電壓162.4.3、絕緣電阻162.4.4、損耗172.4.5、頻率特性172.5、設(shè)計(jì)中使用到的相關(guān)電子芯片性能及參數(shù)172.5.1、四2輸入與非門CD4011172.5.2、三端穩(wěn)壓集成電路7805202.5.3、音樂集成電路TQ956121第三章設(shè)計(jì)思路223.1、設(shè)計(jì)思路與方案論證223.2、設(shè)計(jì)思路23第四章系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)及整合實(shí)現(xiàn)244.1、各局部模塊電路圖244.2、報(bào)警電路原理介紹274.3、電路元器件的規(guī)格與材料清單28第五章系統(tǒng)安裝與調(diào)試295.1、電路的制作與安裝295.2、裝置的功能調(diào)試325.3、裝置功能擴(kuò)展32第六章總結(jié)與展望33致謝34參考文獻(xiàn)35附錄36第一章緒論1.1、引言隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算通信技術(shù)的迅速開展，有關(guān)防盜報(bào)警方面的產(chǎn)品愈來愈豐富.尤其紅外技術(shù)得到了迅猛的開展，紅外探測技術(shù)已滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)和人們生活的方方面面.作為紅外防盜的一種新技術(shù)，它已越來越得到社會各界的重視和廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)介紹的就是這么一種功能實(shí)用、價(jià)格低廉、使用方便的防盜系統(tǒng)。它基于紅外線根基理論并結(jié)合了國內(nèi)外同類系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用了紅外對射作為輸入、接收，信號經(jīng)邏輯處理電路從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。1.2、選題背景與意義進(jìn)入21世紀(jì)以來，光電控制技術(shù)正在迅速取代常規(guī)電氣控制技術(shù)，從而在運(yùn)動控制、工程監(jiān)控系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。光電傳感器由于具有響應(yīng)速度快，無接觸，低耗能，體積小，安裝簡便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于自動化系統(tǒng)；可編程控制器由于編程方便，適應(yīng)性強(qiáng)，抗干擾，可進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)通信等，已經(jīng)奠定了在控制系統(tǒng)應(yīng)用中的主導(dǎo)地位。隨著控制技術(shù)的開展和更新，了解和掌握光電控制技術(shù)與系統(tǒng)的原理、構(gòu)造和應(yīng)用是非常必要的。隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，人們對自己所處環(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?，F(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、戒備等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。為了防止各種偷盜和暴力事件的發(fā)生和危害,確保大廈的安全,生命和財(cái)產(chǎn)不受損害,智能保安系統(tǒng)的設(shè)置是必要的?？萍嫉拈_展,新的犯罪手段對保安系統(tǒng)也提出了新的要求,在信息時(shí)代的今天,對錢、財(cái)物、人身安全的保護(hù)是一方面,而對儲存在計(jì)算機(jī)里的大量的重要文件、數(shù)據(jù),更需要保護(hù)。在一個(gè)智能化大廈內(nèi),不僅對外部人員要防范,對內(nèi)部人員也需要加強(qiáng)治理;對某些重要的地點(diǎn)、物品,以及重要的人物也需要非凡的保護(hù)。因此,對現(xiàn)代化的大廈,需要設(shè)置多層次、立體化的保安系統(tǒng)。防盜報(bào)警器的作用防盜報(bào)警系統(tǒng)就是用探測器對建筑物內(nèi)外重點(diǎn)區(qū)域、重要地點(diǎn)布防,在探測到非法入侵者時(shí),信號傳輸?shù)綀?bào)警控制器:聲光報(bào)警,顯示地址,有關(guān)值班人員接到報(bào)警后,根據(jù)情況采取措施,以控制事態(tài)的開展。智能建筑的防盜報(bào)警系統(tǒng),負(fù)責(zé)建筑內(nèi)各個(gè)點(diǎn)、線、面和區(qū)域的偵測任務(wù)。探測器負(fù)責(zé)探測人員的非法入侵,有異常情況發(fā)出聲光報(bào)警,同時(shí)向區(qū)域報(bào)警器發(fā)送信息。目前用得較多得是紅外對射式,它由紅外線發(fā)射器和接收器組成。只要有人入侵，人體將紅外信號擋住，報(bào)警系統(tǒng)便會被啟動。在實(shí)際運(yùn)用中，經(jīng)常會將多束紅外光裝于一套系統(tǒng)中，形成長的一排，即常說的“紅外柵欄〞。同時(shí)為了提高抗干擾性，將發(fā)射的紅外信號進(jìn)展編碼加密，而在接收端那么進(jìn)展解碼以區(qū)分是有用信號還是干擾信號。本次設(shè)計(jì)一個(gè)紅外對射防盜報(bào)警器，這對于我們的平時(shí)生活的家庭，小區(qū)，一些重要的場所等形成一個(gè)安全監(jiān)控，從而保護(hù)人們的財(cái)產(chǎn)，這個(gè)意義對于個(gè)人或者集體還是挺大的。1.3、紅外對管的基本概念紅外對管是在LED行業(yè)中命名的，是專門用來接收和感應(yīng)紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線光線的。紅外對管是紅外線發(fā)射管與光敏接收管，或者紅外線接收管，或者紅外線接收頭配合在一起使用時(shí)候的總稱。光敏接收管，它是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，屬于光敏三極管，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時(shí)需加上反向電壓。無光照時(shí),有很小的飽和反向漏電流〔暗電流〕。此時(shí)光敏管不導(dǎo)通。當(dāng)光照時(shí),飽和反向漏電流馬上增加，形成光電流，在一定的范圍內(nèi)它隨入射光強(qiáng)度的變化而增大。紅外線接收管功能與光敏接收管相似只是不受可見光的干擾，屬于光敏二極管，只對紅外線有反響。紅外線接收頭就是在紅外線接收管的根基上進(jìn)展放大的信號的作用，類似與三極管的放大效果。1.4、LED光源的開展趨勢1.大功率的高亮LED增勢迅猛，逐漸成為主流產(chǎn)品。2008年，全球LED市場規(guī)模到達(dá)80億美元，所占整個(gè)LED產(chǎn)品的市場比例由2001年的40%增長到2005年的70%以上，其中高亮度LED在1995-2004年間長率到達(dá)46%。美國市場研究公Communications

In-dustry

Researchers(CIR)預(yù)測，全球LED的市場規(guī)模年均增長率超過30%，2009年市場規(guī)模將超過100億美元。近年來，隨著LED在照明、小尺寸面板背光源以及室內(nèi)照明等新應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展，高亮度LED過去數(shù)年一直處于高速增長階段，在LED中的比重將逐步加大，已成為LED主流產(chǎn)品。2.通用照明實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，照明升級工程產(chǎn)業(yè)時(shí)機(jī)巨大通用照明占照明領(lǐng)域的90%的市場份額。半導(dǎo)體照明作為繼白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈后，具有革命性意義的第四代新型高效固體光源，具有壽命長、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)。但目前LED的應(yīng)用領(lǐng)域主要在特種照明，目前美國、日、韓、歐洲、中國及中國的臺灣地區(qū)在LED科技攻關(guān)方面都已啟動專項(xiàng)規(guī)劃，如果用于通用照明的技術(shù)一旦成熟，將面臨一個(gè)對500億美元照明市場份額的重新瓜分，因此照明升級工程產(chǎn)業(yè)時(shí)機(jī)巨大。3.中國LED照明產(chǎn)業(yè)應(yīng)該向封裝高檔產(chǎn)品和光源產(chǎn)品升級方向努力在LED領(lǐng)域，主要有三個(gè)環(huán)節(jié)，即發(fā)光半導(dǎo)體外延片的生長、芯片和封裝。目前國內(nèi)三個(gè)環(huán)節(jié)都有，在中低端的應(yīng)用領(lǐng)域還有一定根基。但是在關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其是外延片的生長環(huán)節(jié)，與世界一流水平還有較大的差距。目前我國的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢主要在封裝，從封裝產(chǎn)值區(qū)域分布來看，我國在2008年封裝產(chǎn)值約25億美元，已經(jīng)超越日本、臺灣成為全球最大的封裝地區(qū)，并具備市場與技術(shù)核心競爭能力。但是國家和政府對此的重視卻不多，如果臺灣和日本等國家地區(qū)從經(jīng)濟(jì)危機(jī)中緩解或走出，隨時(shí)可能會形成日本獨(dú)大、臺灣地區(qū)與美國齊進(jìn)、歐韓中“平分秋色〞的分布格局，我們將再一次失去主導(dǎo)權(quán)和先機(jī)。因此我們應(yīng)在已有的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢上升級，向封裝的高檔產(chǎn)品努力，同時(shí)在通用照明技術(shù)方向上多下功夫，突破LED產(chǎn)業(yè)的技術(shù)專利壁壘，培育新興市場的競爭優(yōu)勢。(1)目前國家對于整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)鏈的重點(diǎn)工作放在上游外延、芯片及下游燈具應(yīng)用這兩局部。上游投資陸續(xù)資金已經(jīng)很大，但是收效甚微，反而與國際上游龍頭的差距越來越大。下游產(chǎn)品又因?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量問題，參差不齊，難以保證穩(wěn)定的長壽命使用效果。這樣會造成使用者對我國LED產(chǎn)品產(chǎn)生疑心并多持保守和負(fù)面的態(tài)度。這樣各方面的意見反響到政府領(lǐng)導(dǎo)，然后國家才重視整頓LED市場，最后的結(jié)果又是一次“叫停〞，導(dǎo)致需要國家花費(fèi)大量的人力和資源，引進(jìn)國外龍頭企業(yè)的先進(jìn)封裝技術(shù)來指導(dǎo)國內(nèi)的下游產(chǎn)品，這樣我們將又一次失去與對整個(gè)LED行業(yè)的話語權(quán)，國內(nèi)的市場渠道也會以O(shè)EM等形式被占領(lǐng)。(2)到現(xiàn)在為止，因?yàn)樗拇簖堫^企業(yè)(CREE、PHILPS、OSRAM、日亞化工)各有不同的技術(shù)路線和專利壟斷保護(hù)，以及其封裝技術(shù)的不成熟等原因，所以目前整個(gè)行業(yè)內(nèi)尚未有一個(gè)關(guān)于LED光源的標(biāo)準(zhǔn)。如果我們先進(jìn)的LED光源企業(yè)和單位，尤其是具有核心技術(shù)先進(jìn)性的大功率LED光源企業(yè)和單位，在政府的支持和推動下，組織科研人員，對此進(jìn)展全新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)與制定，堅(jiān)持科學(xué)實(shí)踐和創(chuàng)新開展的基本原那么，將會在全球LED行業(yè)至少是中上游這一塊取得實(shí)質(zhì)性的突破。如果能在國際上參與和指導(dǎo)最后國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，將會是中國科學(xué)技術(shù)力量繼航天科學(xué)技術(shù)之后又一次的科學(xué)創(chuàng)舉，從而直接使我國在LED行業(yè)的國際影響力得到基本認(rèn)識的改觀，到達(dá)一個(gè)新的高度。1.5、論文章節(jié)安排為了使讀者方便、快速地了解本論文的主要內(nèi)容，這里從總體上簡要介紹一下論文的章節(jié)安排及內(nèi)容。本論文全文共包括六個(gè)局部：第一章為緒論局部，主要介紹設(shè)計(jì)的目的、意義、現(xiàn)狀、論文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排。第二章主要介紹了報(bào)警器相關(guān)的元器件和所用到的有關(guān)芯片，包括紅外的產(chǎn)生，波段的原理以及應(yīng)用，光學(xué)器件的原理以及半導(dǎo)體元件：如二極管、三極管等的原理根基及應(yīng)用情況，CD4011、9561、7805芯片功能介紹。第三章主要介紹了本次的設(shè)計(jì)思路，通過比照兩個(gè)方案的可行性，結(jié)合自身的條件，選出一個(gè)較為好的方案進(jìn)展設(shè)計(jì)。第四、五章，電路的制作以及調(diào)試局部，這是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)局部，主要介紹電路制作軟件PROTEL環(huán)境下，設(shè)計(jì)出的原理圖，PCB圖。以及設(shè)計(jì)修改，印刷電路板的制作，元器件的選用和焊接。電路的通電調(diào)試，數(shù)據(jù)參數(shù)的評估，整體系統(tǒng)的運(yùn)行測試及相關(guān)的整體美觀、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步趨向工業(yè)成品。第六章，對課題的未來的開展提出展望。第二章報(bào)警器相關(guān)元件介紹2.1、紅外射線原理紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由英國科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射,他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì)，試圖測量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒界。太陽光譜上紅外線的波長大于可見光線，波長為0.75～1000μm。紅外線可分為三局部，即近紅外線，波長為0.75～1.50μm之間；中紅外線，波長為1.50～6.0μm之間；遠(yuǎn)紅外線，波長為6.0～l000μm之間。真正的紅外線夜視儀是光電倍增管成像，與望遠(yuǎn)鏡原理完全不同，白天不能使用，價(jià)格昂貴且需電源才能工作。在光譜中波長自0.76至400微米的一段稱為紅外線，紅外線是不可見光線。所有高于絕對零度〔－273℃近紅外線或稱短波紅外線，波長0.76～1.5微米，穿入人體組織較深,約5～10毫米；遠(yuǎn)紅外線或稱長波紅外線，波長1.5～400微米，多被表層皮膚吸收，穿透組織深度小于2毫米。紅外線的物理特性：1.有熱效應(yīng)2.穿透云霧的能力強(qiáng)(波長較長,易于衍射)紅外線的波長范圍：近紅外線(NearInfra-red,NIR)：700~2,000nm|0.7~2MICRON中紅外線(MiddleInfra-red,MIR)：3,000~5,000nm|3~5MICRON遠(yuǎn)紅外線(FarInfra-red,FIR)：8,000~14,000nm|8~14MICRON圖2.1可見光光譜線2.2、二極管原理及特性半導(dǎo)體二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管(diode)；它是只往一個(gè)方向傳送電流的電子零件。它是一種具有1個(gè)零件號接合的2個(gè)端子的器件，具有按照外加電壓的方向，使電流流動或不流動的性質(zhì)。2.2.1、二極管的工作原理圖2.2二極管P-N結(jié)原理示意圖晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于p-n結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，p-n結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度到達(dá)臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。圖2.3常見二極管圖示2.2.2、二極管的特性幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導(dǎo)體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。二極管的管壓降：硅二極管〔不發(fā)光類型〕正向管壓降0.7V，發(fā)光二極管正向管壓降為1.7V。2.2.3、二極管的應(yīng)用1、整流二極管利用二極管單向?qū)щ娦?，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈動直流電。2、開關(guān)元件二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于一只接通的開關(guān)；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止?fàn)顟B(tài)，如同一只斷開的開關(guān)。利用二極管的開關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。3、限幅元件二極管正向?qū)ê螅恼驂航祷颈３植蛔儭补韫転?.7V，鍺管為0.3V〕。利用這一特性，在電路中作為限幅元件，可以把信號幅度限制在一定范圍內(nèi)。4、繼流二極管在開關(guān)電源的電感中和繼電器等感性負(fù)載中起繼流作用。5、檢波二極管在收音機(jī)中起檢波作用。6、變?nèi)荻O管使用于電視機(jī)的高頻頭中。7、顯示元件用于電視機(jī)顯示器上。2.2.4、二極管的導(dǎo)電特性二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦浴Ｔ陔娐分?，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。下面通過簡單的實(shí)驗(yàn)說明二極管的正向特性和反向特性。1.正向特性。在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓到達(dá)某一數(shù)值〔這一數(shù)值稱為“門檻電壓〞，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V〕以后，二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變〔鍺管約為0.3V，硅管約為0.7V〕，稱為二極管的“正向壓降〞。2.反向特性。在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管中幾乎沒有電流流過，此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。2.2.5、二極管的主要參數(shù)用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術(shù)指標(biāo)，稱為二極管的參數(shù)。不同類型的二極管有不同的特性參數(shù)。對初學(xué)者而言，必須了解以下幾個(gè)主要參數(shù)：1、最大整流電流是指二極管長期連續(xù)工作時(shí)允許通過的最大正向電流值，其值與PN結(jié)面積及外部散熱條件等有關(guān)。因?yàn)殡娏魍ㄟ^管子時(shí)會使管芯發(fā)熱，溫度上升，溫度超過容許限度〔硅管為140左右，鍺管為90左右〕時(shí)，就會使管芯過熱而損壞。所以在規(guī)定散熱條件下，二極管使用中不要超過二極管最大整流電流值。例如，常用的IN4001－4007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。2、最高反向工作電壓加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時(shí)，會將管子擊穿，失去單向?qū)щ娔芰Α榱吮ＷC使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如，IN4001二極管反向耐壓為50V，IN4007反向耐壓為1000V。3、反向電流反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的反向電流。反向電流越小，管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶?。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關(guān)系，大約溫度每升高10℃，反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極管，在25℃時(shí)反向電流假設(shè)為250uA，溫度升高到35℃，反向電流將上升到500uA，依此類推，在75℃時(shí)，它的反向電流已達(dá)8mA，不僅失去了單方向?qū)щ娞匦裕€會使管子過熱而損壞。又如，2CP10型硅二極管，4、最高工作頻率二極管工作的上限頻率。超過此值是，由于結(jié)電容的作用，二極管將不能很好地表達(dá)單向?qū)щ娦浴?.2.6、二極管的識別小功率二極管的N極〔負(fù)極〕，在二極管外表大多采用一種色圈標(biāo)出來，有些二極管也用二極管專用符號來表示P極〔正極〕或N極〔負(fù)極〕,也有采用符號標(biāo)志為“P〞、“N〞來確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長短來識別，長腳為正，短腳為負(fù)。用數(shù)字式萬用表去測二極管時(shí)，紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負(fù)極，此時(shí)測得的阻值才是二極管的正向?qū)ㄗ柚?，這與指針式萬用表的表筆接法剛好相反。圖2.4二極管常見識別圖示半導(dǎo)體是一種具有特殊性質(zhì)的物質(zhì)，它不像導(dǎo)體一樣能夠完全導(dǎo)電，又不像絕緣體那樣不能導(dǎo)電，它介于兩者之間，所以稱為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體最重要的兩種元素是硅和鍺。我們常聽說的美國硅谷，就是因?yàn)槠鹣饶抢镉泻枚嗉野雽?dǎo)體廠商。二極管應(yīng)該算是半導(dǎo)體器件家族中的元老了。很久以前，人們熱衷于裝配一種礦石收音機(jī)來收聽無線電播送，這種礦石后來就被做成了晶體二極管。2.2.7、本次設(shè)計(jì)用到的幾種二極管1．穩(wěn)壓二極管：又叫齊納二極管，此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。在這臨界擊穿點(diǎn)上，反向電阻降低到一個(gè)很小的數(shù)值，在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓那么保持恒定，穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的，因?yàn)檫@種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用，穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。2.發(fā)光二極管它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，那么發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。2.3、三極管原理及特性半導(dǎo)體三極管也稱雙極型晶體管，晶體三極管，簡稱三極管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件。作用：把微弱信號放大成輻值較大的電信號，也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。圖2.5常見三極管2.3.1、三極管工作原理晶體三極管〔以下簡稱三極管〕按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種構(gòu)造形式，但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是一樣的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。對于NPN管，它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。在制造三極管時(shí)，有意識地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時(shí)基區(qū)做得很薄，而且，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子〔電子〕極基區(qū)的多數(shù)載流子〔空穴〕很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流Ie。由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大局部越過集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電集電流Ic，只剩下很少〔1-10%〕的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)展復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)給，從而形成了基極電流Ibo.三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?.3.2、三極管的主要參數(shù)a.特征頻率fT:當(dāng)f=fT時(shí),三極管完全失去電流放大功能.如果工作頻率大于fT,電路將不正常工作.b.工作電壓/電流:用這個(gè)參數(shù)可以指定該管的電壓電流使用范圍.c.hFE:電流放大倍數(shù).d.VCEO:集電極發(fā)射極反向擊穿電壓,表示臨界飽和時(shí)的飽和電壓.e.PCM:最大允許耗散功率.f.封裝形式：指定該管的外觀形狀,如果其它參數(shù)都正確，封裝不同將導(dǎo)致組件無法在電路板上實(shí)現(xiàn).三極管的腳位判斷，三極管的腳位有兩種封裝排列形式，如以以下圖：圖2.6三極管的腳位排列順序圖2.3.3、三極管的三種工作狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的斷開狀態(tài)，我們稱三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。放大狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r(shí)，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，這時(shí)基極電流對集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數(shù)β＝ΔIc/ΔIb，這時(shí)三極管處放大狀態(tài)。飽和導(dǎo)通狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度時(shí)，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時(shí)三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。根據(jù)三極管工作時(shí)各個(gè)電極的電位上下，就能判別三極管的工作狀態(tài)，因此，電子維修人員在維修過程中，經(jīng)常要拿多用電表測量三極管各腳的電壓，從而判別三極管的工作情況和工作狀態(tài)。使用多用電表檢測三極管三極管基極的判別：根據(jù)三極管的構(gòu)造示意圖，我們知道三極管的基極是三極管中兩個(gè)PN結(jié)的公共極，因此，在判別三極管的基極時(shí)，只要找出兩個(gè)PN結(jié)的公共極，即為三極管的基極。具體方法是將多用電表調(diào)至電阻擋的R×1k擋，先用紅表筆放在三極管的一只腳上，用黑表筆去碰三極管的另兩只腳，如果兩次全通，那么紅表筆所放的腳就是三極管的基極。如果一次沒找到，那么紅表筆換到三極管的另一個(gè)腳，再測兩次；如還沒找到，那么紅表筆再換一下，再測兩次。如果還沒找到，那么改用黑表筆放在三極管的一個(gè)腳上，用紅表筆去測兩次看是否全通，假設(shè)一次沒成功再換。這樣最多沒量12次，總可以找到基極。2.3.4、三極管的基本放大電路基本放大電路是放大電路中最基本的構(gòu)造，是構(gòu)成復(fù)雜放大電路的基本單元。它利用雙極型半導(dǎo)體三極管輸入電流控制輸出電流的特性，或場效應(yīng)半導(dǎo)體三極管輸入電壓控制輸出電流的特性，實(shí)現(xiàn)信號的放大。本章基本放大電路的知識是進(jìn)一步學(xué)習(xí)電子技術(shù)的重要根基?；痉糯箅娐芬话闶侵赣梢粋€(gè)三極管或場效應(yīng)管組成的放大電路。從電路的角度來看，可以將基本放大電路看成一個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)。放大的作用表達(dá)在如下方面：1．放大電路主要利用三極管或場效應(yīng)管的控制作用放大微弱信號，輸出信號在電壓或電流的幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強(qiáng)。圖2.7放大電路構(gòu)造示意圖2．輸出信號的能量實(shí)際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號能量，提供應(yīng)負(fù)載。放大電路中三極管集電極的直流信號不隨輸入信號而改變，而交流信號隨輸入信號發(fā)生變化。在放大過程中，集電極交流信號是疊加在直流信號上的，經(jīng)過耦合電容，從輸出端提取的只是交流信號。因此，在分析放大電路時(shí)，可以采用將交、直流信號分開的方法，可以分成直流通路和交流通路來分析。放大電路的組成原那么：1．保證放大電路的核心器件三極管工作在放大狀態(tài)，即有適宜的偏置。也就是說發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2．輸入回路的設(shè)置應(yīng)當(dāng)使輸入信號耦合到三極管的輸入電極，形成變化的基極電流，從而產(chǎn)生三極管的電流控制關(guān)系，變成集電極電流的變化。3．輸出回路的設(shè)置應(yīng)該保證將三極管放大以后的電流信號轉(zhuǎn)變成負(fù)載需要的電量形式〔輸出電壓或輸出電流〕。2.4、電容特性及參數(shù)電容是表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢差增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容。電容從物理學(xué)上講，它是一種靜態(tài)電荷存儲介質(zhì)〔就像一只水桶一樣，你可以把電荷充存進(jìn)去，在沒有放電回路的情況下，刨除介質(zhì)漏電自放電效應(yīng)/電解電容比較明顯，可能電荷會永久存在，這是它的特征〕，它的用途較廣，它是電子、電力領(lǐng)域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信號濾波、信號耦合、諧振、隔直流等電路中。電容的符號是C2.4.1、標(biāo)稱電容量和允許偏差標(biāo)稱電容量是標(biāo)志在電容器上的電容量。電容器實(shí)際電容量與標(biāo)稱電容量的偏差稱誤差，在允許的偏差范圍稱精度。精度等級與允許誤差對應(yīng)關(guān)系：00〔01〕-±1%、0〔02〕-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、Ⅳ-〔+20%-10%〕、Ⅴ-〔+50%-20%〕、Ⅵ-〔+50%-30%〕一般電容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，電解電容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級，根據(jù)用途選取。2.4.2、額定電壓在最低環(huán)境溫度和額定環(huán)境溫度下可連續(xù)加在電容器的最高直流電壓有效值，一般直接標(biāo)注在電容器外殼上，如果工作電壓超過電容器的耐壓，電容器擊穿，造成不可修復(fù)的永久損壞。2.4.3、絕緣電阻直流電壓加在電容上，并產(chǎn)生漏電電流，兩者之比稱為絕緣電阻.當(dāng)電容較小時(shí)，主要取決于電容的外表狀態(tài)，容量〉0.1uf時(shí)，主要取決于介質(zhì)的性能，絕緣電阻越大越好。電容的時(shí)間常數(shù)：為恰當(dāng)?shù)脑u價(jià)大容量電容的絕緣情況而引入了時(shí)間常數(shù)，他等于電容的絕緣電阻與容量的乘積。2.4.4、損耗電容在電場作用下，在單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱所消耗的能量叫做損耗。各類電容都規(guī)定了其在某頻率范圍內(nèi)的損耗允許值，電容的損耗主要由介質(zhì)損耗，電導(dǎo)損耗和電容所有金屬局部的電阻所引起的。在直流電場的作用下，電容器的損耗以漏導(dǎo)損耗的形式存在，一般較小，在交變電場的作用下，電容的損耗不僅與漏導(dǎo)有關(guān)，而且與周期性的極化建設(shè)過程有關(guān)。2.4.5、頻率特性隨著頻率的上升，一般電容器的電容量呈現(xiàn)下降的規(guī)律。低頻中使用的范圍較寬，如可以使用高頻特性比較差的；但是在高頻電路中就有了很大的限制了，一旦選擇不當(dāng)會影響電路的整體工作狀態(tài)；一般的電源里用的有電解電容、和瓷片電容、但是在高頻中就要使用云母等價(jià)格較貴的電容，就不可以使用絳綸的電容，和電解的電容，因?yàn)樗鼈冊诟哳l情況下會形成電感，以致影響電路的工作精度。2.5、設(shè)計(jì)中使用到的相關(guān)電子芯片性能及參數(shù)下面介紹本次設(shè)計(jì)中使用到的主要電子芯片的性能及參數(shù)2.5.1、四2輸入與非門CD4011圖2.8CD4011芯片功能圖圖2.9CD4011內(nèi)部保護(hù)網(wǎng)絡(luò)圖2.10CD4011引腳圖圖2.11CD4011邏輯圖邏輯表達(dá)式：Y=A·B真值表A=Y·B表2.1CD4011真值表XYQ動作00?制止011設(shè)定100重置11不變無(1)當(dāng)X=0、Y=0時(shí)，將使兩個(gè)NAND門之輸出均為1，違反觸發(fā)器之功用，故制止使用。如真值表第一列。(2)當(dāng)X=0、Y=1時(shí)，由于X=1導(dǎo)致NAND-A的輸出為〞1”，使得NAND-B的兩個(gè)輸入均為〞1”，因此NAND-B的輸出為〞0”，如真值表第二列。(3)當(dāng)X=1、Y=0時(shí)，由于Y=0導(dǎo)致NAND-B的輸出為〞1”，使得NAND-1的兩個(gè)輸入均為1，因此NAND-A的輸出為〞0”，如真值表第三列。(4)當(dāng)X=1、Y=1時(shí)，因?yàn)橐粋€(gè)1不影響NAND門的輸出，所以兩個(gè)NAND門的輸出均不改變狀態(tài)，如真值表第四列。管腳功能：1A數(shù)據(jù)輸入端2A數(shù)據(jù)輸入端3A數(shù)據(jù)輸入端4A數(shù)據(jù)輸入端1B數(shù)據(jù)輸入端2B數(shù)據(jù)輸入端3B數(shù)據(jù)輸入端4B數(shù)據(jù)輸入端VDD電源正VSS地1Y數(shù)據(jù)輸出端2Y數(shù)據(jù)輸出端3Y數(shù)據(jù)輸出端4Y數(shù)據(jù)輸出端VDD電壓范圍：－0.5V~18V功耗：雙列普通封裝700mW小型封裝500mW工作溫度范圍：CD4011BM：-55℃~+125CD4011BC：-40℃~+2.5.2、三端穩(wěn)壓集成電路7805電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78××系列和負(fù)電壓輸出的79××系列。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO-220的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的TO-92封裝。圖2.127805實(shí)物圖用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格廉價(jià)。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。本卷須知：在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器〔當(dāng)然小功率的條件下不用〕。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。當(dāng)制作中需要一個(gè)能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來，使其最大輸出電流為N個(gè)1.5A，但應(yīng)用時(shí)需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以防止個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。在78**、79**系列三端穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是TO-220和TO-202兩種封裝。這兩種封裝的圖形以及引腳序號、引腳功能如附圖所示。圖2.137805引腳圖從正面看①②③引腳從左向右按順序標(biāo)注，接入電路時(shí)①腳電壓高于②腳，③腳為輸出位。如對于78**正壓系列，①腳高電位，②腳接地；對與79**負(fù)壓系列，①腳接地，②腳接負(fù)電壓，輸出都是③腳。如附圖所示。此外，還應(yīng)注意，散熱片總是和接地腳相連。這樣在78**系列中，散熱片和②腳連接，而在79**系列中，散熱片卻和①腳連接。2.5.3、音樂集成電路TQ9561圖2.14電路原理圖圖2.15四種擬聲報(bào)警電路圖2.16TQ9561封裝圖第三章設(shè)計(jì)思路3.1、設(shè)計(jì)思路與方案論證紅外報(bào)警器分為主動紅外報(bào)警和被動紅外報(bào)警。方案一：主動紅外報(bào)警器由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，發(fā)射機(jī)是由電源、發(fā)光源和光學(xué)系統(tǒng)組成，接收機(jī)是由光學(xué)系統(tǒng)、光電傳感器、放大器、信號處理器等局部組成。主動紅外報(bào)警器是一種紅外線光束遮擋型報(bào)警器，發(fā)射機(jī)中的紅外發(fā)光二極管在電源的激發(fā)下，發(fā)出一束經(jīng)過調(diào)制的紅外光束〔此光束的波長約在0.8～0.95微米之間〕，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的作用變成平行光發(fā)射出去。此光束被接收機(jī)接收，由接收機(jī)中的紅外光電傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成信號，經(jīng)過電路處理后傳給報(bào)警控制器。由發(fā)射機(jī)發(fā)射出的紅外線經(jīng)過防范區(qū)到達(dá)接收機(jī)，構(gòu)成了一條戒備線。正常情況下，接收機(jī)收到的是一個(gè)穩(wěn)定的光信號，當(dāng)有人入侵該戒備線時(shí)，紅外光束被遮擋，接收機(jī)收到的紅外信號發(fā)生變化，提取這一變化，經(jīng)放大和適當(dāng)處理，控制器發(fā)出的報(bào)警信號。目前此類報(bào)警器有二光束、三光束還有多光束的紅外柵欄等。一般應(yīng)用在周界防范居多，最大的優(yōu)點(diǎn)就是防范距離遠(yuǎn)，能到達(dá)被動紅外的十倍以上探測距離。方案二：被動紅外報(bào)警器主要是根據(jù)外界紅外能量的變化來判斷是否有人在移動。人體的紅外能量與環(huán)境有差異，當(dāng)人通過探測區(qū)域時(shí)，報(bào)警器收集到的這個(gè)不同的紅外能量的位置變化，進(jìn)而通過分析發(fā)出報(bào)警。人體都有恒定的體溫，一般在37度左右，會發(fā)出特定波長10μm左右的紅外線，被動紅外報(bào)警器就是靠探測人體發(fā)射的10μm左右的紅外線而進(jìn)展工作的。人體發(fā)射的10μm左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號。綜合上兩種方案，方案一簡單，方便，實(shí)用，且易于實(shí)現(xiàn)；方案二雖然功能更強(qiáng)大，監(jiān)控的范圍廣、準(zhǔn)確，但要求較高，不易于實(shí)現(xiàn)。所以，總結(jié)以上觀點(diǎn)，我決定選方案一。CD4011芯片3.2、設(shè)計(jì)思路CD4011芯片紅外線發(fā)射電路路路紅外線發(fā)射電路路路紅外線接收電路報(bào)警器紅外線接收電路報(bào)警器圖3.1報(bào)警器設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)思路如上圖所示。通上電后，紅外線發(fā)射電路開場工作，發(fā)射出紅外線〔電信號轉(zhuǎn)化為光信號〕，接收電路接收到紅外線并轉(zhuǎn)化為電信號。芯片CD4011經(jīng)邏輯處理輸出為高電平時(shí)，電路不報(bào)警；當(dāng)發(fā)射管與接收管之間有物體擋住紅外線時(shí)，CD4011邏輯處理后輸出變?yōu)榈碗娖剑瑥亩娐穲?bào)警。第四章系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)及整合實(shí)現(xiàn)模塊和知識的重用可以大大降低設(shè)計(jì)成本；采用成熟的經(jīng)過驗(yàn)證的模塊，可以提高采購批量，降低采購和物流成本；采用成熟的經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證的模塊，可以大大減少由于新產(chǎn)品的投產(chǎn)對生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)整的頻率，使新產(chǎn)品更容易生產(chǎn)制造，可以降低生產(chǎn)制造成本；產(chǎn)品平臺中及平臺之間存在大量的互換模塊，可以降低售后服務(wù)成本，有利于企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)分工，標(biāo)準(zhǔn)不同團(tuán)隊(duì)間的信息接口，進(jìn)展更為深入的專業(yè)化研究和不同模塊系統(tǒng)的并行開發(fā)；抽象平臺和模塊的建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)組織構(gòu)造與產(chǎn)品模塊構(gòu)造之間的交互，使并行工程擁有實(shí)施的根基，工藝、財(cái)務(wù)、采購和售后服務(wù)可以在產(chǎn)品研發(fā)早期就介入產(chǎn)品研發(fā)工程；標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的模塊接口有利于形成產(chǎn)品的供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)；有利于產(chǎn)業(yè)分工的細(xì)化。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，分開電路的組成局部，具體分為電源電路局部、紅外發(fā)射電路局部，紅外承受電路局部、邏輯處理電路和報(bào)警電路。4.1、各局部模塊電路圖圖4.1電源電路模塊圖4.2紅外發(fā)射電路模圖4.3紅外接收電路模塊圖4.4CD4011邏輯處理電路模塊圖4.5報(bào)警電路模塊4.2、報(bào)警電路原理介紹電路主要由電源電路、紅外線發(fā)射電路、紅外線接收電路、邏輯處理電路和報(bào)警電路組成。VT7、VT8及相關(guān)元件組成多諧振蕩器，其振蕩頻率由R14、R15、C8、C9的值決定。振蕩信號從VT7的集電極通過R17輸入VT6的基極，經(jīng)VT6放大后驅(qū)動紅外線發(fā)射管向外界發(fā)射信號。當(dāng)發(fā)射管與接收管之間沒有物體時(shí)，發(fā)射的紅外信號被D7接收，經(jīng)VT1、VT2兩級放大后，從VT1集電極經(jīng)C4耦合送入倍壓整流電路，形成一個(gè)直流控制電壓，使得VT5飽和導(dǎo)通，IC1的8、9腳輸入低電平，經(jīng)“非〞邏輯處理后，10腳輸出高電平，IC1的3腳輸出高電平。這個(gè)高電平一路經(jīng)R8將IC1的13腳電平拉高，從而保持3腳的高電平輸出，另一路使VT3保持截止，報(bào)警電路不工作。當(dāng)發(fā)射管與接收管之間有物體時(shí)，發(fā)射的紅外線信號就被擋住，D7收到不信號，此時(shí)倍壓整流電路輸出的信號電壓很低，VT5截止，整個(gè)電路狀態(tài)發(fā)生變化，IC1的12腳變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)3腳輸出低電平。這個(gè)低電平信號經(jīng)R8使IC1的13腳變?yōu)榈碗娖?。這時(shí)就算12腳電平變?yōu)楦唠娖?，但與非門的關(guān)系中只要有一個(gè)輸入端為低電平，輸出便為高電平，因此輸出狀態(tài)被鎖定，將維持3腳輸出低電平；同時(shí)使VT3飽和導(dǎo)通，報(bào)警電路得電工作，喇叭中便發(fā)出報(bào)警聲。這里報(bào)警信號發(fā)生電路采用了專用音樂集成電路，上電后便產(chǎn)生報(bào)警音頻信號，經(jīng)VT4功率放大后驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)音。假設(shè)要解除報(bào)警，