目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1概述 22主要器件的功能和運(yùn)用 2\o"CurrentDocument"2.1紅外線二極管原理介紹 22.1.1紅外線二極管的主要特性 22.1.2紅外線二極管的元件符號(hào)和封裝符號(hào) 32.1.3紅外線二極管的工作原理 4\o"CurrentDocument"2.2LM324的工作原理 5\o"CurrentDocument"LM324的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖 5\o"CurrentDocument"LM324的工作原理 6\o"CurrentDocument"LM324的特點(diǎn)及參數(shù)描述 6\o"CurrentDocument"2.3晶體管的工作原理 72.3.1晶體管的引腳圖 82.3.2晶體管的工作原理 9\o"CurrentDocument"盲人紅外線距離探測(cè)器的具體設(shè)計(jì)和原理 .9\o"CurrentDocument"3.1紅外線距離探測(cè)器電路設(shè)計(jì)方案 10\o"CurrentDocument"3.2紅外探測(cè)電路的系統(tǒng)框圖 10\o"CurrentDocument"3.3紅外探測(cè)的具體設(shè)計(jì)及原理 10紅外探測(cè)原理圖設(shè)計(jì) 10紅外探測(cè)的電路分析 11紅外遙控系統(tǒng)的應(yīng)用\o"CurrentDocument"3.4紅外探測(cè)電路板制作及數(shù)據(jù)測(cè)量分析 133.4.1紅外探測(cè)電路的電路板制作 14\o"CurrentDocument"心得體會(huì) 15參考文獻(xiàn) 16\o"CurrentDocument"致謝 171概述紅外接收二極管又叫紅外光電二極管，也可稱紅外光敏二極管,英文名Infraredreceiverdiode。它廣泛用于各種家用電器的遙控接收器中，如音響、彩色電視機(jī)、空調(diào)器、VCD視盤機(jī)、DVD視盤機(jī)以及錄像機(jī)等。它廣泛用于各種家用電器的遙控接收器中，如音響、彩色電視機(jī)、空調(diào)器、VCD視盤機(jī)、DVD視盤機(jī)以及錄像機(jī)等。紅外接收二極管能很好地接收紅外發(fā)光二極管發(fā)射的波長(zhǎng)為940nm的紅外光信號(hào)，而對(duì)于其他波長(zhǎng)的光線則不能接收。因而保證了接收的準(zhǔn)確性和靈敏度。紅外接收二極管的結(jié)構(gòu)如圖所示。最常用的型號(hào)為RPM-301B。2主要器件的功能和運(yùn)用2.1紅外線二極管原理介紹2?1?1紅外線二極管的主要特性光敏二極管的結(jié)構(gòu)與工作原理光敏二極管又稱光電二極管，它與普通半導(dǎo)體二極管

紅外接收二極管結(jié)構(gòu)示意圖在結(jié)構(gòu)上是相似的。在光敏二極管管殼上有一個(gè)能射入光線的玻璃透鏡，入射光通過(guò)透鏡正好照射在管芯上。發(fā)光二極管管芯是一個(gè)具有光敏特性的PN結(jié)，它被封裝在管殼內(nèi)。發(fā)光二極管管芯的光敏面是通過(guò)擴(kuò)散工藝在 N型單晶硅上形成的一層薄膜。光敏二極管的管芯以及管芯上的 PN結(jié)面積做得較大，而管芯上的電極面積做得較小，PN結(jié)的結(jié)深比普通半導(dǎo)體二極管做得淺，這些結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)都是為了提高光電轉(zhuǎn)換的能力。另外，與普通半導(dǎo)體二極管一樣，在硅片上生長(zhǎng)了一層SiO2保護(hù)層，它把PN結(jié)的邊緣保護(hù)起來(lái)，從而提高了管子的穩(wěn)定性，減少了暗電流。光敏二極管與普通光敏二極管一樣，它的PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕虼?光敏二極管工作時(shí)應(yīng)加上反向電壓，如圖所示。當(dāng)無(wú)光照時(shí)，電路中也有很小的反向飽和漏電流，一般為1*10-8--1X10-9A（稱為暗電流），此時(shí)相當(dāng)于光敏二極管截止;當(dāng)有光照射時(shí)，PN結(jié)附近受光子的轟擊，半導(dǎo)體內(nèi)被束縛的價(jià)電子吸收光子能量而被擊發(fā)產(chǎn)生電子一空穴對(duì)0這些載流子的數(shù)目，對(duì)于多數(shù)載流子影響不大，但對(duì)P區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子來(lái)說(shuō)，則會(huì)使少數(shù)載流子的濃度大大提高，在反向電壓作用下，反向飽和漏電流大大增加，形成光電流，該光電流隨入射光強(qiáng)度的變化而相應(yīng)變化。光電流通過(guò)負(fù)載RL時(shí)，在電阻兩端將得到隨人射光變化的電壓信號(hào)。光敏二極管就是這樣完成電功能轉(zhuǎn)換的。2.1.2紅外線二極管元件符號(hào)和封裝符號(hào)（1）紅外線二極管的元件符號(hào)如圖2.1.2紅外線二極管元件符號(hào)和封裝符號(hào)（1）紅外線二極管的元件符號(hào)如圖2-1所示圖2-1紅外線二極管的元件符號(hào)2）紅外線二極管的封裝符號(hào)如圖2-2所示，它采用金屬殼2腳封裝圖2-2紅外線二極管的封裝符號(hào)3）紅外二極管實(shí)物圖如圖實(shí)圖12?1?3紅外線二極管的工作原理紅外接收頭一般是接收、放大、解調(diào)一體頭，一般紅外信號(hào)經(jīng)接收頭解調(diào)后，數(shù)據(jù)“0”和T”的區(qū)別通常體現(xiàn)在高低電平的時(shí)間長(zhǎng)短或信號(hào)周期上，單片機(jī)解碼時(shí)，通常將接收頭輸出腳連接到單片機(jī)的外部中斷，結(jié)合定時(shí)器判斷外部中斷間隔的時(shí)間從而獲取數(shù)據(jù)。重點(diǎn)是找到數(shù)據(jù)“0”與T”間的波形差別。3條腿的紅外接收頭一般是接收、放大、解調(diào)一體頭，接收頭輸出的是解調(diào)后的數(shù)據(jù)信號(hào)（具體的信號(hào)格式，搜“紅外信號(hào)格式”，一大把），單片機(jī)里面需要相應(yīng)的讀取程序。紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。 它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對(duì)一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號(hào)，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測(cè)器進(jìn)行接收，就構(gòu)成紅外通信系統(tǒng)。先講一講什么是紅外線。我們知道，人的眼睛能看到的可見(jiàn)光按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長(zhǎng)范圍為0.62?0.76pm；紫光的波長(zhǎng)范圍為0.38?0.46pm。比紫光波長(zhǎng)還短的光叫紫外線，比紅光波長(zhǎng)還長(zhǎng)的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長(zhǎng)為 0.76?1.5pm之間的近紅外線來(lái)傳送控制信號(hào)的。2.1LM324的工作原理2?2?1LM324的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖LM324系列器件為價(jià)格便宜的帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運(yùn)算放大器可用圖2-4所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-(-)為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反；Vi+(+)為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見(jiàn)圖2-5。圖2-5LM324的引腳圖2?2?2LM324的工作原理LM324是四運(yùn)放集成電路,它采用14腳雙列直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。LM324作反相交流放大器、作交流信號(hào)三分配放大器、作有源帶通濾波器、應(yīng)用作測(cè)溫電路、應(yīng)用作比較器。在用作測(cè)溫電路時(shí),感溫探頭采用一只硅三極管3DG6,把它接成二極管形式。硅晶體管發(fā)射結(jié)電壓的溫度系數(shù)約為-2.5mV/°C,即溫度每上升1度,發(fā)射結(jié)電壓變會(huì)下降2.5mV。運(yùn)放Al連接成同相直流放大形式，溫度越高，晶體管BG1壓降越小，運(yùn)放A1同相輸入端的電壓就越低，輸出端的電壓也越低。2?2?3LM324的特點(diǎn)及參數(shù)描述參數(shù)描述——運(yùn)放類型:低功率；放大器數(shù)目：4；帶寬:1.2MHz；針腳數(shù):14；工作溫度范圍：0°Cto+70°C；封裝類型:SOIC；-3dB帶寬增益乘積：1.2MHz；變化斜率:0.5V/“s；器件標(biāo)號(hào):324；器件標(biāo)記:LM324AD；增益帶寬：1.2MHz；工作溫度最低：0°C；工作溫度最高：70°C；放大器類型：低功耗；溫度范圍：商用；電源電壓最大：32V；電源電壓最小:3V；芯片標(biāo)號(hào):324；表面安裝器件:表面安裝；輸入偏移電壓最大：7mV；運(yùn)放特點(diǎn):高增益頻率補(bǔ)償運(yùn)算；邏輯功能號(hào):324；額定電源電壓,+:15V。LM324的特點(diǎn)：短路保護(hù)輸出；真差動(dòng)輸入級(jí)；3?可單電源工作：3V-32V；4?低偏置電流：最大lOOnA；每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器；具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ埽还材７秶鷶U(kuò)展到負(fù)電源；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列；輸入端具有靜電保護(hù)功能。2.3晶體管的工作原理2.3.1晶體管的引腳圖晶體管的引腳圖如下所示：

引原理2?3?2晶體管的工作引原理上不導(dǎo)通的一種工作狀態(tài)（工作還是FET（場(chǎng)效應(yīng)晶體管）,都是一1曲線上，其范圍都是處于最下面狀態(tài)就是電流很小、基本電壓軸）.晶體管的工作狀態(tài)（工作模式）有放大狀態(tài)、飽和狀態(tài)、截止?fàn)顟B(tài)和反向放大狀態(tài)四種.截止模式）.這種狀態(tài),不管是上不導(dǎo)通的一種工作狀態(tài)（工作還是FET（場(chǎng)效應(yīng)晶體管）,都是一1曲線上，其范圍都是處于最下面狀態(tài)就是電流很小、基本電壓軸）.（1）對(duì)于BJT:BJT的截止?fàn)顟B(tài)就是發(fā)射結(jié)和集電極都是反偏的狀態(tài)，輸出電流當(dāng)然很小;這是一種”關(guān)”態(tài).在共基極組態(tài)中，該很小的輸出電流也就是集電結(jié)的反向飽和電流Ibco;而在共發(fā)射極組態(tài)中,該很小的輸出電流是E、C電極之間的所謂穿透電流Ieco.一般，Ie要比Ibco大得多.因?yàn)镮eco實(shí)際上也就是基極開(kāi)路時(shí)的E、C電極之間的電流；而對(duì)于共發(fā)射極組態(tài)來(lái)說(shuō)，即使基極開(kāi)路，但發(fā)射結(jié)上還是加有正向電壓、集電結(jié)上加有反向電壓，即BJT仍然是處于放大狀態(tài)，只不過(guò)這時(shí)通過(guò)發(fā)射結(jié)的”輸入電流”是很小的Ibco,因此輸出的集電極電流Ic就應(yīng)該是:Ic=Ibco+pIbco=（l+p）Ibco.⑵對(duì)于FET:FET的截止?fàn)顟B(tài)就是沒(méi)有溝道的狀態(tài)，當(dāng)然這時(shí)不會(huì)導(dǎo)電；通過(guò)的電流也

就是漏結(jié)的反向飽和電流，非常小?這也是一種”關(guān)”態(tài)?注意：FET的截止?fàn)顟B(tài)不同于其飽和狀態(tài)（即放大狀態(tài)）?截止?fàn)顟B(tài)是根本不存在溝道的狀態(tài)，而飽和狀態(tài)是有溝道、但溝道在漏極一端被夾斷了的狀態(tài)；因此截止?fàn)顟B(tài)的輸出電流很小，而飽和狀態(tài)的輸出電流很大?此外，對(duì)于MOSFET,也要注意區(qū)分截止?fàn)顟B(tài)與亞閾狀態(tài)這兩種工作狀態(tài).亞閾狀態(tài)是半導(dǎo)體表面多數(shù)載流子耗盡、能帶彎曲，但又沒(méi)有完全形成溝道的一種狀態(tài)（又稱為弱反型狀態(tài)，這時(shí)耗盡層厚度尚未達(dá)到最大）；因此在亞閾狀態(tài)工作時(shí)，有較小的電流沿著表面流動(dòng)、并受到柵極電壓的控制，從而可用作為低功耗的開(kāi)關(guān)?3紅外線距離探測(cè)器電路的具體設(shè)計(jì)和原理3盲人紅外線距離探測(cè)器的具體設(shè)計(jì)和原理3.1紅外線距離探測(cè)器電路設(shè)計(jì)方案|一|一|一卜|計(jì)」_圖3-2采用了LM324集成運(yùn)算放大器，晶體管和紅外二極管來(lái)制作紅外線距離探測(cè)器電路方案（1）采用了LM324集成運(yùn)算放大器，晶體管和紅外二極管來(lái)制作紅外線距離探測(cè)器電路，此方案思路清楚，簡(jiǎn)單明了，比較容易實(shí)現(xiàn)，所以最終采用方案（1）來(lái)設(shè)計(jì)紅外線距離探測(cè)器電路。3.2紅外線距離探測(cè)器電路的系統(tǒng)框圖紅外線距離探測(cè)器電路的系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)：利用LM324集成運(yùn)算放大器，晶體管和紅外二極管來(lái)制作紅外線距離探測(cè)器電路，它由被測(cè)實(shí)體、LM324集成運(yùn)算放大器，晶體管和紅外二極管系統(tǒng)組成.系統(tǒng)框圖如圖3-3所示圖3-3測(cè)溫電路系統(tǒng)框圖

3.3紅外線距離探測(cè)器的具體設(shè)計(jì)及原理3.3.1紅外線距離探測(cè)器電路原理圖設(shè)計(jì)XJIXJI探測(cè)器電路圖探測(cè)器電路圖A圖A圖3-4探測(cè)器電路原理圖3.3.2紅外線距離探測(cè)器3.3.2紅外線距離探測(cè)器的電路分析工作原理:光敏二極管VD1(PH302)及集成運(yùn)算放大器A1構(gòu)成紅外線接收機(jī)和放電器，晶體管VT2(BT33)構(gòu)成可控聲頻振蕩器，晶體管VT3、VT4及紅外發(fā)射二極管VD2?VD4構(gòu)成紅外線發(fā)射機(jī)。其中VD2用2C253,VD4用2CWSS管發(fā)射機(jī)中的晶體管VT3(BT33)為重復(fù)頻率1000Hz的窄脈沖振蕩器，電容器C7充電到5?6V后，通過(guò)VT3很快放電，由于放電經(jīng)過(guò)VT4的發(fā)射結(jié)，此時(shí)VT4導(dǎo)通，紅外發(fā)射二極管VD2?VD4流過(guò)電流，產(chǎn)生紅外線輻射脈沖。由目標(biāo)(障礙物)反射的紅外線脈沖輸入紅外接收光敏二極管VD1,由其變換成電信號(hào)，然后經(jīng)放大器A1放大，已放大的信號(hào)加到由VD5、VD6(SE303)構(gòu)成的倍壓整流器上，經(jīng)整流的信號(hào)由電容器C5濾波，送入聲頻可控振蕩器。如果離障礙物距離大于1.5m，VT2發(fā)射極上的電壓不足以使其工作。當(dāng)距離縮短時(shí)，反射訊號(hào)電平增大，聲頻振蕩器開(kāi)始工作。反射訊號(hào)越強(qiáng)，也就是目標(biāo)越近，則電容C6充電越快，振蕩器的頻率越高，振蕩器的動(dòng)作閾值可通過(guò)電位器RP1進(jìn)行調(diào)節(jié)。為使振蕩器動(dòng)作準(zhǔn)確，提高其工作穩(wěn)定性，振蕩器經(jīng)參數(shù)穩(wěn)壓器VT1(3DJ8)及VD7(SE303)供電。整個(gè)探測(cè)器由DC1和DC2電池組供電，每一組由5節(jié)1.2V鎳鎘電池串聯(lián)而成。為了給電池充電，探測(cè)器預(yù)先設(shè)置插孔XJ2。XJ1為外接耳機(jī)插孔，當(dāng)外部耳機(jī)接入時(shí)，內(nèi)部耳機(jī)BL1斷開(kāi)。3?3?3紅外遙控系統(tǒng)的應(yīng)用常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為 940nm左右，外形與普通發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二

極管一樣：用萬(wàn)用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測(cè)定， 而業(yè)余條件下只能用拉距法來(lái)粗略判定。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較小（lOOmW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號(hào)比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用yPC1373H、CX20106A等紅外接收專用放大電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正（VDD）、電源（GND）和數(shù)據(jù)輸出（VO或OUT）。紅外接收頭的引腳排列因型號(hào)不同而不盡相同，可參考廠家的使用說(shuō)明。成品紅外接收頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來(lái)如同一只三極管，非常方便。但在使用時(shí)注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz，這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來(lái)決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHzT2=37.9kHz=38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來(lái)決定。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。由于其無(wú)法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無(wú)誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路，需要時(shí)按圖索驥即可。因此，現(xiàn)在紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。

3.4紅外線距離探測(cè)器電路的電路板制作及數(shù)據(jù)測(cè)量分析3.4.1紅外線距離探測(cè)器電路的電路板制作紅外線距離探測(cè)器電路的PCB版圖如圖3-4所示:R?P0T2NPNC266u0.04R?P0T2NPNC266u0.04圖3-4紅外線距離探測(cè)器電路PCB版圖4心得體會(huì)時(shí)間過(guò)的很快，從3周的課程設(shè)計(jì)中我學(xué)會(huì)了很多，理論跟實(shí)踐是有很多不同的，書(shū)本上學(xué)習(xí)的知識(shí)只有在運(yùn)用中才知道不足也更清楚實(shí)踐的重要。回顧過(guò)去的三周，深刻意識(shí)到只要用心去做，就會(huì)有意想不到的收獲。這一次的課程設(shè)計(jì)告訴我生活不是想象中的那么簡(jiǎn)單。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我對(duì)數(shù)字電路的理論有了更透徹理解。當(dāng)然其中也包括焊接普通元件與電路元件的技巧、印制電路板圖的設(shè)計(jì)制作、穩(wěn)壓電源的工作原理等等。這些知識(shí)不僅在課堂上有效，在日常生活中更是有著現(xiàn)實(shí)意義，也對(duì)自己的動(dòng)手能力是個(gè)很大的鍛煉。在實(shí)習(xí)中，我鍛煉了自己動(dòng)手能力，提高了自己解決問(wèn)題的能力。通過(guò)本次實(shí)踐也培養(yǎng)了我理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高與同學(xué)間的團(tuán)隊(duì)合作能力，增強(qiáng)了獨(dú)立工作的能力。最主要的是收獲頗豐，我基本掌握手工電烙鐵的焊接技術(shù)，能夠獨(dú)立的