光电专业课程设计方案报告.doc

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

指引教师：
徐代升

07 月02日

目 录
一、设计任务书 3
1、课题 3
2、目 3
3、设计规定 3
二、实验仪器 3
三、设计框图及整体概述 4
四、各单元电路设计方案及原理阐明 4
1、用定期器构成多谐振荡器作调制电源 5
（1）电路构造 5
（2）由定期器构成多谐振荡器 5
（3）发射端电路 6
2、用放大器构成接受放大电路 6
（1）光放大器 7
（2）光比较放大器 7
五、调试过程及成果 8
1、调试过程及体会 8
2、调试成果 8
六、设计、安装及调试中体会 9
七、对本次课程设计意见及建议 9
八、参照文献 10
九、附录 10
1、整体电路图 10
2、课程设计实物图 10
3、元器件清单 11

一、设计任务书
1、课题
光电报警系统设计与实现。
2、目
本课程设计基本目在于巩固电子技术、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能力，并养成严谨务实工作作风。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办法和研发流程，逐渐熟悉开展工程实践程序和办法。
3、设计规定
（1）基本规定
用构成占空比为0.5多谐振荡器作发光二极管调制电源，并对参数选取进行分析阐明；选用构成比较放大器进行报警电路设计；画出所做实验所有电路图，并注明参数；记录调试完毕后示波器输出各测量点电压波形。
（2）扩展规定（选做）
分析影响作用距离因素，提出提高作用距离办法；设想光电报警系统应用场合，并依照不同应用提出相应电路设计方案。如需要闪烁报警，电路如何设计？
二、实验仪器
多功能面包板………………………………………………………………1块
..双通道数字存储波示器………………………1台
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监视系统。当前其种类日益增多。有对飞机、导弹等军事目的入侵进行报警系统；也有对机场、重要设施或危禁区域防范进行报警系统。红外报警系统是各种报警器中使用最多一种，它是运用在红外波段光电探测器制作一种光电探测系统。惯用红外报警器，按其工作方式可分为被动式和积极式两种。
被动式红外报警器只有接受某些，当有人和物体进入其监视范畴之内时，人或物体发出红外辐射被相应红外探测器接受后，通过信号放大和解决，就会发出报警。
积极式红外报警器原理框图如图1所示。由红外光源发出红外辐射被红外探测器接受，红外辐射信号变为电信号，经信号放大和解决电路后送报警电路。这种报警器事实上提成发送和接受两某些，分开放置。当没有人和物体进入这两某些之间，红外辐射没有被阻挡时，报警处在一种状态，不报警。一旦有人或物体进入这两某些之间。红外辐射被阻挡，报警器及时翻转到另一种状态，即可报警。

图1 积极式红外报警器原理框图
普通来说，被动报警系统保密性好，但是设备比较复杂；而积极报警系统可以运用特定调制编码规律，达到一定保密效果，设备比较简朴。考虑到元器件及其她设备规定，本课程设计采用积极式红外报警器工作方式。
四、各单元电路设计方案及原理阐明
1、用定期器构成多谐振荡器作调制电源
555定期器是一种应用以便中规模集成电路，广泛用于信号产生、变换、控制与检测。
（1）电路构造
定期器内部电路由分压器、电压比较器和、简朴锁存器、放电三极管以及缓冲器构成，集成电路内部构造如图2所示，管脚图如图4所示。

图2 NE555集成电路内部构造图
8
7
6
5
1
2
3
4
NE555

图3 NE555 集成电路管脚图
（2）由定期器构成多谐振荡器
NE555集成电路内部构造可参看图2。用它构成占空比为0.5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取。
当3脚为高电平（略低于Vc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），定期器输出翻转成低电平（略不不大于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（约Vc/3）时，定期器输出变成高电平，调节R2阻值得到严格方波输出。
用NE555构成振荡器来驱动发光管时，要注意发光管上串联一种限流电阻。使输出电流不大于或等于发光管最大正向电流。若振荡器输出电压为Vo，则限流电阻R取值为

如果限流电阻低于上述公式所得值，或未加限流电阻，则会导致发光管和定期器烧毁。

图4 多谐振荡器
（3）发射端电路
如图4，当C1=,C2=,时，输出方波占空比满足设计规定，即为50%。占空比为50%方波发射电路如图5所示。

图5 发射端电路图
2、用放大器构成接受放大电路
（1）光放大器
运用光敏二极管反向特性，当接受到光信号时，光敏二极管导通良好，产生电压，放大器即可对信号解决；当没有接受到光信号时，光敏二极管截止，放大器同相端电压几乎为0。运用1/2LF353构成光放大器，如图6所示。

图6 光放大器电路图
（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构成一种比较放大器。放大器正端加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，使背面放大器负载输入端电位不不大于（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。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批示管导通发出黄色光以示报警。电阻R8是LED限流电阻。
五、调试过程及成果
1、调试过程及体会
通过本次设计，使我结识到调试重要性。总说来，这次光电设计电路并不是特别难，并且使用面包板来实现，相对PCB说来，也相对简朴得多。但调试过程中，我还是遇到了某些问题，这使我充分结识到自己动手能力缺少。布线方面，一开始总是很随意，布局很凌乱，并且没有一边布线，一边测量某些参数，等到所有弄好后，再浮现问题时，往往不知如何去查找问题。尚有，导线选用要认真，往往导线浮现问题时最难发现。尚有，调试最重要一点，就是要有耐心，千万莫半途而废，或太过暴躁，这样调试话，往往很难解决问题。

2、调试成果
依照各核心节点理论计算，逐渐判断各核心节点参数与否符合设计规定。本设计中核心节点有如下几种：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。
以上各核心节点电压测试数据分别如图8-图11所示。

图8 NE555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、安装及调试中体会
通过本次光电设计，使我对光电知识实际应用有了更深刻理解和体会，这次课程设计，不但提高了我动手能力,使我对设计整个流程有了一定理解，更使我理解光电知识应用广泛性和前景。设计成功，极大提高了我自信心，增进了我对光电学习兴趣，使我明白了理论联系实际重要性。
本次设计使得我清晰了一项设计整体流程：明确设计规定，功能及功能模块设计，查阅有关资料和拟定元器件，电路连接、调试、调节治进与检查，电路成型，总结；设计电路时，我上网查阅了诸多资料和论文，这也培养了我搜索知识能力，开拓了我视野。电路设计，还巩固了我模电知识。电路连接和调试极大提高了我动手实践能力，这也是当前我最缺少。调试过程中，使我明白动手重要性，实践出真知。理工科学生，就应当具备这样动手能力。最后，设计报告制作，又使我纯熟掌握了原理图绘制，Word软件多功能操作。还培养了我整顿知识能力，使我熟悉了报告制作基本规定。
总之，这次设计，使我结识到了自己知识局限性，培养了我动手能力，并使我体会到了成功感觉，对我此后学习起到了极大增进作用。
七、对本次课程设计意见及建议
这次课程设计总说来，已经是相称成功了，绝大多数同窗都较好完毕了该设计，这次设计，增进了同窗们学习和动手积极性，班级形成了较好学习氛围。建议话，有如下两方面：
第一，元器件方面，但愿能给咱们更大自由空间，让咱们可以自由进行电路设计和调试，而不必受元器件制约。
第二，但愿后来课程设计时间能安排更合理，但愿能早些进行，而不必安排在期末，这样同窗们时间能更充裕。
八、参照文献
[1]江月松.光电技术与实验.北京：北京理工大学出版社，.
[2]康华光.电子技术基本（数字某些）.北京：高等教诲出版社，.
[3]康华光.电子技术基本（模仿某些）.北京：高等教诲出版社，.

九、附录
1、整体电路图

附图 1

2、课程设计实物图
附图 2
3、元器件清单
元器件
数量
元器件
数量
电阻

1
芯片
NE555
1
1K
2
LF353
1
5.6K
1
二极管
发射管
1
10K
2
接受管
1
100K
2
发光二极管
1
电容
103
1
整流二极管
1
104
2

附表 1