红外遥控延时灯开关电路的设计与制作.docx
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红外遥控延时灯开关电路的设计与制作
目录
前言---------------------------------------------------------2
摘要---------------------------------------------------------3
一红外延时灯开关电路设计方案的选择-------------------------4
二电路分析-------------------------------------------------6
三555定时器电路组成-----------------------------------------7
四555定时器各引脚功能--------------------------------------8
五555定时器的工作原理--------------------------------------8
六74LS00的逻辑功能------------------------------------------9
七整机电路的调试和安装-------------------------------------9
八心得体会（毕业设计的收获）--------------------------------14
九致谢-------------------------------------------------------15
[参考文献]--------------------------------------------------16
附录：
附1：
电路图---------------------------------------------------17
附2：
元器件清单-----------------------------------------------18
前言
红外线是介于波和光之间的一种电磁波，因此它具有两种邻波的某些特性。
从分析自然界中各种电磁波组成：
的波谱中可知，波谱是由r射线、x射线、紫外线、可见光和无线电波组成的。
电子信息领域的成果离不开三大关键，第一，可靠性。
具体体现在依据的资料必须正确可靠，拟订的方案必须安全可靠，各种零部件电器元件的选择必须可靠符合标准，第二，创新性。
创新并不是指自己所提出的见解是空前绝后的，也不是重大发明，而是指在本专业内个人有独到见解或者对别人研究的不足之外进行补充等等。
第三，研究方法。
首先，要仔细观察勤于思考记录。
其次，要主动进行实验验证，正确推理计算，理论与实践相结合相验证，这些都必不可少。
本文系统的论述了红外延时灯开关电路的设计与工作原理，用红外遥控装置对灯进行控制开，待一段可设定时间后此灯将自动熄灭。
在日常生活中的楼道、医院卫生间等诸多方面得到了广泛的应用。
红外遥控延时灯开关电路的设计与制作
作者：
吴志杰
[摘要]：
随着科学技术的飞速发展我们试着揭开电子信息领域神秘的面纱，本文论速了电子信息领域红外发射与接收的基本原理与功能并且在设计中还涉及到红外线的应用。
利用红外线的特性通过TTL（74LS00）集成电路组成发射器，通过555定时器进行单稳态延时使电路功能达到我们设计任务的目标。
众所周知，红外遥控技术分为：
红外发射~，红外接收及集成电路和电源组成。
[关键词]：
红外线延时555定时器单稳态电路直流稳压源
一红外延时灯开关电路设计方案的选择
我们小组在研究过各种资料后，经过多次讨论终于得出了第一套方案，可是由于元器件的缺少，在老师的帮助下我们又研究出了第二套方案，经过老师的帮助下终于把实验做成功了，并且测到了数据，还懂得了图中各个元器件的原理和它在图中所起的作用，使我对平时的知识更加的了解。
1.1红外发射器与接收器电路原理
红外发射器由一只四—二输入与非门74LS00（原用74HC00）组成。
它和C2、R2组成键控式多谐振荡器，其振荡频率由公式f=1/2.2R2C2来决定。
该电路的振荡频率约38KHZ（R2=12k）。
F3、F4组成缓冲放大级，兼有脉冲整形功能，VT1组成功率放大级以增大发射距离。
电路原理图如下图所示：
方案一的发射原理图
方案一的接收原理图
后由于缺少IC1CX20106，改进后图如下：
实际发射部分应用原理图（改进后的设计图）
二电路分析
这个电路是通过单稳态震荡脉冲产生信号，经发光二极管以红外线为载体进行传输发送再通过接收器，使灯亮，再经过一段时间灯灭。
接收电路部分的电源是5伏的电压。
在该电路中，由定时器电路与C2，R2组成脉冲启动式单稳态触发器，由负脉冲或低电平通过2脚触发，使其翻转。
电流先进过C4降压,后流向二极管再被三端稳压管稳压，最终到达555定时器，这时定时器的2号脚是高电平，6脚也处于高电平，3脚处于低电平，低电平流向可控硅须高电平才能导通，所以灯不亮。
当通过遥控器向接收头发射信号时，555的2，6脚的高电平变成低电平，3脚处于高电平，这一高电平经过R3将双向可控硅触发，使其导通，灯亮了，单稳态电路被触发翻转后进入暂稳态，这时电源通过R2向C2充电，C2充电所用时间是单稳态触发器的延长时间。
由于单稳态电路的在暂稳时间要根据要求调整，我们设定这个时间为1分钟，这时我们可以更换R2阻值的大小，当C2充电使其正端电压升至2VCC/3时，单稳态电路翻转，555定时器的3脚恢复低电平，双向可控硅关闭，灯熄灭。
三555定时器电路组成
3.1电阻分压器
由3个5kΩ的电阻R组成，为电压比较器C1和C2提供基准电压。
如图a
3.2电压比较器
C1和C2。
当U＋＞U－时，UC输出高电平，反之则输出低电平。
如图a
CO为控制电压输入端。
当CO悬空时，UR1＝2/3VCC，UR2＝1/3VCC。
当CO＝UCO时，UR1＝UCO，UR2＝1/2UCO
TH称为高触发端，
称为低触发端。
3.3基本RS触发器
其置0和置1端为低电平有效触发。
如图a
R是低电平有效的复位输入端。
正常工作时，必须使R处于高电平。
3.4放电管VT
VT是集电极开路的三极管。
相当于一个受控电子开关。
如图a
输出为0时，VT导通，输出为1时，VT截止。
3.5缓冲器
缓冲器由G3和G4构成，用于提高电路的负载能力。
四555定时器各引脚的功能
555定时器有八个引脚，各引脚的功能及注意事项分别如下：
①脚为接地端。
②脚为低电平触发器。
当2端的输入电压高于1/3Vcc时，C2的输出为高电平，基本RS触发器保持不变；当输入电压低于1/3Vcc时，C2的输出为低电平，使基本RS触发器置“1”。
③脚为输出端，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二级管、扬声器、指示灯等。
输出高电平电压低于电源电压Vcc大约1-3V。
④脚为基本RS触发器的复位端，右此输入负脉冲（或使其低于0.7V）而使触发器直接复位。
⑤脚为电压控制端，在此端可以加一电压，以改变比较器的参考电压，不用使，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰。
⑥脚为高电平触发端。
当输入电压低于2/3Vcc时，C1的输出为高电平，基本RS触发器保持不变；当输入电压高于2/3Vcc时，C1的输出为低电平，使基本RS触发器置“0”。
⑦脚为放电端，当触发器Q端为“1”时，放电三极管T导通，常用于给外接电容元件提供放电通路。
⑧脚为电源端，可在5-18V范围内使用。
五555定时器的工作原理
555定时器是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路，应用广泛。
外加电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器，单稳电路，施密特触发器等。
555定时器原理图及引线排列如图3-1、3-2所示。
定时器内部由比较器、分压电路、RS触发器及放电三极管等组成。
分压电路由三个5K的电阻构成，分别给A1和A2提供参考电平2/3VCC和1/3VCC。
A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号自6脚输入大于2/3VCC时，触发器复位，3脚输出为低电平，放电管T导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC时，触发器置位，3脚输出高电平，放电管截止。
4脚是复位端，当4脚接入低电平时，则V0=0；正常工作时4接为高电平。
5脚为控制端，平时输入2/3Vcc作为比较器的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制。
如果不在5脚外加电压通常接0.01μF电容到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。
六74LS00的逻辑功能
与非门的逻辑功能如表1.1所示，只需按真值表逐项验证即可。
本实验选用的TTL与非门为74LS00，它的外引线排列如图1.7所示。
表1、1TTL与非门功能表
A
B
L
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
图1、774LS00外引线排列图
七整机电路的调试和安装
实践表明，一个电子装置，即使按照设计的电路参数进行安装，往往也难于达到预期的效果。
这是因为在设计时，不可能周全地考虑各种复杂的客观因素（如元件值的误差，器件参数的分散性,分布参数的影响等），必须通过安装后的测试和调整，来发现和纠正设计方案的不足，然后采取措施加以改进，使装置达到预定的技术指标。
调试的常用仪器有；万用表、示波器和信号发生器。
7.1调试前的直观检查
电路安装完毕，先不要接通电源进行初步检查。
7.1.1连线是否正确
检查电路连线是否正确，包括错线（连线一端正确，另一端错误）、少线（安装时完全漏掉的线）和多线（连线的两端在电路图上都是不存在的）。
查线步骤：
按照电路图检查安装的线路
３６ｋＨｚ、３７ｋＨｚ、３９ｋＨｚ、４０ｋＨｚ。
４信号极性。
大多数遥控接收头输出信号极性为负极性，即输出端在无信号时为高电位（一般为４．８～５．０Ｖ），接收到信号后信号输出端电压下降。
但也有少数接收头输出信号为正极性，如松下ＴＣ－２１８０、Ｍ２５等彩电的红外接收头，若用常见型号接收头直接代换，则无法遥控，对于此种情况可在信号输出端加接反相器解决。
这是一种以元件为中心进行查线的方法。
把每个元件（包括器件）引脚的连线一次查清，检查每个去处在电路图上是否存在，这种方法不但可以查出错线和少线，还容易查出多线。
为了防止出错，对于已查过的线通常应在电路图上做出标记，最好用指针式万用表“Ω×1”挡，或数字式万用表“Ω挡”的蜂鸣器来测量，而且直接测量元、器件引脚，这样可以同时发现接触不良的地方。
7.1.2元器件安装检查
检查元、器件引脚之间有无短路；连接处有无接触不良；二极管、三极管、集成器件和电解电容极性等是否连接有误。
电源供电与信号源连线，检查电源供电（包括极性）、信号源连线是否正确。
电源端对地（┸）是否存在短路，在通电前，断开一根电源线，用万用表检查电源端对地（┸）是否存在短路。
若电路经过上述检查，并确认无误后，就可转入调试。
7.2调试方法
调试包括测试和调整两个方面。
所谓电子电路的调试，是以达到电路设计指标为目的而进行的一系列的测量一判断一调整一再测量的反复进行过程。
调试方法通常采用先分调后联调（总调）。
我们知道，任何复杂电路都是由一些基本单元电路组成。
7.2.1通电观察
把经过准确测量的电源接入电路。
观察有无异常现象，包括有无冒烟，是否有异常气味，手摸元器件是否发烫，电源是否有短路现象等。
如果出现异常，应立即切断电源，待排除故障后才能再通电。
然后测量各路总电源电压和各器件的引脚的电源电压，以保证元器件正常工作。
通过通电观察，认为电路初步工作正常，就可转入正常调试。
7.3调试中注意事项
调试结果是否正确，很大程度受测量正确与否和测量精度的影响。
为了保证调试的效果，必须减小测量误差，提高测量精度。
为此，需注意以下几点：
正确使用测量仪器的接地端。
凡是使用地端接机壳的电子仪器进行测量，仪器的接地端应和放大器的接地端连接在一起，否则仪器机壳引入的干扰不仅会使放大器的工作状态发生变化，而且将使测量结果出现误差。
根据万用表进行测量，由于电表的两个输入端是浮动的，可直接跨接到测量点间。
测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测处的等效阻抗。
因为，若测量仪器输入阻抗小，则在测量时会引起分流，给测量这一原则，调试发射极偏置电路时，若需测量VCE。
不应把仪器的两端直接接在集电极和发射极上，而应分别对地测出VC、VE，然后将二者相减得VCE。
若使用干电池供电的结果带来很大误差。
测量仪器的带宽必须大于被测电路的带宽。
例如，MF－20型万用表的工作频率为20～20000HZ。
如果放大器的fH=100kHZ，我们就不能用MF－20来测试放大器的幅频特性，否则，测试结果就不能反映放大器的真实情况。
要正确选择测量点。
用同一台测量仪器进行测量时，测量点不同，仪器内阻引进的误差大小将不同。
例如，对于图5．1．1所示电路，测C1点电压VCl时，若选择E2为测量点，测得VE2，根据VCl＝VE2＋VBE2求得的结果，可能比直接测Cl点得到的VCl的误差要小得多。
所以出现这种情况，是因为Re2较小，仪器内阻引进的测量误小。
图5·l·1被测电路
需要测量某电路的电流时，一般尽可能测电压而不测电流,因为测电压不必改动被测电路，测量方便。
若需知道某一支路的电流值，可通过测取该支路上电阻两端的电压，经过换算而得到。
调试过程中，要认真观察和测量善于记录。
记录的内容包括实验条件，观察的现象，测量的数据、波形和相位关系等。
只有有了大量的可靠的实验记录并与理论结果加以比较，才能发现电路设计上的问题，完善设计方案。
调试时出现故障，要认真查找故障原因，切不可一遇故障解决不了就拆掉线路重新安装。
因为重新安装的线路仍可能存在各种问题，如果是原理上的问题，即使重新安装也解决不了问题。
我们应当把查找故障，分析故障原因，看成一次好的学习机会，通过它来不断提高自已分和解决问题的能力。
八心得体会（毕业设计的收获）
在制作中，对元器件的了解不是很深，在通电调试过程中，直接导致了元器件的烧毁、正负极接反导致该元件不起作用等。
经过一段时间的查资料，了解了每个元器件的性质和作用，特别是对桥式整流电路，555定时器和变压器的认识，及有利于帮助电路的完成。
通过这半个月的学习，虽然时间不长但我感觉有很大的收获，通过学习使自己对课本上的知识进一步了解加深，能够充分利用图书馆的资料，增加了除课本以为的许多知识。
增强了自己对电路图的认识，加深了解了电路图每一部分的作用及其是如何工作的。
通过这次毕业设计，虽然这次设计失败了，但是我在这次设计中懂得了很多，并且加强了自己的团队合作能力，同时也提高了自己动手能力，包括使用万用表等测量仪器测量数据，以及利用仪器如何检查故障的根源，怎样排除故障的方法，培养了自己的自学能力以及人际交往能力。
致谢
在做毕业设计的过程中，学校及老师都给与我们极大的帮助，图书馆为我们提供了充分的参考资料，给与了一批特色鲜明的高质量的教育材料，以“实施精品战略，抓好重点规划”为指导方针，重点给与我们公共基础课、专业基础课和专业主干课教材，特别注意选择一部分原来基础好的优秀教材，给与我们极为重要的帮助，在完成毕业设计的过程中，所需的大量元器件都是学校提供的，满足我们的实际需要。
同时，指导老师在此过程中卜老师对我们的帮助也是无法忽略的，虽然我们没有《完成这次设计，但是我还是要衷心的感谢他给我的帮助。
[参考文献]
[1]肖远虹电视技术西安电子科技大学出版社2004第二版
[2]舒经文彩色机芯及其遥控系统的原理与维修电子工业出版社1993第一版
[3]周良权、方向乔数字电子技术基础高等教育出版社2002第二版
[4]阎石数字电子技术基础清华大学电子学教研组1989第三版
[5]《三极管》编译组三极管手册福建科学技术出版社2003第一版
附1：
电路图
附2：
元器件清单
元器件
数量
元器件
数量
电阻1.5K
1
接收头
1
电阻510
1
可控硅BTA12
1
电阻510K
2
555定时器
1
电解电容0.68uf
1
普通二极管IN4007
1
电解电容4.7uf
1
三端稳压管7805
1
电解电容33uf
1
红外发光二极管
1
电解电容220uf
1
稳压二极管6.2V
1
升级会员 