项目六红外倒车雷达实训教案.docx
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项目六红外倒车雷达实训教案
班级
授课时期
授课时数
实习课题
红外倒车雷达
课题内容
红外倒车雷达
教学目的
1、了解红外对射的工作原理；
2、学会识读红外电路原理图、安装图；
3、掌握红外电路安装工艺；
4、整机的调试与测试。
教学重点
1、红外倒车雷达的工作原理；
2、运算放大器的使用。
教学难点
1、红外倒车雷达的工作原理；
2、运算放大器的使用。
其他（如课时分配、工件图、典型程序等）；
1、讲解理论知识（80分钟）
2、操作演示（80分钟）
3、学生训练（360分钟）
实
习
前
准
备
材料：
红外倒车雷达套件、电线
工具：
电烙铁、镊子、剥线钳、斜口钳、万用表
组织教学
查穿戴，清点人数、发放工具
讲解提要
1、讲解接红外倒车雷达的原理图、分析它的工作原理
2、运算放大器的介绍
演示内容
1、原理图
2、运算放大器
3、焊接
巡回指导内容
1、指导学生正确规范操作
2、回答学生提出的各种问题
结束指导
1、总结本节课的实训重点
2、操作时的注意事项
3、回收工具
教学环节
教学内容
一、复习旧课
二、讲授新课
三、示范操作
四、学生练习
五、实习日记
1、焊接的重点；
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主要用来放大红外接收信号和构成电压比较器电路，发光二极管用来指示倒车距离范围。
1、画红外倒车雷达的原理图
（1）标出元器件的名称
2、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（不可见光）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，只是使用的半导体材料不同。
红外发光二极管通常使用砷化镓（GaAs）、砷铝化镓（GaAlAs）等材料，采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。
红外接收管就是将光信号（不可见光）转换成电信号一般是接收、放大、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，结合定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”间的波形差别。
（2）集成电路NE555
555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集成块被广泛应用于脉冲波形的产生与变换、测量与控制等方面。
图1-2555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大于2/3Vcc，下缘须低于1/3Vcc 。
（3）输出OUTPUT：
当时间周期开始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。
于高电位时的最大输出电流大约200mA 。
（4）重置RESET：
一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定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CONTROLVOLTAGE：
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调整输出频率。
（6）重置锁定THRESHOLD：
重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以上时启动这个动作。
（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，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。
（8）电源Vcc:
这是555个计时器IC的正电源电压端。
供应电压的范围是+4.5～+16。
555集成电路构成的多谐振荡器，电路的前半部分由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，图展示555集成块内部结构图。
图1-3555多谐振荡电路图1-4多谐振荡波形图
用555定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首先将定时器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,在定时器的输出端3脚得到矩形波振荡周期为：
T≈0.7（R1+2R2）C。
（3）集成运算放大器LM324
LM324系列器件带有差动输入的四运算放大器。
与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。
该四放大器可以工作在低到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，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。
每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，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，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
LM324具有以下特点：
短路保护输出；真差动输入级；可单电源工作：
3V-32V；低偏置电流：
最大100mA；每封装含四个运算放大器；具有内部补偿的功能；共模范围扩展到负电源。
图1-5LM324内部结构图
3、元器件清单
元件序列
参数
元件序列
参数
元件序列
参数
C1
1uF
R4
1kΩ
R14
200Ω
C2
1uF
R5
1kΩ
R15
30kΩ
C3
10uF
R6
1kΩ
R16
30kΩ
C4
0.1uF
R7
1kΩ
R18
1kΩ
C5
100uF
R8
1kΩ
R19
10kΩ
C6
47uF
R9
200Ω
D5
发光二极管
C7
20pF
R10
1k5
D6
发光二极管
D1
1N4148
R12
200Ω
D7
发光二极管
D2
1N4148
R13
200Ω
U1
LM324N
R1
1kΩ
RP1
50kΩ
U2
NE555
R2
10kΩ
RP2
20kΩ
D3
红外发射管
R3
10kΩ
D4
红外接收管
4、电路安装工艺要求
1）、电路安装、元件焊接请严格按照元件清单表
2）、元件安装、焊接请遵照从小到大，从低到高的原则来进行。
3）、电阻插装焊接，电阻元件较多，要区别不同阻值的电阻，不要相互混淆，色环朝向保持一致，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。
6）、双列直插式集成块，先焊接底座，再安装集成块。
5、电路调试测量
1.电路安装完成后,检查电路安装无误后,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。
2.Rp1调节反射距离，Rp2调节灵敏度，可以尝试30cm一盏灯亮，20cm二盏灯亮，10cm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。
3.最终的效果是当传感器上方遮挡物不同距离时，显示的LED数量不同，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--简易倒车雷达电路。
实验现象:
一盏灯亮（30cm左右）
二盏灯亮（15cm左右）
三盏灯全亮（10cm以下）
巡回指导
指导学生写实习日记
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