模拟电子课程设计(迎宾器)

目录

1 课程设计的目的 (1)

2 课程设计的任务与要求 (1)

3 设计方案与论证 (1)

4 设计原理及功能说明 (2)

4.1设计原理 (2)

4.2功能说明 (3)

5 单元电路的设计 (4)

5.1光敏电阻的结构与工作原理 (4)

5.2光敏电阻的基本特性 (5)

5.3SD8917工作原理与功能特性 (7)

6 硬件的制作与调试 (7)

7 总结 (8)

参考文献 (10)

附录1：总体电路原理图 (11)

附录2：元器件清单 (12)

1课程设计的目的

此次课程设计是完成感应门铃的设计与实现，为此我们从网上查阅了相关知识，利用自己所学的知识和老师的指导，完成了此次设计。该设计包括设计的基本原理，感应门铃的硬件设计，感应门铃的软件设计等。

设计可以发声的门铃电路，对光敏电阻的熟练掌握。

提高焊接技术，提高实践能力。

通过此次课程设计，能达到学以致用。

2课程设计的任务与要求

(1)设计一种人体感应开关（语音门铃），它能够自动检测来人，当人经过门铃时自发出清晰响亮。

(2)检测人的窗口很小，只要在其他物体上开8毫米左右的孔伸出检测孔就能正常工作。

(3)检测窗口很隐蔽，不像红外透镜、微波传感器的天线一样引人注意，可以让来人很难发现机关，增加趣味感和防破坏。

(4)产品价格非常低廉便于普及和大量生产。

(5)产品的语音内容是固定不变的，无法定做或者更改内容。当然如果换成可录放语音电路，或者和其他电路组合可以实现其他用途。

(6)利用Multisim等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性。

(7)完成课程设计报告。

3设计方案与论证

方案一：光感

原理：光感门铃是利用人体反射光线，光敏电阻得到足够大变化的光线，电路产生变化电流触发电路，灵敏度跟物体反射率有关。

注：光感门铃与环境光照度有关，黑暗情况下不能正常使用。

方案二：红外感应

原理：门铃原理：红外热释电传感器；动作方式：被动式。本身不发射任何信号，故不产生有害电磁干扰，人体辐射的红外线中心波长为9~10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。

方案三：555定时器

使当按下开关时，在两二极管导通的情况下，电路通过对555定时器的4脚管充电，使555定时器在其内部的作用基理下发生振荡，此时，外接喇叭就会发出同一频率的声音，当松开开关时，使得二极管不导通，电很快就被放完，此时，没有电通过555定时器的4脚管，由于555定时器的内部结构及原理，使得振荡器不再振荡，所以喇叭停止发声。

经过比较综合来说，最终选定方案一。

4设计原理及功能说明

4.1 设计原理

首先有人经过时，人的身影照应到光敏电阻它的阻值发生变化，电源稳压电路的电流得到提高，经过IC集成电路，由内部运算处理电路得到稳定可靠的电压值来判断出人的进出，然后报告给语音功放电路，并发出声音。

图4-1 设计原理

4.2功能说明

利用人走过门铃时会产生一个阴影的特点，通过光敏电阻对光线变化信号的接收，作为本制作的传感器。制作采用电池供电，通电后系统进入等待状态。当有人经过感光器件时，由于人的身体会挡住光线，若原来有一定的光线照射在光敏电阻R光上，则R光表现出一个电阻值，当人体挡住一部分照射于光敏电阻的光线时，光敏电阻接收到的光线强度发生变化，这个变化经C2耦合，经Q1等组成的高增益放大后，输入IC的反相输入端，这个信号与同相输入端输入的信号在IC内部经运算放大处理后，形成一个控制信号，驱动IC内部的音频发生电路工作，产生“您好，欢迎光临！”的音频信号，使人耳能听到这句问候语。

在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数

目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。

5 单元电路的设计

5.1光敏电阻的结构与工作原理

光敏电阻又称光导管, 它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性, 纯粹是一个电阻器件, 使用时既可加直流电压, 也可以加交流电压。无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小。

当光敏电阻受到一定波长范围的光照时, 它的阻值（亮电阻）急剧减少, 电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。

图5-1为光敏电阻的原理结构。它是涂于玻璃底板上的一薄层半导体物质, 半导体的两端装有金属电极, 金属电极与引出线端相连接, 光敏电阻就通过引出线端接入电路。为了防止周围介质的影响, 在半导体光敏层上覆盖了一层漆膜, 漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最大。

图 5-2 光敏电阻结构

5.2光敏电阻的基本特性

伏安特性在一定照度下, 流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。图5 - 2 为硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线。由图可见, 光敏电阻在一定的电压范围内, 其I-U曲线为直线，说明其阻值与入射光量有关, 而与电压无关。

图5-2 硫化镉光敏电阻的伏安特性

光谱特性光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性, 亦称为光谱响应。图5 - 3 为几种不同材料光敏电阻的光谱特性。对应于不同波长, 光敏电阻的灵敏度是不同的。从图中可见硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域, 常被用作光度量测量（照度计）的探头。而硫化铅光敏电阻响应于近红外和中红外区, 常用做火焰探测器的探头。