目录1 概述 22 主要器件的功能和运用 22.1 红外线二极管原理介绍 2红外线二极管的主要特性 2红外线二极管的元件符号和封装符号 32.1.3 红外线二极管的工作原理 42.2 LM324的工作原理 52.2.1 LM324的内部结构和引脚图 52.2.2 LM324的工作原理 62.2.3 LM324的特点及参数描述 62.3晶体管的工作原理 72.3.1 晶体管的引脚图 8晶体管的工作原理 93 盲人红外线距离探测器的具体设计和原理 .93.1 红外线距离探测器电路设计方案 103 .2红外探测电路的系统框图 103.3红外探测的具体设计及原理 103.3.1 红外探测原理图设计 103.3.2 红外探测的电路分析 113.3.3 红外遥控系统的应用3.4 红外探测电路板制作及数据测量分析 133.4.1 红外探测电路的电路板制作 144 心得体会 15参考文献 16致谢 171 概述红外接收二极管又叫红外光电二极管，也可称红外光敏二极管 ,英文名 Infrared receiverdiode 它广泛用于各种家用电器的遥控接收器中，如音响、彩色电视机、 空调器、VCD视盘机、DVD视盘机以及录像机等。
它广泛用于各种家用电器的 遥控接收器中，如音响、彩色电视机、空调器、 VCD 视盘机、 DVD 视盘机以及 录像机等 红外接收二极管能很好地接收红外发光二极管发射的波长为 940nm 的红外光信号，而对于其他波长的光线则不能接收因而保证了接收的准确性和 灵敏度 红外接收二极管的结构如图所示最常用的型号为 RPM-301B2主要器件的功能和运用2.1 红外线二极管原理介绍2・1・1红外线二极管的主要特性光敏二极管的结构与工作原理光敏二极管又称光电二极管，它与普通半导 体二极管红外接收二极管结构示意图在结构上是相似的在光敏二极管管壳上有一个能射入光线的玻璃透镜，入 射光通过透镜正好照射在管芯上发光二极管管芯是一个具有光敏特性的 PN结，它被封装在管壳内发光二极管管芯的光敏面是通过扩散工艺在 N型单晶硅上形成的一层薄膜光敏二极管的管芯以及管芯上的 PN结面积做得较大，而管芯上的电极面积做得较小，PN结的结深比普通半导体二极管 做得浅，这些结构上的特点都是为了提高光电转换的能力另外，与普通半 导体二极管一样，在硅片上生长了一层 SiO2保护层，它把PN结的边缘保 护起来，从而提高了管子的稳定性，减少了暗电流。
光敏二极管与普通光敏二极管一样，它的PN结具有单向导电性，因此, 光敏二极管工作时应加上反向电压，如图所示当无光照时，电路中也有很 小的反向饱和漏电流，一般为 1 * 10-8 -- 1X10 -9A（ 称为暗电流 ），此时相当 于光敏二极管截止 ;当有光照射时， PN 结附近受光子的轰击，半导体内被束 缚的价电子吸收光子能量而被击发产生电子一空穴对 O 这些载流子的数目， 对于多数载流子影响不大，但对 P 区和 N 区的少数载流子来说，则会使少 数载流子的浓度大大提高，在反向电压作用下，反向饱和漏电流大大增加， 形成光电流，该光电流随入射光强度的变化而相应变化光电流通过负载 RL 时，在电阻两端将得到随人射光变化的电压信号光敏二极管就是这样 完成电功能转换的2.1.2 红外线二极管元件符号和封装符号（1）红外线二极管的元件符号如图 2-1 所示图 2-1 红外线二极管的元件符号2）红外线二极管的封装符号如图 2-2 所示，它采用金属壳 2 脚封装图 2-2 红外线二极管的封装符号3）红外二极管实物图如图实图12・1・3红外线二极管的工作原理红外接收头一般是接收、放大、解调一体头，一般红外信号经接收头解 调后，数据“0”和T”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T”间的波形 差别3条腿的红外接收头一般是接收、放大、解调一体头，接收头输出的是 解调后的数据信号（具体的信号格式，搜 “红外 信号 格式”，一大把），单 片机里面需要相应的读取程序红外通信是利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发 它一般由红外发射和接收系统两部分组成 发射系统对一个红外辐射源进行调 制后发射红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成 红外通信系统先讲一讲什么是红外线我们知道，人的眼睛能看到的可见光按波长从 长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫其中红光的波长范围为 0.62〜0.76pm ；紫光的波长范围为0.38〜0.46pm比紫光波长还短的光叫紫 外线，比红光波长还长的光叫红外线红外线遥控就是利用波长为 0.76〜1.5pm 之间的近红外线来传送控制信号 的2.1 LM324 的工作原理2・2・1 LM324的内部结构和引脚图LM324系列器件为价格便宜的带有真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2-4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的引脚排列见图2-5图 2-5 LM324 的引脚图2・2・2 LM324的工作原理LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装它的内部包含四 组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立由于LM324 四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点， 因此被广泛应用在各种电路中LM324作反相交流放大器、作交流信号三分配放 大器、作有源带通滤波器、应用作测温电路、应用作比较器在用作测温电路时, 感温探头采用一只硅三极管3DG6,把它接成二极管形式硅晶体管发射结电压的 温度系数约为-2.5mV/°C,即温度每上升1 度,发射结电压变会下降2.5mV。
运放 Al连接成同相直流放大形式，温度越高，晶体管BG1压降越小，运放A1同相输 入端的电压就越低，输出端的电压也越低2・2・3 LM324的特点及参数描述参数描述——运放类型:低功率；放大器数目：4；带宽:1.2MHz；针脚数:14； 工作温度范围：0°C to+70°C；封装类型:SOIC；-3dB带宽增益乘积：1.2MHz；变 化斜率:0.5V/“s；器件标号:324；器件标记:LM324AD；增益带宽：1.2MHz；工作 温度最低：0°C；工作温度最高：70°C；放大器类型：低功耗；温度范围：商用； 电源电压 最大：32V；电源电压 最小:3V；芯片标号:324；表面安装器件:表面安 装；输入偏移电压最大：7mV ；运放特点:高增益频率补偿运算；逻辑功能号:324； 额定电源电压, +:15VLM324 的特点：1. 短路保护输出；2. 真差动输入级；3•可单电源工作：3V-32V；4•低偏置电流：最大lOOnA；5. 每封装含四个运算放大器；6. 具有内部补偿的功能；7. 共模范围扩展到负电源；8. 行业标准的引脚排列；9. 输入端具有静电保护功能2.3 晶体管的工作原理2.3.1 晶体管的引脚图晶体管的引脚图如下所示：引原理2・3・2晶体管的工作上不导通的一种工作状态（工作 还是FET（场效应晶体管）,都是一 1曲线上，其范围都是处于最下面状态就是电流很小、基本电压轴）.晶体管的工作状态（工作模式）有放大状态、饱和状态、截止状态和反向 放大状态四种.截止 模式）.这种状态,不管是BJT（双极型晶体管） 致的，都是代表关断的状态；在输出伏安特f 的小区域（紧靠横轴（1）对于 BJT:BJT的截止状态就是发射结和集电极都是反偏的状态，输出电流当然很 小;这是一种”关”态.在共基极组态中，该很小的输出电流也就是集电结的反 向饱和电流Ibco;而在共发射极组态中,该很小的输出电流是E、C电极之间 的所谓穿透电流Ieco.一般，Ie要比Ibco大得多.因为Ieco实际上也就是基极开路时的E、C 电极之间的电流；而对于共发射极组态来说，即使基极开路，但发射结上还是 加有正向电压、集电结上加有反向电压，即BJT仍然是处于放大状态，只不过 这时通过发射结的”输入电流”是很小的 Ibco,因此输出的集电极电流 Ic 就应该是:Ic=Ibco+ p Ibco=（l+ p ）Ibco.⑵对于FET:FET的截止状态就是没有沟道的状态，当然这时不会导电；通过的电流也就是漏结的反向饱和电流，非常小•这也是一种”关”态•注意：FET的截止状态不同于其饱和状态（即放大状态）•截止状态是根本 不存在沟道的状态，而饱和状态是有沟道、但沟道在漏极一端被夹断了的状 态；因此截止状态的输出电流很小，而饱和状态的输出电流很大•此外，对于MOSFET,也要注意区分截止状态与亚阈状态这两种工作状态 . 亚阈状态是半导体表面多数载流子耗尽、能带弯曲 ， 但又没有完全形成沟道 的一种状态 （又称为弱反型状态 ， 这时耗尽层厚度尚未达到最大 ）；因此在亚 阈状态工作时 ， 有较小的电流沿着表面流动、 并受到栅极电压的控制 ， 从而可 用作为低功耗的开关 • 3 红外线距离探测器电路的具体设计和原理3 盲人红外线距离探测器的具体设计和原理3.1 红外线距离探测器电路设计方案|一|一|一卜|计」_图 3-2 采用了 LM324 集成运算放大器，晶体管和红外二极管来制作红外线距离探测器电路 方案（1）采用了 LM324 集成运算放大器，晶体管和红外二极管来制作红外线距 离探测器电路，此方案思路清楚，简单明了，比较容易实现，所以最终采用方案 （1）来设计红外线距离探测器电路。
3.2红外线距离探测器电路的系统框图红外线距离探测器电路的系统框图设计：利用LM324集成运算放大器，晶体 管和红外二极管来制作红外线距离探测器电路，它由被测实体、LM324集成运算 放大器，晶体管和红外二极管系统组成.系统框图如图3-3所示图 3-3 测温电路系统框图3.3红外线距离探测器的具体设计及原理3.3.1 红外线距离探测器电路原理图设计XJI探测器电路图A图 3-4 探测器电路原理图3.3.2 红外线距离探测器的电路分析工作原理:光敏二极管VD1(PH302)及集成运算放大器A1构成红外线接收机和 放电器，晶体管VT2(BT33)构成可控声频振荡器，晶体管VT3、VT4及红外发 射二极管VD2〜VD4构成红外线发射机其中VD2用2C253,VD4用2CWSS 管发射机中的晶体管VT3(BT33)为重复频率1000Hz的窄脉冲振荡器，电容器 C7充电到5〜6V后，通过VT3很快放电，由于放电经过VT4的发射结，此时 VT4导通，红外发射二极管VD2〜VD4流过电流，产生红外线辐射脉冲由目 标(障碍物)反射的红外线脉冲输入红外接收光敏二极管VD1,由其变换成电信 号，然后经放大器A1放大，已放大的信号加到由VD5、VD6(SE303)构成的 倍压整流器上，经整流的信号由电容器 C5 滤波，送入声频可控振荡器。
如果离 障碍物距离大于 1.5m， VT2 发射极上的电压不足以使其工作当距离缩短时， 反射讯号电平增大，声频振荡器开始工作反射讯号越强，也就是目标越近，则 电容C6充电越快，振荡器的频率越高，振荡器的动作阈值可通过电位器RP1进 行调节为使振荡器动作准确，提高其工作稳定性，振荡器经参数稳压器VT1(3DJ8)及VD7(SE303)供电整个探测器由DC1和DC2电池组供电，每 一组由 5 节 1.2V 镍镉电池串联而成为了给电池充电，探测器预先设置插孔 XJ2XJ1为外接耳机插孔，当外部耳机接入时，内部耳机BL1断开3・3・3红外遥控系统的应用常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分 发射部分的主要元件 为红外发光二极管它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不 同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线 而不是可见光目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940nm左右，外形与普通发光二极管相同，只是颜色不同红外发光二极管一般有 黑色、深蓝、透明三种颜色判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样：用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。
红 外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定， 而业余条件下只能用拉距法来粗略判定接收部分的红外接收管是一种光敏二极管在实际应用中要给红外接收 二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时 是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度红外接收二极管一般有圆形和方 形两种由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（lOOmW左右），所以红外 接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路前些年 常用yPC1373H、CX20106A等红外接收专用放大电路最近几年不论是业 余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头成品红外接收头的封装 大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装均有三只引脚，即电源 正（VDD）、电源（GND）和数据输出（VO或OUT）红外接收头的引脚 排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明成品红外接收头的优 点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便 但在使用时注意成品红外接收头的载波频率红外遥控常用的载波频率为 38kHz，这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的在发射端要对晶振 进行整数分频，分频系数一般取 12，所以455kHzT2=37.9 kHz=38kHz。
也 有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由发射端晶振的振荡 频率来决定红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备由于其无法 穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干 扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入 工作；编解码容易，可进行多路遥控由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路， 需要时按图索骥即 可因此，现在红外遥控在家用电器、室内近距离（小于 10米）遥控中得 到了广泛的应用3.4红外线距离探测器电路的电路板制作及数据测量分析红外线距离探测器电路的电路板制作红外线距离探测器电路的PCB版图如图3-4所示:R? P0T2NPNC2 66u0.04图 3-4 红外线距离探测器电路 PCB 版图4 心得体会时间过的很快，从3周的课程设计中 我 学会了很多，理论跟实践是有很多 不同的，书本上学习的知识只有 在运用中才知道不足也更清楚实践的重要回 顾过去的三周，深刻意识到只要用心去做，就会有意想不到的收获这一次的课 程设计告诉我生活不是想象中的那么简单在设计过程中我对数字电路的理论有了更透彻理解当然其中也包括焊接普 通元件与电路元件的技巧、印制电路板图的设计制作、稳压电源的工作原理等等。
这些知识不仅在课堂上有效，在日常生活中更是有着现实意义，也对自己的动手 能力是个很大的锻炼在实习中，我锻炼了自己动手能力，提高了自己解决问题 的能力通过本次实践也培养了我理论联系实际的能力，提高与同学间的 团队 合作能力，增强了独立工作的能力最主要的是收获颇丰，我基本掌握手工电烙 铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接基本熟悉了电子产品 的安装工艺的生产流程，了解了电子产品的焊接、调试与维修方法；其次我更加 熟悉了有关软件 Protel 99SE 的使用，能够熟练的使用普通万用表最重要的， 我熟悉了常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查找资料， 查阅有关的电子器件图书等了 这毕竟第一次做的，我也遇到了不少的问题，幸运的是，最终一一解决了遇到的 问题在我们遇到不懂的问题时，利用网上和图书馆的资源，搜索查找得到需要 的信息及和队友之间相互讨论显得尤其重要了，我明白了团队合作的重要性这 次的制作也让我们感受到，我们在书本上学到的只是很小的一部分知识，我们需 要更多的时间来自主学习相关知识并拓展课外知识 我们只有自己亲自动手才能更加熟练的掌握知识、技巧和实践能力。
我觉得大学 开展课程设计有 很好的 锻炼作用：课程设计是培养学生综合运用所学知识发现 提出分析和解决实际问题锻炼实践能力的重要环节是对学生实际工作能力的具 体训练和考察过程致谢通过课程设计，使得我们的各项实践能力得到很好的提高，也让我 们巩固了一些理论知识，培养了我们的设计思维能力，同时使我们了 解团队合作精神的重要性为此，衷心的感谢科技学院领导的支持 感谢肖慧荣老师精心的指导和支持，也感谢同组人员的齐心协力和默 契的配合参考文献[1] . 高等教育出版社《数字电子技术基础》 （第五版） 阎石 主编； 3.3 （68-73）；[2] .王庆 主编. Protel99SE & DXP 电路设计教程. 电子工业出版, 2006.6[3] .《protel99 从入门到精通》 吉雷 主编 西安电子科技大学出版社；[4] .高等教育出版社《模拟电子技术基础简明教程》（第三版）杨素行 主编；2006.5 4-8；145-147[5] .顾乐观主编.电机学,重庆,重庆出版社,2006。