视力保护器课程设计报告论文

目录

摘要 ..................................................... - 1 - 前言 ..................................................... - 1 -

一、 系统设计电路方案论述 ................................ - 1 -

二.电路设计分析 .......................................... - 4 -

（一）电路原理框图： .................................... - 4 -

（二）电路设计原理图 .................................... - 4 -

（三）电路总体工作原理 ................................. - 11 -

三、制作调试 ............................................ - 11 -

四、总结 ................................................ - 12 - 参考文献 ..................................... 错误！未定义书签。

视力保护器的设计

[摘要] 本设计主要实现测距报警、测光报警以及定时报警功能。利用超声波发射接收器、NE555、光敏电阻等元件组合成电路，来实现上述功能。通过超声波接收头对接收的超声波信号进行调制输出，所采用的是纯硬件电路，且分别对超声波接收与发射、NE555及光敏电阻的特性及各个功能进行分析，通过这些元件的组合来实现设计所需的报警功能。该视力保护器实用、方便、功耗低、易于维护，并且具有保护使用者视力、预防近视的功能。

[关键词] 视力保护器 多功能 超声波 光敏电阻 NE555 报警功能

前言

目前，青少年视力低下，已成为国内外共同关心的公共卫生问题。资料显示，我国小学生视力低下率为 26.96%，初中生 53.43%，高中生 72.8%，大学生 77.95%。特别是调查显示 50%以上的学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识，不懂得“近视与盲只差一步”的危害性，因而有 41.6%视力低下的学生并未采取任何矫正措施，并且缺乏专业机构的治疗。因此设计一个视力保护器用来保护视力是由为重要的。

一、 系统设计电路方案论述

方案一：由超声波发射振荡器、报警声振荡器和定时用振荡器、一个超声波接收放大器、一个光控电路和各功能的控制与指示电路组成。如图1为电路原理图

图1 方案一电路原理图

方案二：电路原理分析

电路原理如图2，VT4、VT5组成差分放大电路，用于检测周围环境光照强度，通过调节W1，将光线设定在一定值上，光线强时RG1阻值较小，VT5基极得到较高电位，此时VT5的集电极低于VT4集电极电压，VT3发射结反偏，VT3截止，蜂鸣器失电，不会发声。

当环境光照强度较弱时，RG1阻值增加，当光照值低于设定值时，VT5的集电极高于VT4集电极电压，VT3正偏，光线变化信号被得到差分放大，VT1饱和导通，蜂鸣器得电，发出报警声，提醒学生，此时光线太弱，不宜长时间书写、看书，达到保护视力之目的。

图2 方案二电路原理图

方案三：本电路由CD4001.4二2

输人端或非门集成电路、CD4011.4一2输人端与非门集成电路和CD4060.4异或门集成电路组成。通过3只门电路中的各个门的组合，组成一个具有光强保护、光弱保护和超时阅读保护为一体的多功能视力保护器电路。如图为电路原理图。

图3 方案三电路原理图

通过上述比较可以看出第一方案更为合理。它采用三块电路各自独立却又相互结合的方法，实现了电路板和芯片的合理使用，实现了距离检测、计时功能和采光功能。且实测静态电流不大于8mA。设计原理简单、设计合理、造价低廉，能起到了预防近视、保护眼睛等作用。第二方案设计过于简单达不到要求。第三方案设计复杂且制作成本过高。因此我选用第一方案。

二.电路设计分析

（一）电路原理框图

视力保护器由测光电路、显示电路、报警电路、定时电路4个部分组成, 如图

4所示。

（二）电路设计原理图

图5 电路设计原理图

本电路主要包含：该电路包括3个振荡器：（即 超声波发射振荡器、报警声振荡器和定时用振荡器）、一个超声波接收放大器、一个光控电路和各功能的控制与指示灯电路。

1、测光电路

本电路主要有光敏电阻器RG、电阻器R4、电容器C和IC2内部的与非门D8组成。 （1）光敏电阻

RG选用亮阻小于2kΩ、暗阻大于2MΩ的光敏电阻器。其工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。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—空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换。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，也加交流电压。

(2) 测光电路原理分析

本电路的工作原理是：当周围光线变弱时引起光敏电阻的阻值增加，使加在电容C上的分压上升，进而使可 …… 此处隐藏：4836字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……