物体（人体）检测电路设计与焊接实现（Multisim）

1 系统总体设计

1.1  设计目的

通过检测红外光的遮挡情况，判断是否有物体出现或离开。

1.2  设计任务与要求

1.2.1设计任务

1. 红外光发射与接收电路
2. 运算放大器放大信号电路
3. 结果显示电路

1.2.2 设计要求

（1）尽可能使用完实验所提供的全部元器件；

（2）线路尽量简洁；

（3）所有电源的接线和地线都分别交于不同的两个点；

（4）焊接电路时使用脱焊方法，尽可能少用导线连接各元器件。

（5）利用发光二极管和蜂鸣器显示结果

1.2.3 系统组成框图

根据设计结果的要求，系统可以划分为一下几个部分，基本思路如下：

1. 电源部分：向系统提供+5V的直流电源；
2. 红外光感知部分：检测物体的出现情况；
3. 信号放大部分：将感知部分输出的电流进行放大；
4. 显示部分：让放大的电流驱动元器件进行结果的展现。

 

2 电路设计

2.1电路原理分析

各个元器件的参数如下：

 

电路原理：

(1) 红外光发射与接收

        红外发射管是由红外发光二极管组成发光体,用红外辐射效率高的材料制成PN结,正向偏压向PN结注入电流激发红外光,其光谱功率分布为中心波长830~950nm。发光二极管表现是正温度系数,电流越大温度越高,温度越高电流越大。LED红外二极管的功率和电流大小有关,但正向电流超过最大额定值时,红外二极管发射功率反而下降。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。

工作原理：只有当发射管始终处于导通状态，这样才能实时监测物体移动情况，所以应该串联小电阻然后接地。接收管在没有接收到红外光信号时处于几乎断开状态，当接收到时才会导通。为了使接收管在获得信号后结果更加明显，需要串联一个大电阻在其支路之上。

(2) LM358P

工作原理：8脚主供电输入，2脚电压与3脚电压比较，6脚电压与5脚电压比较，分别对应两个独立的输出：1OUT与2OUT。当1IN+大于1IN- ，2IN+大于2IN-时，1OUT、 2OUT输出高电平；当1IN+小于1IN- ，2IN+小于2IN-时，1OUT 、2OUT输出低电平。输出电压范围为：0V—(VCC-1.5)V。
 

2.2 各功能模块以及元件的参数计算

信号放大电路：

我们需要将电流信号放大10000倍，所以LM358P中每个运算放大器需要将电流放大100倍。

R2=R1//Rf，平衡电阻的计算式，反相臂上的电阻的并联=同相臂的电阻。

发光二极管

(5-1.8)/0.02=160Ω
 

3 结果与展示