视力保护器课程设计报告

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1、目录 摘要 - - 1 1 - - 前言 - - 1 1 - - 一、 系统设计电路方案论述 - - 1 1 - - 二.电路设计分析 - - 4 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 11 - - 四、四、总结 - - 12 12 - - 参考文献参考文献 错误!未定义书签。 - 1 - 视力保护器的设计 摘要摘要 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

2、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

3、 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、一、 系统设计电路方案论述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 - 2 - 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

4、压，VT3 发射结反偏，VT3 截止，蜂鸣器失电，不会发声。 - 3 - 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

5、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。 - 4 - 二二. .电路设计分析电路设计分析 （一）电路原理框图（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。 图 4 电路原

6、理框图 （二）电路设计原理图（二）电路设计原理图 - 5 - 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 2k、暗阻大于 2M 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