畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）節(jié)日彩燈循環(huán)閃亮控制器

1、濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題 目：節(jié)日彩燈循環(huán)閃 亮控制器系 別：電氣工程系專 業(yè)：電氣自動化班 級：0833班學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：完成日期：2010年12月26日摘 要本設(shè)計(jì)中555彩燈控制器可用于對彩燈的控制，555彩燈控制器電路由555電路和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器cd4017組成，其中555用來產(chǎn)生移位控制脈沖，cd4017用來對控制脈沖實(shí)現(xiàn)移位，傳遞出來的信號脈沖觸發(fā)雙向晶閘管，雙向晶閘管循環(huán)導(dǎo)通，連接其上的彩燈作循環(huán)流動。關(guān)鍵詞 循環(huán)發(fā)光控制器 555集成時基電路 cd4017目 錄1 引言 42 節(jié)日彩燈循環(huán)閃亮控制器硬件介紹 52.1 電路構(gòu)成原理圖 52.2 電路工作原理分析 63

2、節(jié)日彩燈循環(huán)閃亮控制器電路模塊化分析 73.1交流降壓整流濾波穩(wěn)壓電路 73.2 無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路 113.3 觸發(fā)電路154電路元器件功能分析 204.1電阻可變電阻204.2電容224.3二極管234.4穩(wěn)壓二極管244.5雙向晶閘管254.6電氣元件清單26總結(jié) 28致謝 30參考文獻(xiàn) 311 引言數(shù)字電路以其先天的便捷、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)在電子技術(shù)電路中占有越來越重要的地位。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色流水燈。彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價以及控制簡單等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，用彩燈來裝飾建筑和街道已經(jīng)成為一種時尚。但是目前市場上各式樣的彩燈循環(huán)閃亮控制器

3、大多數(shù)用硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一，這樣一旦制作成品只能按照固定的模式閃亮，不能根據(jù)不同場合、不同時間段的需要來調(diào)節(jié)點(diǎn)亮?xí)r間。因此，設(shè)計(jì)這款彩燈循環(huán)閃亮控制器，通過對555集成時基電路和計(jì)數(shù)器譯碼分配器cd4017等集成塊的合理組建，產(chǎn)生觸發(fā)信號來控制雙向晶閘管，進(jìn)一步控制彩燈的點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)了對彩燈循環(huán)閃亮控制的功能。2 節(jié)日彩燈循環(huán)閃亮控制器硬件介紹2.1 電路構(gòu)成原理圖圖2.1電路構(gòu)成原理圖2.2 電路工作原理分析變壓器tr（22010、100）一次側(cè)電源接220v交流電，二次側(cè)輸出電壓10v和100v的交流電流，10v的交流電再通過橋式整流電路的整流，電容c1的濾波，以及穩(wěn)壓二極

4、管的穩(wěn)壓，這時的電流為12v的直流電流，為后面的電路提供電源；100v的交流電為主電路提供電源，并串聯(lián)上熔斷器作為過流保護(hù)。觸發(fā)電路：555與r1、r2+r3及c2組成可調(diào)式脈沖振蕩器，其接通電源后不需要外加脈沖觸發(fā)信號，電路通過電容的充放電就可以在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生自激振蕩，輸出周期性矩形脈沖信號，為移位控制電路輸出移位脈沖，脈沖周期可通過變阻器r3來調(diào)節(jié)。在此彩燈循環(huán)閃亮控制器電中，十進(jìn)制計(jì)數(shù)脈沖分配器cd4017，在移位脈沖的驅(qū)動下，它的輸出端以q0、q1、q2、q3、q4、q5的順序循環(huán)移動。cd4017的第6輸出端與復(fù)位端rst連接，當(dāng)?shù)诹敵龆溯敵龈唠娖綍r，通過rst

5、使cd4017復(fù)位，q0輸出高電平。這樣，每一個循環(huán)中，q1、q2、q3、q4、q5的輸出端各連接一個雙向晶閘管的門極g，第六輸出端連接復(fù)位端，q0空置。主電路：雙向晶閘管、電阻和彩燈串聯(lián)在一起，五個這樣的電路并聯(lián)在一起形成的主電路。當(dāng)振蕩器為cd4017輸入的第一脈沖到達(dá)時，cd4017的q0輸出高電平，當(dāng)?shù)诙€脈沖到達(dá)時，q1輸出高電平，雙向晶閘管s1門極觸發(fā)，s1導(dǎo)通，電流流通，彩燈l1被點(diǎn)亮。當(dāng)q1變?yōu)榈碗娖胶螅俳?jīng)過半個周期雙向晶閘管s1關(guān)斷，彩燈l1熄滅。當(dāng)?shù)诙€脈沖到達(dá)時，q2輸出高電平，雙向晶閘管s2門極觸發(fā)，s2導(dǎo)通，彩燈l2被點(diǎn)亮。當(dāng)q2變?yōu)榈碗娖胶?，再?jīng)過半個周期雙向晶閘

6、管s2關(guān)斷，彩燈l2熄滅。依次類推，當(dāng)?shù)谌齻€到第六個脈沖到達(dá)時，彩燈l3、l4、l5依次點(diǎn)亮。當(dāng)?shù)谄邆€脈沖到達(dá)時，q6輸出高電平，通過rst使cd4017復(fù)位，進(jìn)入下一個循環(huán)。3 節(jié)日彩燈循環(huán)閃亮控制器電路模塊化分析3.1交流降壓整流濾波穩(wěn)壓電路圖3.1交流降壓整流濾波穩(wěn)壓電路功能實(shí)現(xiàn)流程圖（1） 變壓電路變壓器有升壓和降壓兩種作用，升壓變壓器提升輸電電壓，使長途輸電更加經(jīng)濟(jì)，降壓變壓器使得電力運(yùn)用方面更加多元化。該彩燈循環(huán)閃亮控制器電路中變壓電路是降壓電路，采用降壓變壓器來實(shí)現(xiàn)。變壓器主要有初級線圈和次級線圈，變壓器tr與220v交流電相連接的是初級線圈，初級線圈只有一組。次級線圈有兩組，可

7、分別輸出不同電壓，即10v和100v的電壓。輸出的10v交流電與整流器相連，輸出的100v交流電為彩燈電路提供電源。大部分變壓器具有固定的鐵芯，其上纏有初級和次級的線圈?；阼F材的高導(dǎo)磁性，大部分磁通量局限在鐵芯里。因此，初級線圈和次級線圈可以獲得相當(dāng)高程度的磁耦合。在一些變壓器中，線圈和鐵芯二者間緊密的結(jié)合，其初級與次級電壓的比值幾乎與二者之線圈匝數(shù)比相同。因此，變壓器線圈匝數(shù)比，一般作為變壓器升壓或降壓的參考指標(biāo)。（2） 單相橋式整流電路單相橋式整流電路就是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電路。主要是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單相脈沖性直流電，這就是交流電的整流過程。整流電路主要有二

8、極管組成。經(jīng)過整流后的電流已不是交流電流，而是一種含有直流電流和交流電流的混合電流，習(xí)慣上稱單相大脈動性直流電。整流電路利用了二極管的單相導(dǎo)電性進(jìn)行整流，為了提高整流效率，使交流電的正負(fù)半周信號都被利用，則采用全波整流，現(xiàn)以全波橋式整流為例，其電路和相應(yīng)的波形如下圖：圖3.2單相橋式整流電路及其波形圖圖3.3單相橋式整流電路工作原理圖 單相橋式整流電路如圖所示，其中（a）、（b）、（c）是它的三種不同的畫法，圖中，d1、d2、d3、d4四只整流二極管接成電橋形式，故稱為橋式整流。 橋式整流電路的工作原理如圖所示。在u2的正半周，d1、d3導(dǎo)通，d2、d4截止，電流由tr二次側(cè)上端經(jīng)d1rld3

9、回到tr二次側(cè)下端，在負(fù)載rl上得到一半波整流電流，在u2的負(fù)半周，d2、d4導(dǎo)通，d1、d3截止，電流由tr二次側(cè)下端經(jīng)d2rld4回到tr二次側(cè)上端，在負(fù)載rl上得到另一半波整流電流。這樣就在負(fù)載rl上得到一個與全波整流相同的電壓波形，其電流的計(jì)算與全波整流相同，即： ul=0.9u2 il=流過每個整流二極管的平均電流為id=每個整流二極管所承受的最高反向電壓為urm=u2經(jīng)過整流后的電流仍然是“脈動”的直流電，為了減少波動，通常要加濾波器，下面對濾波器進(jìn)行介紹。( 3) 濾波 整流電路將交流電變?yōu)槊}動直流電，但其中含有大量的交流成分。為了獲得平滑的直流電壓，應(yīng)在直流電路的后面加接濾波電

10、路，以濾去交流成分。 常用的濾波電路有電容濾波電路和電感濾波電路，本次設(shè)計(jì)中算用的是電容濾波電路。橋式整流電路輸出端與負(fù)載電阻rl并聯(lián)一個較大電容，構(gòu)成了電容濾波電路。 電容濾波電路是利用電容的充電和放電來使脈動的直流電變?yōu)槠椒€(wěn)的直流電。設(shè)電容兩端初始電壓為零，并假定在t=0時接通電路，u2為正半周，當(dāng)u2由零上升時，d1、d3導(dǎo)通，c被充電，同時電流經(jīng)過d1、d3向負(fù)載電阻供電。如果忽略二極管正向管壓降和變壓器內(nèi)阻，電容充放電時間常數(shù)近似為零，在u2達(dá)到最大值時uc也達(dá)到最大值，然后u2下降，此時ucu2，d1、d3截止，電容c向負(fù)載電阻rl放電，由于放電時間常數(shù)=rlc，一般較大，電容電壓

11、uc按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。當(dāng)uc下降到最低時，|u2|uc，d2、d4導(dǎo)通，電容c在此被充電，輸出電壓增大，以后重復(fù)上述充放電過程，輸出電壓波形，近似為一鋸齒波直流電壓。 有上述可知，整流電路接入了濾波電容后，不經(jīng)使輸出電壓變得平滑、紋波顯著減少，同時輸出電壓的平均值也增大了輸出電壓平均值uo的大小與濾波電容c及負(fù)載電阻rl的大小有關(guān)，c的容量一定時，rl越大，c的發(fā)電時間常數(shù)就越大，其放電速度越慢，輸出電壓就越平滑，uo就越大。讓rl開路時，uo=u2。為了獲取良好的濾波效果一般取rl（35）式中，t為輸入交流電的周期。此時輸出電壓的平均值近似為uo1.2 u2（4）穩(wěn)壓 圖3.4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)

12、壓電路由圖3.4可知，當(dāng)穩(wěn)壓二極管正常穩(wěn)壓工作時，有下述方程式：uo=u1irr=uz ir=iz+il若u1增大，uo將會隨著上升，加于穩(wěn)壓二極管兩端的方向電壓增加，使電流iz大大增加，由上式可知，ir也隨之顯著增加，從而使限流電阻上的壓降irr增大，其結(jié)果是，u1的增加量絕大部分都降落到限流電阻r上，從而使輸出電壓uo基本維持恒定。反之，u1下降時ir減少，r上的壓降減少，從而維持uo的基本恒定。若負(fù)載電阻rl增大（即負(fù)載電流il減少），輸出電壓uo將會跟隨增大，則流過穩(wěn)壓管的電流iz大大增加，致使irr增大，迫使輸出電壓uo下降，同理，若rl減少，使uo下降，則iz顯著減少，致使irr減

13、少，迫使uo上升，從而維持了輸出電壓的穩(wěn)定。3.2無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路是一種簡單的振蕩電路。它不需要外加激勵信號就能連續(xù)地、周期性地自行產(chǎn)生矩形脈沖，該脈沖是由基波和多次諧波構(gòu)成，因此稱為多諧振蕩器電路。多諧振蕩器可以由三極管構(gòu)成，也可以用555或者通用門電路等來構(gòu)成。本次設(shè)計(jì)中采用555多諧振蕩器電路。555集成時基電路時一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，可連接成多諧振蕩電路，產(chǎn)生單位脈沖，用于觸發(fā)計(jì)數(shù)器。在延時操作中，脈沖由一個電阻和一個電容控制。555會在下降延觸發(fā)和清零，工作電壓為5 16v，工作溫度為070。 圖3.5（a）所示為555定時器的邏輯圖，圖（b）

14、為其邏輯功能示意圖。它主要由電阻分壓器、電壓比較器c1和出c2、與非門g1和g2組成的基本rs觸發(fā)器、發(fā)電管v和輸出緩沖極g3等五部分組成。圖中th為電壓比較器c1的閾值輸入端，為電壓比較器c2的觸發(fā)輸入端，c0為控制端，為直接置0端，dis為放電端，out為輸出端。各部分的作用如下圖3.5 555定時器的邏輯圖和邏輯功能示意圖電阻分壓器：它是由三個電阻值均為5k的電阻串聯(lián)而成，分別為電壓比較器c1和c2提供基準(zhǔn)電壓。其中ur1=vcc為c1同相輸入端的基準(zhǔn)電壓；ur2=vcc為c2反向輸入端的基準(zhǔn)電壓。如在控制端c0加固定電壓uc0時，則ur1=uc0，ur2=uc0。如c0端不用時，為防止

15、高頻干擾，通常在c0端對地接一個0.01f的電容。電壓比較器：c1和c2兩個比較器由運(yùn)算放大器組成，同相端和反向端的電壓分別用u+和u表示。當(dāng)u+u時，電壓比較器輸出高電平1；當(dāng)u+u時，電壓比較器輸出低電平0?；緍s觸發(fā)器：基本rs觸發(fā)器有g(shù)1和g2兩個與非門組成，它的輸入信號分別為c1和c2的輸出電壓uc1和uc2。觸發(fā)器有兩個基本特性：它有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，可分別用來表示二進(jìn)制數(shù)碼0和1；在輸入信號作用下，觸發(fā)器的兩個穩(wěn)定狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換，輸入信號消失后，已轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定狀態(tài)可長期保持下來，這樣就使得觸發(fā)器能夠記憶二進(jìn)制信息，常用作二進(jìn)制存儲單元。放電管和輸出緩沖器：三級管v是作為開關(guān)管來使用

16、的，其工作狀態(tài)受基本rs觸發(fā)器輸出端的信號控制。當(dāng)為低電平0時，v截止；當(dāng)為高電平1時，v導(dǎo)通。g3為輸出緩沖器，用以提高555定時器的負(fù)載能力和隔離外接負(fù)載對定時器工作的影響。各管腳的功能說明：1接地2觸發(fā)3輸出4復(fù)位5控制電壓6門限7放電8電源電壓vcc。下面根據(jù)圖3.5（a）所示電路分析555定時器的邏輯功能。設(shè)th和端輸入電壓分別為ui1和ui2，555定時器的工作情況如下：當(dāng)ui1vcc、ui2vcc時，電壓比較器c1和c2的輸出uc1=0、uc2=1，基本rs觸發(fā)器被置0，q=0、=1，輸出uo=0，同時v導(dǎo)通。當(dāng)ui1vcc、ui2vcc時，電壓比較器輸出uc1=1、uc2=0，

17、基本rs觸發(fā)器置1，q=1、=0，輸出uo=1，同時v截止。當(dāng)ui1vcc、ui2vcc時，兩個電壓比較器的輸出uc1=1、uc2=1，基本rs觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，輸出uo和v的狀態(tài)不變，即電路保持原狀態(tài)不變。綜上所述，555定時器的功能表如下表所示。輸入輸出ui1ui2u0v狀態(tài)00導(dǎo)通vccvcc10導(dǎo)通vccvcc11截止vccvcc1不變不變將555與三個電阻一個電容如圖2.1中連接，便構(gòu)成了無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩模式。與單穩(wěn)模式不同之處在于觸發(fā)端接在了充、放電回路的c上，而不是受外部觸發(fā)控制。當(dāng)加上電壓后，由于電容c上端電壓不能突變，故555處于置位狀態(tài)，輸出呈現(xiàn)高電平“1”，而內(nèi)部的放電

18、管截止，c通過兩個串聯(lián)電阻對其充電，2腳電位隨c上端電壓的升高呈指數(shù)上升。當(dāng)c上的電壓隨時間增加，達(dá)到輸入電壓閾值電平時，上比較器翻轉(zhuǎn)，使rs觸發(fā)器置位，經(jīng)緩沖級倒相，輸出呈低電平“0”。此時放電管飽和導(dǎo)通，c上的電荷放電，當(dāng)c放電使其電壓降至輸入電壓觸發(fā)電平時，下比較器翻轉(zhuǎn)，rs觸發(fā)器復(fù)位，經(jīng)倒相后，使輸出端呈高電平“1”。多諧振蕩器的振蕩周期t為t=tw1+tw2tw1為電容c上的電壓由vcc充到vcc所需的時間，充電回路的時間常數(shù)為（r1+r3+r2）c。tw1可用下式估算：tw1=（r1+r3+r2）c20.7（r1+r3+r2）ctw2為電容c上的電壓由vcc下降到vcc所需的時間，

19、放電回路時間常數(shù)為（r3+r2）c。tw2可以用下式估算：tw2=（r3+r2）c20.7（r3+r2）c所以多諧振蕩器的振蕩周期t為t=tw1+tw20.7（r1+2r3+2r2）c振蕩頻率為f=3.3 觸發(fā)電路晶閘管由阻斷轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通，除了在陽極和陰極加正向電壓外、還需在控制極和陰極間加合適的正向觸發(fā)電壓。提供正向觸發(fā)電壓的電路稱為觸發(fā)電路。觸發(fā)電路的工作方式不同，對觸發(fā)電路的要求也不完全相同。這里把基本要求歸納如下。一、觸發(fā)信號常采用脈沖形式。因晶閘管在觸發(fā)導(dǎo)通后控制極就失去了作用，雖觸發(fā)信號可以是交流、直流或脈沖形式，但為減少控制極損耗，故一般觸發(fā)信號常采用脈沖形式。二、觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠

20、的功率。觸發(fā)脈沖的電流和電壓應(yīng)大于晶閘管要求的數(shù)值，并留有一定的余量，以保證晶閘管可靠導(dǎo)通。晶閘管屬于電流控制器件，為了保證足夠的觸發(fā)電流，一般可取2倍左右所要求的觸發(fā)電流大?。ò措娏鞔笮Q定電壓）三、觸發(fā)脈沖電壓的前沿要陡，要求小于10s，且要有足夠的寬度。因同系列晶閘管的觸發(fā)電壓不盡相同，如果觸發(fā)脈沖不陡，就會造成晶閘管不能被同時觸發(fā)導(dǎo)通，使整流電壓波形不對稱。觸發(fā)脈沖應(yīng)要求觸發(fā)脈沖消失前陽極電流已大于擎住電流，以保證晶閘管的導(dǎo)通。四、觸發(fā)脈沖與晶閘管陽極電壓必須同步。兩者頻率應(yīng)該相同，而且要有固定的相位關(guān)系，使每一周期都能在相同的相位上觸發(fā)。五、觸發(fā)脈沖滿足主電路移相范圍的要求。觸發(fā)電路

21、的移相范圍與主電路形式、負(fù)載性質(zhì)及變流裝置的用途有關(guān)。隨著晶閘管技術(shù)的發(fā)展，對其觸發(fā)電路的可靠性提出了更高的要求，集成觸發(fā)電路具有體積小、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，它近年來發(fā)展迅速，應(yīng)用越來越廣。本文是由cd4017組成的觸發(fā)電路。十進(jìn)制計(jì)數(shù)分配器cd4017計(jì)數(shù)器就是用來累計(jì)和寄存輸入脈沖個數(shù)的時序邏輯部件。它是一種用途非常廣泛的電路。在其內(nèi)部由計(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是q0、q1、q2、q9，依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。cd4017是一塊十進(jìn)制計(jì)數(shù)分配器。當(dāng)復(fù)位端為“1”時，計(jì)數(shù)器清零。在clockunable為“0”狀態(tài)下，計(jì)數(shù)器在

22、信號的正上升沿觸發(fā)。圖3.6為cd4017的邏輯功能示意圖，其管腳分布如下所示。1腳：第五輸出端2腳：第一輸出端3腳：第零輸出端,電路清零時，該端為高電平4腳：第二輸出端5腳：第六輸出端6腳：第七輸出端7腳：第三輸出端8腳：電源負(fù)極9腳：第八輸出端10腳：第四輸出端11腳：第九輸出端12腳：級聯(lián)進(jìn)位輸出端，每輸入10個時序脈沖時就可以得到一個計(jì)數(shù)器的時鐘信號13腳：時鐘輸入端，脈沖輸入端，脈沖下降沿有效14腳：時鐘輸入端，脈沖上升沿有效15腳：清零輸入端，在該管腳加高電平或正脈沖時，cd4017計(jì)數(shù)器中，各計(jì)數(shù)單元輸出低電平“0”，在譯碼器中只有對應(yīng)“0”狀態(tài)的輸出端3腳為高電平16腳：電源正

23、極，可以使用318v直流電源供電圖3.6 cd4017邏輯功能示意圖圖3.7 為cd4017工作波形圖，圖3.8為 cd4017的邏輯圖。下表是cd4017的功能表。脈沖個數(shù)寄存器輸出端q0q1q2q3q4q5q6第一個100001000000第二個110000100000第三個111000010000第四個111100001000第五個111110000100第六個011110000010第七個001110000001圖3.7 cd4017工作波形圖圖3.8 cd4017的邏輯圖4電路元器件功能分析4.1 電阻可變電阻圖4.1電阻可變電阻的實(shí)物圖導(dǎo)體對電流的阻礙作用就叫該導(dǎo)體的電阻（resi

24、stor，通常用“r”來表示）。主要職能就是阻礙電流的通過，應(yīng)用于限流、分流、降壓、分壓、負(fù)載、與電容配合作濾波器。電阻是所有電子電路中使用最多的元件。電阻的主要物理特征就是變電能為熱能，也可以說是一種耗能元件，電流經(jīng)過它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中主要起分壓分流的作用，對信號來說，交流與直流信號都可以通過電阻。電阻都有一定的阻值，它代表這個電阻對電流流動阻擋力的大小。電阻的單位是歐姆，用符號“”表示。歐姆是這樣定義的：當(dāng)在一個電阻的兩端加上1伏特的電壓時，如果在這個電阻中有1安培的電流過時，則這個電阻的阻值是1歐姆。在國際單位制中，電阻的單位是（歐姆），還有（千歐）、（兆歐）。其中：1=1000

25、 ， 1=1000電阻的阻值標(biāo)法通常有色環(huán)法、數(shù)值法。色環(huán)法在一般的電阻上比較常見。色環(huán)法的讀取方法如圖4.2所示;圖4.2電阻阻值讀取方法色譜圖表電阻是一線性元件。說它是線性元件，是因?yàn)橥ㄟ^實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，流經(jīng)一個電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比，即它是符合歐姆定律：i=ur常見的碳膜電阻或者金屬膜電阻在溫度恒定，且電流電壓值限制在額定條件之內(nèi)時，可用線性電阻累模擬。如果電流或電壓值超過規(guī)定值，電阻將因熱而不遵從歐姆定律，甚至還會被燒壞。電阻的種類有很多，通常分為碳膜電阻，金屬電阻，線繞電阻等；它包含固定電阻與可變電阻，光敏電阻，壓敏電阻，熱敏電阻等。變阻器是可以調(diào)節(jié)電阻大小的裝置，

26、接在電路中能調(diào)節(jié)電流的大小，一般的變阻器用電阻較大的導(dǎo)線（電阻線）和可以改變接觸點(diǎn)以調(diào)節(jié)電阻線有效長度的裝置構(gòu)成。作用：1、限制電流保護(hù)電路，2、改變電路中電壓的分配。測試：使用萬用表判斷出電阻的好壞，將萬用表調(diào)節(jié)在電阻擋的合適擋位，并將萬用表的兩個表筆放在電阻的兩端，就可以從萬用表上讀出電阻的阻值。應(yīng)當(dāng)注意的是，測試電阻時手不能接觸到表筆的金屬部分。4.2電容圖4.3電容的實(shí)物圖 電容是表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢差增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容，很多電子產(chǎn)品中，電容器都是必不可少的電子元件，它在電子設(shè)備中充當(dāng)整流器的平滑濾波、電源和退耦、交流信號的旁

27、路、交直流電流的交流耦合等。電容在電路中一般用“c”表示。電容器是有兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開而組成的元件。電容的特性主要是通交流隔斷直流。在國際單位制中電容的單位是法拉，簡稱法，符號是“f”，常用的單位有毫法（mf）、微法（f）、納法（nf）和皮法（pf）等，換算關(guān)系是：1法拉（f）=1000毫法（mf）=1000000微法（f）1微法（f）=1000納法（nf）=1000000皮法（pf）相關(guān)公式：一個電容器，如果帶1庫的電量時兩級間的電勢差是1伏，這個電容器的電容就是1法，即：c=。但電容的大小不是有q或者u來決定的，即：c=s4kd。其中，是一個常數(shù)，s為電容極板的正對面積，d

28、為電容極板的距離，k則是靜電力常量。電容器的電勢能計(jì)算公式：e=4.3二極管圖4.4二極管的實(shí)物圖采用特定的制造工藝，在同一塊半導(dǎo)體基片的兩邊分別形成n型和p型半導(dǎo)體。在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時，兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。這時空間電荷區(qū)的寬度一定，內(nèi)電場一定，形成了所謂的pn結(jié)。在pn結(jié)的兩端各引出一根電極引線，然后用外殼封裝起來就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管。由p區(qū)引出的電極稱正極，有n區(qū)引出的電極稱負(fù)極，電路符號中的箭頭方向表示正向電流的流通方向。二極管加正向電壓時導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小的電阻，形成較大的正向電流；加反向

29、電壓時截止，呈現(xiàn)很大的電阻，反向電流近似為零。因此，晶體二極管具有單相導(dǎo)電性。當(dāng)反方向電壓增大到一定值時，二極管的反向電流將隨反向電壓的增加而急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。二極管的識別和檢測：將萬用表至于r1k擋，調(diào)零后用表筆分別正接、反接二極管的兩端引腳，這樣可分別測得大、小兩個電阻值。其中較大的是二極管的反向阻值，較小的是二極管的正向阻值。故測得正向阻值時，與黑表筆相連的是二極管的正極（萬用表置歐姆擋時，黑表筆連接表內(nèi)電池正極，紅表筆連接表內(nèi)電池負(fù)極）。二極管的材料及二極管的質(zhì)量好壞也可以從其正、反向阻值中判斷出來。一般硅材料的正向電阻為幾千歐，而鍺材料二極管的正向電阻為幾百歐。判斷二極

30、管的好壞，關(guān)鍵是看有無單向?qū)щ娦?，正向電阻越小，反向電阻越大的二極管的質(zhì)量越好。如果一個二極管正、反向電阻值相差不大，則必為劣質(zhì)管。如果正、反向電阻都是無窮大或者都是零，則二極管內(nèi)部已斷路或已被擊穿短路。4.4穩(wěn)壓二極管圖4.5穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型硅二極管，其伏安特性曲線如圖所示，它的正向伏特曲線與普通二極管相似，而反向擊穿特性曲線很陡。正常情況下穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿區(qū)，由于曲線很陡，反向電流在很大范圍內(nèi)變化時，端電壓變化很小，因而具有穩(wěn)壓作用。只要反向電流不超過其最大穩(wěn)定電流，就不會形成破壞性的熱擊穿。4.5雙向晶閘管晶閘管是晶體閘流管的簡稱，按照iec（

31、國際電工委員會）的定義，晶閘管是指具有三個以上的pn結(jié)的四層三端器件，器件外部有三個極；陽極a、陰極k和門極g。晶閘管是一種既具有開關(guān)作用，又具有整流作用的大功率半導(dǎo)體器件，應(yīng)用于可控整流、變頻、逆變及無觸點(diǎn)開關(guān)等多種電路。對它只需要提供一個弱點(diǎn)觸發(fā)信號，就能控制強(qiáng)電流輸出。所以說，它是半導(dǎo)體器件從弱電領(lǐng)域進(jìn)入強(qiáng)電領(lǐng)域的橋梁。晶體管的導(dǎo)通條件是：在晶閘管的陽極和陰極兩端加正向電壓，同時在晶閘管的門極和陰極兩端也加正向電壓。關(guān)斷條件是：使流過晶閘管的陽極電流小于維持電流，使其內(nèi)部正反饋無法維持，晶閘管才會恢復(fù)關(guān)斷，常用的方法是在晶閘管兩端加反向電壓。圖4.6雙向晶閘管內(nèi)部結(jié)構(gòu)、等效電路及電器符號

32、雙向晶閘管是把兩個反向并聯(lián)的晶閘管集成在同一個硅片上，用一個門極控制觸發(fā)的組合型器件。這種結(jié)構(gòu)使它在兩個方向都具有和單只晶閘管同樣的對稱的開關(guān)特性，且伏安特性相當(dāng)于兩只反向并聯(lián)的分立晶閘管，不同的是它由一個門極進(jìn)行雙方向控制，因此可以認(rèn)為是一種控制交流功率的理想器件。雙向晶閘管的外形與普通晶閘管類似，有塑封式、螺栓式、平板式。但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一npnpn五層結(jié)構(gòu)三端器件，有兩個主電極t1、t2，一個門極g。雙向晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、等效電路及電氣符號如圖4.6所示。雙向晶閘管的參數(shù)與普通晶閘管相似，但因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及使用條件的差異又有所不同。雙向晶閘管的主要參數(shù)中額定電流的定義與普通晶閘管有所不同，由

33、于雙向晶閘管工作在交流電路中，正、反向電流都可以通過，所以它的額定電流不是用平均值而是用有效值來表示。定義為：在標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，當(dāng)器件的單向?qū)ń谴笥?70，允許通過器件的最大交流正弦電流有效值，用it（rms）表示。雙向晶閘管額定電流與普通晶閘管額定電流之間的換算關(guān)系式為：it（av）=0.45 it（rms）以此推算，一個100a的雙向晶閘管與兩個反向并聯(lián)的45a的普通晶閘管電流容量相等。雙向晶閘管每個半波都有各自的通態(tài)壓降。由于結(jié)構(gòu)和工藝的原因，其正、反兩個通態(tài)壓降值可能有較大的差別，使用時應(yīng)盡量選用偏差小的，即具有比較對稱的正、反向通態(tài)壓降的器件。4.6電氣元件清單本文中選用的彩燈額定

34、電壓為12v額定功率為6w，所以彩燈的電阻為24，額定電流為0.5a。主電路電壓由變壓器tr次級第二組線圈提供，所以主電路電壓為100v。為了使彩燈在額定狀態(tài)下工作，需給每個彩燈串聯(lián)一個200，的電阻。本設(shè)計(jì)中所用元件如下表所示。電器元件明細(xì)表元件名稱元件符號型號規(guī)格數(shù)量變壓器trbk150220v100v、10v1熔斷器furl115215a，熔體2a1二極管diode2cz52b50v、0.1a（max）4穩(wěn)壓二極管1n4106穩(wěn)壓12v 0.25ma1電阻rrt12010.2k5電阻rrt115315k2變阻器rwt150350k1電容ccj11081000f1電容ccj110610f1

35、電容ccj11030.01f1彩燈l12v、6w5雙向晶閘管triacks200門極觸發(fā)電流3005總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們作為學(xué)生在學(xué)習(xí)階段的最后一個環(huán)節(jié)，是對所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的綜合應(yīng)用，是一種綜合的在學(xué)習(xí)、在提高的過程，這一過程對我的學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考及工作能力也是一次培養(yǎng)，同時畢業(yè)設(shè)計(jì)也反映了大學(xué)教育的綜合水平，因此學(xué)校十分重視畢業(yè)設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，加強(qiáng)了對畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的指導(dǎo)。在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，畢業(yè)設(shè)計(jì)是十分重要的，是我進(jìn)入社會參與實(shí)際工作的一次極好的演練，也是對我自學(xué)能力和解決問題能力的一次考驗(yàn)，是學(xué)校生活與社會生活的一種過渡。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時候，我盡量的把畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)際工作有機(jī)的結(jié)合

36、在一起，這樣更有利于自己能力的提高。社會是不斷變化的、發(fā)展的，眼下社會發(fā)展迅速，對人才的要求越來越高，要用發(fā)展的眼光看社會，要學(xué)會學(xué)習(xí)，學(xué)會創(chuàng)新，學(xué)會適應(yīng)社會的發(fā)展需要。在走出校園，邁向社會之即，把握今天，才能創(chuàng)造未來。畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中，在老師的熏陶和教誨下，使我懂得了更多的設(shè)計(jì)思想，有了一定的創(chuàng)新精神和專研精神。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時間里，我收獲頗多。本文設(shè)計(jì)的節(jié)日彩燈循環(huán)閃亮控制器，能夠有規(guī)律的使彩燈閃亮，本系統(tǒng)具有硬件簡單，容易實(shí)現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，成本低，壽命長等特點(diǎn)。主要做了下面幾點(diǎn)較突出的工作：一、通過查閱相關(guān)資料，詳細(xì)了解了555定時器、cd4017和雙向晶閘管導(dǎo)通原理，明確了設(shè)計(jì)采用的元件，明確了研究目標(biāo)。二、本文給出了系統(tǒng)具體的硬件設(shè)計(jì)方案，硬件結(jié)構(gòu)電路圖，設(shè)計(jì)中采用的元件介紹，電路圖模塊化分析等方面。三、在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，進(jìn)一步學(xué)習(xí)了protel9