雙色閃光燈電路和光敏百靈鳥設(shè)計

1、第 頁共15頁第一章緒論1雙色閃光燈電路及其原理1.1.1雙色閃光燈應(yīng)用本電路可以有很多變通應(yīng)用，例如LED可以是串，并聯(lián)的多只發(fā)光二極管，適當(dāng)減小R4,R5的阻值，就可以組成閃與彩燈鏈還可以自制成青少年假性近視預(yù)防治療儀:將兩管放置在一個長0.5m長的紙筒里,LED1放置在紙筒最里面,LED2放置在紙筒中間，單眼從紙筒端向里看，眼睛注視著燈的閃與,可以有效調(diào)節(jié)眼肌,每天使用10分鐘，可以預(yù)防和治療青少年的假性近視.1.1.2原理圖-2011VCCRIGGERFE5ETQLrTF_rTCOMTRQLTdRESnCLD3-XI5TID圖1雙色閃光燈原理圖1.1.3原理本電路可以實現(xiàn)紅、綠兩只發(fā)光

2、二極管交替閃爍，電路剛接通瞬間，由于電容C1還不及充電，因此555的2腳為低電平，輸出端的3腳為高電平，發(fā)光二極管LED1截止，不點亮，LED2兩端加有正向電壓點亮。隨著電源VCC經(jīng)過R1、R3對C1充電，C1兩端電壓逐漸升高，當(dāng)達(dá)到2/3VCC的閥值電平時，555的3腳翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，從而使LED1點亮、LED2熄滅。此時，C1通過R3和555內(nèi)部的放電管放電，當(dāng)C1放電至1/3Vcc觸發(fā)電平時，555的3腳再次翻轉(zhuǎn)，LED1熄滅，LED2重新點亮。因此，紅綠兩只發(fā)光二極管就這樣輪流導(dǎo)通與截止，閃爍不停。改變R1和C1可以改變LED的頻率。1.2光敏百靈鳥電路及其應(yīng)用1.2.1光敏百靈鳥光

3、敏電阻RG1是利用光致導(dǎo)電的特性，它的阻值會隨著照射光的強(qiáng)度而變化，當(dāng)光照強(qiáng)時阻值小，光照弱時阻值大。本電路就是利用這一光敏特性，如果手拿電板移動，揚聲器就會隨著移動時光照強(qiáng)弱的變化，來改變振蕩器的充放電時間常數(shù)，從而改變振蕩器的頻率而發(fā)出不同的鳴叫聲。1.2.2原理圖-G1R二一CD.D1U.IILI-：52光敏百靈鳥原理圖1.2.3原理電路中，555和Rl、RG1、C1等組成多諧振蕩器，光敏電阻RG1是利用光致導(dǎo)電的特性，它的阻值會隨照射光的強(qiáng)度而變化，當(dāng)光照射時阻值小，光照弱時阻值大。本電路利用這一光敏特性，來改變振蕩器的充放電的時間的常數(shù)，從而改變多諧振蕩器的頻率，本電路的振蕩頻率為：

4、f=1.44(R1+RG1)C1,555輸出的可變頻率信號經(jīng)過R2限流后，驅(qū)動三極管VT1帶動揚聲器發(fā)出多變的鳴叫聲。第二章元器件介紹以及測試2.1電阻的測試2.1.1碳膜電阻碳膜電阻器是膜式電阻器(FilmResistors)中的一種。它是采用高溫真空鍍膜技術(shù)將碳緊密附在瓷棒表面形成碳膜，然后加適當(dāng)接頭切割，并在其表面涂上環(huán)氧樹脂密封保護(hù)而成的。其表面常涂以綠色保護(hù)漆。碳膜的厚度決定阻值的大小，通常用控制膜的厚度和刻槽來控制電阻器。碳膜電阻器常用符號RT作標(biāo)志，R代表電阻器，T代表材料是碳膜。碳膜阻值標(biāo)示方法主要采用色標(biāo)法，即用不同顏色的帶或點在電阻器表面標(biāo)出標(biāo)稱阻值和允許偏差。國外電阻大部

5、分采用色標(biāo)法。黑-0、棕T、紅-2、橙-3、黃-4、綠-5、藍(lán)-6、紫-7、灰-8、白-9、金-5%、銀-10%、無色-20%當(dāng)電阻為四環(huán)時，最后一環(huán)必為金色或銀色，前兩位為有效數(shù)字，第三位為乘方數(shù)，第四位為偏差。當(dāng)電阻為五環(huán)時，最後一環(huán)與前面四環(huán)距離較大。前三位為有效數(shù)字，第四位為乘方數(shù)，第五位為偏差。碳膜電阻器具有以下特點：具有良好的穩(wěn)定性，電壓的改變對阻值的影響極小，且具有負(fù)溫度系數(shù)。高頻特性好，可制成高頻電阻器和超高頻電阻器。固有噪聲電動勢小，在1OHV/V以下。阻值范圍寬，一般為2.1Q-1OMQ。額定功率有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、5W、1OW等。精度高，通過對膜切

6、割螺紋可調(diào)整阻值，制成精密電阻器。脈沖負(fù)荷穩(wěn)定，對脈沖的適應(yīng)性好。制作容易，生產(chǎn)成本低，價格便宜，但體積較大。應(yīng)用范圍非常廣泛，適用于交流、直流和脈沖電路。2.1.2光敏電阻光敏電阻器又叫光感電阻，是利用半導(dǎo)體和光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。光敏電阻原理圖原理：光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和

7、碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子一空穴對了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子一空穴對將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時，電流就會隨

8、光強(qiáng)的而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。主要參數(shù)：光敏電阻的主要參數(shù)有：亮電阻，暗電阻，光電特性光譜特性，頻率特性，溫度特性。在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當(dāng)波長的光線照射時，電流就會隨光強(qiáng)的增加而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。沒有極性，純粹是個電阻器件，使用時可加直流也可以加交流。2電容的測試2.2.1陶瓷電容用高介電常數(shù)的電容器陶瓷鈦酸鋇一氧化鈦擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質(zhì)，并用燒滲法將銀鍍在陶瓷上作為電極制成。它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有

9、小的正電容溫度系數(shù)的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場合包括高頻在內(nèi)。這種電容器不宜使用在脈沖電路中，因為它們易于被脈沖電壓擊穿。分類：它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數(shù)的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場合包括高頻在內(nèi)。這種電容器不宜使用在脈沖電路中，因為它們易于被脈沖電壓擊穿。優(yōu)缺點：優(yōu)點：穩(wěn)定，絕緣性好，耐高壓。缺點：容量比較小。2.2.2電解電容電解電

10、容是電容的一種，介質(zhì)有電解液，涂層有極性，分正負(fù)，不可接錯。電容（Electriecapacity），由兩個金屬極，中間夾有絕緣材料（介質(zhì)）構(gòu)成。電解電容器廣泛應(yīng)用于家用電器和各種電子產(chǎn)品中，其容量范圍較大，一般為11000口F，額定工作電壓范圍為6.3450V。電解電容的功能主要有：隔直流：作用是阻止直流通過而讓交流通過。旁路（去耦）：為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。耦合：作為兩個電路之間的連接，允許交流信號通過并傳輸?shù)较乱患夒娐?。濾波：將整流以后的鋸齒波變?yōu)槠交拿}動波，接近于直流。儲能：儲存電能，用于必須要的時候釋放。原理：電解電容器通常是由金屬箔（鋁/鉭）作為正電極，金屬箔的

11、絕緣氧化層（氧化鋁/鉭五氧化物）作為電介質(zhì)，電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負(fù)電極由浸過電解質(zhì)液（液態(tài)電解質(zhì)）的薄紙/薄膜或電解質(zhì)聚合物構(gòu)成；鉭電解電容器的負(fù)電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質(zhì)作為負(fù)電極（注意和電介質(zhì)區(qū)分），電解電容器因而得名。電解電容器特點：1.單位體積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍。2額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬口f甚至幾f（但不能和雙電層電容比）。3價格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢，因為電解電容的組成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設(shè)備也都是普通的工業(yè)設(shè)備，可以大規(guī)模生產(chǎn)，成本相對比較低

12、。第 頁共15頁第 頁共15頁電解電容的缺點：介質(zhì)損耗、容量誤差較大（最大允許偏差為+100%、-20%），耐高溫性較差，存放時間長容易失效。2.3三極管的測試三極管的工作原理：三極管是一種控制元件，主要用來控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信號從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓UB有一個微小的變化時，基極電流IB也會隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會有一個很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。IC的變化

13、量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)p（P=AIC仏IB,表示變化量。），三極管的放大倍數(shù)p一般在幾十到幾百倍。1中、小功率三極管的檢測A已知型號和管腳排列的三極管，可按下述方法來判斷其性能好壞（a）測量極間電阻。將萬用表置于RX100或RX1K擋，按照紅、黑表筆的六種不同接法進(jìn)行測試。其中，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)的正向電阻值比較低，其他四種接法測得的電阻值都很高，約為幾百千歐至無窮大。但不管是低阻還是高阻，硅材料三極管的極間電阻要比鍺材料三極管的極間電阻大得多。（b）三極管的穿透電流ICEO的數(shù)值近似等于管子的倍數(shù)B和集電結(jié)的反向電流ICBO的乘積。ICBO隨著環(huán)境溫度的升高而增長很快，ICBO的

14、增加必然造成ICEO的增大。而ICEO的增大將直接影響管子工作的穩(wěn)定性，所以在使用中應(yīng)盡量選用ICEO小的管子。通過用萬用表電阻直接測量三極管ec極之間的電阻方法，可間接估計ICEO的大小，具體方法如下：萬用表電阻的量程一般選用RX100或RX1K擋，對于PNP管，黑表管接e極，紅表筆接c極，對于NPN型三極管，黑表筆接c極，紅表筆接e極。要求測得的電阻越大越好。ec間的阻值越大，說明管子的ICEO越小；反之，所測阻值越小，說明被測管的ICEO越大。一般說來，中、小功率硅管、鍺材料低頻管，其阻值應(yīng)分別在幾百千歐、幾十千歐及十幾千歐以上，如果阻值很小或測試時萬用表指針來回晃動，則表明ICEO很大

15、，管子的性能不穩(wěn)定。測量放大能力(B)。目前有些型號的萬用表具有測量三極管hFE的刻度線及其測試插座，可以很方便地測量三極管的放大倍數(shù)。先將萬用表功能開關(guān)撥至擋，量程開關(guān)撥到ADJ位置，把紅、黑表筆短接，調(diào)整調(diào)零旋鈕，使萬用表指針指示為零，然后將量程開關(guān)撥到hFE位置，并使兩短接的表筆分開，把被測三極管插入測試插座，即可從hFE刻度線上讀出管子的放大倍數(shù)。B檢測判別電極判定基極。用萬用表RX100或RX1k擋測量三極管三個電極中每兩個極之間的正、反向電阻值。當(dāng)用第一根表筆接某一電極，而第二表筆先后接觸另外兩個電極均測得低阻值時，則第一根表筆所接的那個電極即為基極b。這時，要注意萬用表表筆的極性

16、，如果紅表筆接的是基極b。黑表筆分別接在其他兩極時，測得的阻值都較小，則可判定被測三極管為PNP型管；如果黑表筆接的是基極b,紅表筆分別接觸其他兩極時，測得的阻值較小，則被測三極管為NPN型管。判定集電極c和發(fā)射極e。(以PNP為例)將萬用表置于RX100或RX1K擋，紅表筆基極b,用黑表筆分別接觸另外兩個管腳時，所測得的兩個電阻值會是一個大一些，一個小一些。在阻值小的一次測量中，黑表筆所接管腳為集電極；在阻值較大的一次測量中，黑表筆所接管腳為發(fā)射極。C判別高頻管與低頻管高頻管的截止頻率大于3MHz,而低頻管的截止頻率則小于3MHz,般情況下，二者是不能互換的。D在路電壓檢測判斷法在實際應(yīng)用中

17、、小功率三極管多直接焊接在印刷電路板上，由于元件的安裝密度大，拆卸比較麻煩，所以在檢測時常常通過用萬用表直流電壓擋，去測量被測三極管各引腳的電壓值，來推斷其工作是否正常，進(jìn)而判斷其好壞。2大功率晶體三極管的檢測利用萬用表檢測中、小功率三極管的極性、管型及性能的各種方法，對檢測大功率三極管來說基本上適用。但是，由于大功率三極管的工作電流比較大，因而其PN結(jié)的面積也較大。PN結(jié)較大，其反向飽和電流也必然增大。所以，若像測量中、小功率三極管極間電阻那樣，使用萬用表的RX1k擋測量，必然測得的電阻值很小，好像極間短路一樣，所以通常使用RX10或RX1擋檢測大功率三極管。2.4發(fā)光二極管發(fā)光二極管簡稱為

18、LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管,在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光,磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。發(fā)光二極管的特點是：工作電壓很低（有的僅一點幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的

19、電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，每個數(shù)碼管可顯示09十個數(shù)目字。發(fā)光二極管分類:發(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和負(fù)阻發(fā)光二極管等。2.5555定時器555集成定時器是模擬功能和數(shù)字邏輯功能相結(jié)合的一種雙極型中規(guī)模集成器件。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)

20、生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。GND罔1555的貯跆紅閔和引卿紹圖1為555時基電路的電路結(jié)構(gòu)和8腳雙列直插式的引腳圖，由圖可知555電路由電阻分壓器、電壓比較器、基本RS觸發(fā)器、放電管和輸出緩沖器5個部分組成。555定時器含有兩個電壓比較器C1和C2、一個由“與非門組成的基本RS觸發(fā)器、一個放電晶體管T以及由三個5kQ的電阻組成的分壓器。加在21C1同相輸入端的參考電壓為亍VCC,加在C2反相輸入端的參考電壓為3VCCO它的各個引腳功能如下：1腳：GND（或Vss）外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地2腳:TR低觸發(fā)端3腳：OUT（

21、或Vo）輸出端4腳：R是直接清零端。當(dāng)R端接低電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。5腳：CO（或VC）為控制電壓端。6腳:TH高觸發(fā)端。7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。8腳：VCC（或VDD）外接電源VCC,般用5V工作原理：在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個比較器C1、C2基準(zhǔn)電壓分別為2/3Vcc,1/3Vcc的情況下，555時基電路的功能表如表1示。衣1555時加電路的功能衣輪入功能7高融發(fā)咄TH鍛歸曾VT0XX013*軌-01n典:不童第三章制作與調(diào)試3.1焊接的好壞標(biāo)準(zhǔn)1）焊點表面：光滑，色澤柔和，沒有砂眼，氣孔、毛剌等缺陷2）焊料輪廓：印

22、制電路板焊盤與引腳間應(yīng)呈彎月面，潤濕角15。45。3）焊點間：無橋接、拉絲等短路現(xiàn)象4）焊料內(nèi)部：金屬沒有疏松現(xiàn)象，焊料與焊件接觸界面上形成3口10口的金屬間化合物2制作與調(diào)試3.1.1查找資料:3.1.2檢測:分別用萬用表測試所有的元器件參數(shù)及辨別好壞。3.1.3元件布局及連接走線:在網(wǎng)孔板上根據(jù)原理圖布置好元器件的位置，插入集成電路時要注意芯片的管腳位置，要求連接線盡量走垂直線，盡量減少交叉點，電源線、喇叭及監(jiān)控線接端口位置要合理。3.1.4焊接：元件焊接時要依舊由低到高的順序焊接，導(dǎo)線焊接時要預(yù)先鍍錫，焊接時間不要太長，以免把元件燙壞，但也不要時間過短，以免造成虛焊。焊接過程雙色閃光燈光敏百靈鳥3.1.5調(diào)試雙色閃光燈調(diào)試：當(dāng)自己檢查過一遍后，接通電源，然后觀察兩個二極管的閃爍情況，如果沒有看到兩個二極管交替閃爍，說明出錯。自己要回過頭來認(rèn)真檢查錯誤，只到達(dá)到預(yù)期的效果。如果兩個二極管交替閃爍，證明達(dá)到了實驗設(shè)計要求。雙色閃光燈調(diào)試圖光敏百靈鳥調(diào)試：當(dāng)用手或用其他不透光物體遮擋光敏電阻，隨著光敏電阻所受光多少，蜂鳴器發(fā)出不同頻率的聲音，像鳥的叫聲，即達(dá)到了設(shè)計要求。如果沒有出現(xiàn)預(yù)期的效果，那就要回過頭仔細(xì)檢查錯誤。一直到達(dá)到設(shè)計要求為止。光敏百靈鳥調(diào)試圖第四章個人小結(jié)通過這次雙色閃光燈電路和光敏百靈鳥的設(shè)計，我收獲了很多。在此次電路設(shè)計中，我們投入了最大的熱情和精力，仔細(xì)