光敏蜂鳴器的設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)蘇 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 名稱 光敏蜂鳴器 2012年6月11 日至 2012 年 6月15日共 1 周院 系 電子信息工程系 班 級 10電子5（對口） 姓 名 學(xué) 號 系主任 張紅兵 教研室主任 陸春妹 指導(dǎo)教師 呂莉萍 蘇 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課程名稱： 檢測與變換技術(shù) 起訖時間： 2012.6.11-2012.6.15 院 系： 電子信息工程系 班級： 10電子5（對口） 指導(dǎo)教師： 呂莉萍 系 主 任： 張紅兵 課程設(shè)計(jì)課題

2、光敏蜂鳴器課程設(shè)計(jì)要求掌握555工作原理，學(xué)會利用555設(shè)計(jì)光敏蜂鳴器電路，并能夠?qū)Ω鱾€元器件進(jìn)行性能測試并能對整體電路進(jìn)行分析；畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；焊接光敏蜂鳴器電路，要求布線整齊，電路焊接美觀；自主調(diào)試已焊接好的電路板；性能測試、常見故障分析、判斷與維修；完成課程設(shè)計(jì)說明書，內(nèi)容：原理分析、計(jì)算說明、調(diào)試報告、心得體會（報告用A4紙，用設(shè)計(jì)模板提供的封面）。課程設(shè)計(jì)工作量1、指導(dǎo)教師講述光敏蜂鳴器電路的基本工作原理、安全注意事項(xiàng)、課程設(shè)計(jì)報告書寫規(guī)范，發(fā)材料。2課時2、設(shè)計(jì)電路，確定電路參數(shù)，并畫出電路原理圖 6課時3、完成電路的焊接、功能調(diào)試工作 9課時4、完成課程設(shè)計(jì)報告 6課時5、交課程

3、設(shè)計(jì)報告和實(shí)物。1課時四、課程設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容緒論。光敏蜂鳴器的作用、構(gòu)成及工作原理。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、工作原理、電路圖。元器件介紹：光敏蜂鳴器的制作與調(diào)試系統(tǒng)分析。測試及性能指標(biāo)。主要根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行分析：系統(tǒng)的測量范圍、測量精度、誤差來源、系統(tǒng)調(diào)試注意事項(xiàng)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的不足等。實(shí)驗(yàn)總結(jié)（心得體會）。參考文獻(xiàn)目錄 TOC o 1-2 h z u 第1章 緒論1.1光敏蜂鳴器的作用如果用手擋著實(shí)驗(yàn)板，揚(yáng)聲器就會隨著手擋著實(shí)驗(yàn)板時光照強(qiáng)度的變化，發(fā)出多變的聲音。1.2 光敏蜂鳴器的構(gòu)成光敏蜂鳴器主要是由分壓電路、比較器、RS觸發(fā)器、放電電路等組成。分壓電路主要是由電阻的串來把電壓源分

4、壓，以取得合適的電壓給下一級電路。比較器則對前級輸送的電壓進(jìn)行比較，比較的值作為RS觸發(fā)器的輸入信號。 RS觸發(fā)器是一個具有記憶功能的二進(jìn)制信息存儲器件，是構(gòu)成多種時序電路的最基本邏輯單元。它的輸出則用來確定9013的工作狀態(tài)。1.3光敏蜂鳴器的工作原理光敏蜂鳴器電路可以在不同光照下，可以在不同光照下，發(fā)出忽高忽低，變幻的聲音。電路中由555定時器和電阻、光敏電阻、電容等組成多諧振蕩器，光敏電阻是利用光致導(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：t=0.7

5、(R1+2RG)C1f=1/t555定時器輸出的可變頻率信號經(jīng)過限流電阻后，驅(qū)動三極管VT1帶動揚(yáng)聲器發(fā)出多變的聲音。第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要是采用555定時器后在加上外圍電路便構(gòu)成了此次的設(shè)計(jì)。2.1 光敏蜂鳴器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案顧名思義光敏蜂鳴器就是對光的變換很敏感且會有鳴聲，既然對光敏感那么我們就該選一個光敏原件（此次選用光敏電阻），又能發(fā)出聲音。所有在負(fù)載上我們加一個揚(yáng)聲器。而此次的最主要的器件是選用555定時器，因?yàn)?55定時器是由多種電路組合起來的，它組成各種實(shí)用的電子電路，如定時器、分頻器、脈沖信號發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測電路、玩具游戲機(jī)電路、音響告警電路、電源交換

6、電路、頻率變換電路、自動控制電路等。再在555定時器的輸出端加上個電阻為限流作用。而再在最后加上一個9013的三極管作為輸出，是利用三極管的開關(guān)特性來控制電容的充放電。電路圖見圖（1）這些便為這次的設(shè)計(jì)方案。2.2 工作原理電路接上5V的電壓時，當(dāng)在光敏電阻上用東西擋住光時揚(yáng)聲器會根據(jù)光的強(qiáng)弱發(fā)出不同的聲音。2.3 電路圖圖（1）光敏蜂鳴器原理圖 第3章 元器件介紹3.1 555定時器1） 555定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能555定時器的內(nèi)部電路框圖及邏輯符號和管腳排列分別如圖3和圖4所示。 圖（2）555定時器的功能圖 圖（3）邏輯符號圖 圖（4）引腳分配圖 555集成定時器是一種功能強(qiáng)大的模

7、擬數(shù)字混合集成電路，有TTL和CMOS等型號之分，但外引線排列和功能完全相同。其組成電路框圖如圖1所示。555定時器有二個比較器A1和A2，有一個RS觸發(fā)器，R和S高電平有效。三極管TD是放電管(有時有另一三極管，是對清零起跟隨作用，起緩沖作用)，將對外電路的元件提供放電通路。比較器的輸入端有一個由三個5kW電阻組成的分壓器，由此可以獲得 2/3VCC和1/3VCC 兩個基準(zhǔn)分壓值，一般稱為閾值。 若在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A

8、2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。1腳是接地端GND，2腳是低觸發(fā)端TL，3腳是輸出端OUT，4腳是清除端Rd，5腳是電壓控制端CV，6腳是高觸發(fā)端TH，7腳是放電端DIS，8腳是電源端VCC。（TR）為低電平觸發(fā)端。該端輸入電壓高于1/3UCC時，比較器C2輸出為“1”，當(dāng)輸入電壓低于1/3UCC時，比較器C2輸出為“0”。（u0）為輸出端。輸出為“1”時的電壓比電源電壓UCC低2V左右

9、。輸出最大電流為200mA。（）為復(fù)位端。在此端輸入負(fù)脈沖（“0”電平，低于0.7V）可使觸發(fā)器直接置“0”，正常工作時，應(yīng)將它接“1”（接+UCC）。（CO）為電壓控制端。靜態(tài)時，此端電位為2/3UCC。若在此端外加直流電壓，可改變分壓器各點(diǎn)電位值。在沒有其他外部聯(lián)線時，應(yīng)在該端與地之間接入0.01F的電容，以防干擾引入比較器C1的同相端。（TH）為高電平觸發(fā)端。該輸入端電壓低于2/3UCC時，比較器C1輸出為“1”，當(dāng)輸入電壓高于2/3UCC時，比較器C1輸出為“0”。（D）為放電端，當(dāng)輸出U0=“0”，即觸發(fā)器= 1時，放電晶體管T導(dǎo)通，相當(dāng)7端對地短接。當(dāng)u0 為“1”，即= 0，T截

10、止，7端與地隔離。和分別為電源端和接地端。2）555定時器功能表（如表1）表1 555定時器功能表RDTHTRu0T00導(dǎo)通1大于2/3UCC大于1/3UCC0導(dǎo)通1小于2/3UCC小于1/3UCC1截止1小于2/3UCC大于1/3UCC保持保持3） 555定時器的應(yīng)用（1）用555電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是數(shù)字系統(tǒng)中常用的電路之一,它可以把變化緩慢的脈沖波形變換成為數(shù)字電路所需要的矩形脈沖。 施密特電路的特點(diǎn)在于它也有兩個穩(wěn)定狀態(tài),但與一般觸發(fā)器的區(qū)別在于這兩個穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)換需要外加觸發(fā)信號,而且穩(wěn)定狀態(tài)的維持也要依賴于外加觸發(fā)信號,因此它的觸發(fā)方式是電平觸發(fā)。施密特觸發(fā)器電路圖和波

11、形圖如圖5所示，其回差電壓為。若在電壓控制端外接可調(diào)電壓Vco（1.55V），可以改變回差電壓,施密特觸發(fā)器可方便的地把三角波轉(zhuǎn)換成方波。當(dāng)輸入信號時,基本RS觸發(fā)器置1,即=0,Q=1，輸出為高電平;若增加,使得時,電路維持原態(tài)不變,輸出仍為高電平;如果輸入信號增加到時,RS觸發(fā)器置0,即Q=0,=1,輸出為低電平;再增加,只要滿足,電路維持該狀態(tài)不變。若下降，只要滿足,電路狀態(tài)仍然維持不變;只有當(dāng)時,觸發(fā)器再次置1,電路又翻轉(zhuǎn)回輸出為高電平的狀態(tài),工作波形如圖5所示。圖(6) 施密特觸發(fā)器電路圖和波形圖（2）構(gòu)成多諧振蕩器，組成信號產(chǎn)生電路；圖(7) 用CC7555構(gòu)成的多諧振蕩器及工作波

12、形振蕩周期： T=0.7（R1+2RG）C1（3）構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用于定時延時整形及一些定時開關(guān)中。555應(yīng)用電路采用這3種方式中的1種或多種組合起來可以組成各種實(shí)用的電子電路，如定時器、分頻器、脈沖信號發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測電路、玩具游戲機(jī)電路、音響告警電路、電源交換電路、頻率變換電路、自動控制電路等。3.2 光敏電阻（photovaristor）又叫電阻，是利用的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）。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光

13、的照射時，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。一般光敏電阻器結(jié)構(gòu)如圖7所示。圖(8) 光敏電阻外觀及電路符號用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。 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)生的電子空穴對增加了半導(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)生的電子空穴對將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。光敏電阻的主要參數(shù)有亮電

14、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(shí)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3.3 蜂鳴器蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等中作發(fā)聲器件。它主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器的電路圖形符號如圖8 蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。圖(9) 蜂鳴器的圖形符號第4章 光敏蜂鳴器的制作與

15、調(diào)試4.1 光敏蜂鳴器的仿真按下圖接好電路并進(jìn)行仿真，確定電路能否正常工作以避免不必要的麻煩。圖（10）原理圖圖（11）參數(shù)的數(shù)值確認(rèn)圖（12）仿真波形4.2 光敏蜂鳴器的具體制作按照下圖焊接電路板，通過使用萬用表檢查該電路是否存在錯誤并加以糾正。圖（10）把電源線與接地線分別接好，蜂鳴器發(fā)出聲響。完成線路板如下。4.3光敏蜂鳴器的調(diào)試把線路板的正極接5V的直流電壓，負(fù)極接地后打開電源測試電路。555定時器的3引腳接到示波器觀察其波形，測在正常光照下的光敏電阻值和3腳的波形圖和在無光照情況下的光敏電阻值和3腳的波形進(jìn)行記錄分析。正常光照下3腳波形無光照時3腳的波形第5章 系統(tǒng)分析5.1 周期的

16、測量光敏電阻在光照下為4.3K，無光照時的阻值為29.1K，C1為0.1UF，R1為10K本電路的振蕩頻率為f=1/tt=0.7(R1+2RG)C1理論：在有光照時F=768HZ 實(shí)際F=952HZ 在無光照時F=209HZ 實(shí)際F=333HZ 5.2 誤差的來源誤差的來源可能是萬用表的老化引起的靈敏度降低，元件本身的標(biāo)值與實(shí)際值有差別。第6章 實(shí)驗(yàn)總結(jié)（心得體會）一周的實(shí)訓(xùn)很快結(jié)束了，在此期間也遇到了一些問題，但是我最終完成了任務(wù)，更重要的是我對555定時器有更深刻的了解。本次實(shí)訓(xùn)的主要內(nèi)容是光敏蜂鳴器設(shè)計(jì)。在焊接電路前一天，我們主要是了解該電路的工作原理，并熟悉各元器件在電路中的作用。本次實(shí)訓(xùn)要求我們自主設(shè)計(jì)線路的走向并焊接電板，由于設(shè)計(jì)的電路比較簡單，因此在焊接電路時顯得比較容易。對于元件位置擺放的恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到電路板的美觀與走線是否容易。這塊電路板焊接還是比較滿意。起初，由于我的一個搭線的不牢固第一次通電未能成功但經(jīng)過我們的查找，很快便糾正了錯誤，得到了正確的電路。 我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我們通過查找大量資料，請教老師，以及不懈