雙色閃光燈電路和光敏百靈鳥設計

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雙色閃光燈應用本電路可以有很多變通應用，例如LED可以是串，并聯(lián)的多只發(fā)光二極管，適當減小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,可以有效調節(jié)眼肌,每天使用10分鐘，可以預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經過R1、R3對C1充電，C1兩端電壓逐漸升高，當達到2/3VCC的閥值電平時，555的3腳翻轉，輸出低電平，從而使LED1點亮、LED2熄滅。此時，C1通過R3和555內部的放電管放電，當C1放電至1/3Vcc觸發(fā)電平時，555的3腳再次翻轉，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用1.2.1光敏百靈鳥光

3、敏電阻RG1是利用光致導電的特性，它的阻值會隨著照射光的強度而變化，當光照強時阻值小，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是利用光致導電的特性，它的阻值會隨照射光的強度而變化，當光照射時阻值小，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過R2限流后，驅動三極管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將碳緊密附在瓷棒表面形成碳膜，然后加適當接頭切割，并在其表面涂上環(huán)氧樹脂密封保護而成的。其表面常涂以綠色保護漆。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作標志，R代表電阻器，T代表材料是碳膜。碳膜阻值標示方法主要采用色標法，即用不同顏色的帶或點在電阻器表面標出標稱阻值和允許偏差。國外電阻大部

5、分采用色標法。黑-0、棕T、紅-2、橙-3、黃-4、綠-5、藍-6、紫-7、灰-8、白-9、金-5%、銀-10%、無色-20%當電阻為四環(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、割螺紋可調整阻值，制成精密電阻器。脈沖負荷穩(wěn)定，對脈沖的適應性好。制作容易，生產成本低，價格便宜，但體積較大。應用范圍非常廣泛，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，是利用半導體和光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，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、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。光敏電阻原理圖原理：光敏電阻的工作原理是基于內光電效應。在半導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、碲化物等半導體。通常采用涂敷、噴涂、燒結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，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產生的電子一空穴對了半導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，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產生的電子一空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。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、光強的而變大，從而實現(xiàn)光電轉換。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。半導體的導電能力取決于半導體導帶內載流子數(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，受到適當波長的光線照射時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實現(xiàn)光電轉換。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，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，或對穩(wěn)定性和損耗要求不高的場合包括高頻在內。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，或對穩(wěn)定性和損耗要求不高的場合包括高頻在內。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，介質有電解液，涂層有極性，分正負，不可接錯。電容（Electriecapacity），由兩個金屬極，中間夾有絕緣材料（介質）構成。電解電容器廣泛應用于家用電器和各種電子產品中，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，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。鋁電解電容器的負電極由浸過電解質液（液態(tài)電解質）的薄紙/薄膜或電解質聚合物構成；鉭電解電容器的負電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質作為負電極（注意和電介質區(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。制造電解電容的設備也都是普通的工業(yè)設備，可以大規(guī)模生產，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行測試。其中，發(fā)射結和集電結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??；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撥至擋，量程開關撥到ADJ位置，把紅、黑表筆短接，調整調零旋鈕，使萬用表指針指示為零，然后將量程開關撥到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結的面積也較大。PN結較大，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，當電子與空穴復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結組成，也具有單向導電性。當給發(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結附近數(shù)微米內分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產生自發(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；通過調制通過的

19、電流強弱可以方便地調制發(fā)光的強弱。由于有這些特點，發(fā)光二極管在一些光電控制設備中用作光源，在許多電子設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

20、生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、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時基電路的電路結構和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R端接低電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。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試3.1焊接的好壞標準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，導線焊接時要預先鍍錫，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調試雙色閃光燈調試：當自己檢查過一遍后，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。自己要回過頭來認真檢查錯誤，只到達到預期的效果。如果兩個二極管交替閃爍，證明達到了實驗設計要求。雙色閃光燈調試圖光敏百靈鳥調試：當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，即達到了設計要求。如果沒有出現(xiàn)預期的效果，那就要回過頭仔細檢查錯誤。一直到達到設計要求為止。光敏百靈鳥調試圖第四章個人小結通過這次雙色閃光燈電路和光敏百靈鳥的設計，我收獲了很多。在此次電路設計中，我們投入了最大的熱情和精力，仔細