检测与变换课程设计报告.docx

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检测与变换课程设计报告

苏州市职业大学

课程设计说明书

名称双色闪光灯及光敏蜂鸣器

时间2011.12.12-2011.12.16共1周

院　系电子信息工程系

班级10电气班

姓名

学号

系主任

教研室主任

指导教师

第一章绪论

1.1电路简略介绍

1.1.1双色闪光灯

本电路可以有很多变通应用，例如：

LED可以是串，并联的多只发光二极管，适当减小R4,R5的阻值，就可以组成闪烁与彩灯链；还可以自制成青少年假性近视预防治疗：

将两管放置在一个长0.5m长的纸筒里，LED1放置在纸筒最里面，LED2放置在纸筒中间，单眼从纸筒端向里看，眼睛注视这灯的闪烁，可以有效调节眼肌，每天使用10分钟，可以预防和治疗青少年的假性近视。

1.1.2光敏百灵鸟

如果手拿实验电路板移动，扬声器就会随这移动时光照强度的变化，发出多变的鸣叫，如果将本电路放置在霓虹灯前，则扬声器就会随着光线强度变化无穷的音色。

1.2.1双色闪光灯电路及其原理

图1双色闪光灯原理图

本电路可以实现红、绿两只发光二极管交替闪烁，电路刚接通瞬间，由于电容C1还不及充电，因此555的2脚为低电平，输出端的3脚为高电平，发光二极管LED1截止，不点亮，LED2两端加有正向电压点亮。

随着电源VCC经过R1、R3对C1充电，C1两端电压逐渐升高，当达到2/3VCC的阀值电平时，555的3脚翻转,输出低电平，从而使LED1点亮、LED2熄灭。

此时，C1通过R3和555内部的放电管放电，当C1放电至1/3Vcc触发电平时，555的3脚再次翻转，LED1熄灭，LED2重新点亮。

因此，红绿两只发光二极管就这样轮流导通与截止，闪烁不停。

改变R1和C1可以改变LED的频率。

1.2.2光敏百灵鸟电路及其原理

图2光敏百灵鸟原理图

电路中，555和R1、RG1、C1等组成多谐振荡器，光敏电阻RG1是利用光致导电的特性，它的阻值会随照射光的强度而变化，当光照射时阻值小，光照弱时阻值大。

本电路利用这一光敏特性，来改变振荡器的充放电的时间的常数，从而改变多谐振荡器的频率，本电路的振荡频率为：

f=1.44（R1+RG1）C1，555输出的可变频率信号经过R2限流后，驱动三极管VT1带动扬声器发出多变的鸣叫声。

第二章元器件介绍以及测试

2.1电阻的测试

2.1.1碳膜电阻

碳膜电阻器是膜式电阻器（FilmResistors）中的一种。

它是采用高温真空镀膜技术将碳紧密附在瓷棒表面形成碳膜，然后加适当接头切割，并在其表面涂上环氧树脂密封保护而成的。

其表面常涂以绿色保护漆。

碳膜的厚度决定阻值的大小，通常用控制膜的厚度和刻槽来控制电阻器。

碳膜电阻器常用符号RT作标志，R代表电阻器，T代表材料是碳膜，例如，一只电子枪外壳上标有RT47kI的字样，就表示这是一只阻值为47kΩ，允许偏差为±5%的碳膜电阻器。

碳膜电阻器的阻值范围为1Ω~10MΩ。

额定功率有0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、5W、10W等。

阻值标示方法：

色标法：

用不同颜色的带或点在电阻器表面标出标称阻值和允许偏差。

国外电阻大部分采用色标法。

黑-0、棕-1、红-2、橙-3、黄-4、绿-5、蓝-6、紫-7、灰-8、白-9、金-±5%、银-±10%、无色-±20%当电阻为四环时，最后一环必为金色或银色，前两位为有效数字，第三位为乘方数，第四位为偏差。

当电阻为五环时，最后一环与前面四环距离较大。

前三位为有效数字，第四位为乘方数，第五位为偏差。

2.1.2光敏电阻

定义：

电阻值随入射光强弱变化而明显变化的光敏元件。

光敏电阻器简介：

光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器。

主要用于光的测量、光的控制、和光电转换。

如图：

光敏电阻器都制成薄片结构，以便能吸收更多的光能。

该类电阻器的特点是入射光越强，电阻值就越小，入射光越弱，电阻值就越大。

如声控灯中采用了光敏电阻器座为白天控制灯光的装置。

光敏电阻的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。

用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。

通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。

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—空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。

在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换。

光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也加交流电压。

半导体导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。

2.2电容的测试

测量电容器时用电阻档，电容量越大所选量和越小，有充放电能力初步判断是好的，再测量一下反向测量一下电阻越大越好，在路测量要先放电，以免损坏电表。

2.2.1陶瓷电容

用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。

它又分高频瓷介和低频瓷介两种。

具有小的正电容温度系数的电容器，用于高稳定振荡回路中，作为回路电容器及垫整电容器。

低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用，或对稳定性和损耗要求不高的场合（包括高频在内）。

这种电容器不宜使用在脉冲电路中，因为它们易于被脉冲电压击穿。

分类：

它又分高频瓷介和低频瓷介两种。

具有小的正电容温度系数的电容器，用于高稳定振荡回路中，作为回路电容器及垫整电容器。

低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用，或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。

这种电容器不宜使用在脉冲电路中，因为它们易于被脉冲电压击穿。

优缺点：

优点：

稳定，绝缘性好，耐高压。

缺点：

容量比较小。

2.2.2电解电容

电解电容是电容的一种介质有电解液涂层有极性，分正负不可接错。

电容由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。

原理：

电解电容器通常是由金属箔（铝/钽）作为正电极，金属箔的绝缘氧化层（氧化铝/钽五氧化物）作为电介质，电解电容器以其正电极的不同分为铝电解电容器和钽电解电容器。

铝电解电容器的负电极由浸过电解质液（液态电解质）的薄纸/薄膜或电解质聚合物构成；钽电解电容器的负电极通常采用二氧化锰。

由于均以电解质作为负电极（注意和电介质区分），电解电容器因而得名。

电解电容器特点：

（1）：

单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容大几十到数百倍。

（2）：

额定的容量可以做到非常大，可以轻易做到几万μf甚至几f（但不能和双电层电容比）。

（3）：

价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。

制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。

2.3三极管的测试

判定基极：

用万用表R×100或R×1k挡测量三极管三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。

当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。

这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。

黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测三极管为PNP型管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管。

判定集电极c和发射极e：

（以PNP为例）将万用表置于R×100或R×1K挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。

在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极。

判别高频管与低频管：

高频管的截止频率大于3MHz，而低频管的截止频率则小于3MHz，一般情况下，二者是不能互换的。

在路电压检测判断法：

在实际应用中、小功率三极管多直接焊接在印刷电路板上，由于元件的安装密度大，拆卸比较麻烦，所以在检测时常常通过用万用表直流电压挡，去测量被测三极管各引脚的电压值，来推断其工作是否正常，进而判断其好坏。

2.4发光二极管

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。

当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。

不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。

当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。

常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

发光二极管的反向击穿电压约5伏。

它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流

2.5555芯片

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器

556/7556。

555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

555内部结构及原理：

555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3，C2的反相输入端的电压为VCC/3。

若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。

第三章制作与调试

3.1双色闪光的制作与调试

操作步骤：

1、配齐元件和其他附件，并对元件进行检测；

2、根据电路图合理安排元件安装位置和走线。

工艺要求；

3、安装元件，检查无误后下焊。

工艺要求；

4、按图接线。

调试：

当自己检查过一遍后，接通电源，然后观察两个二极管的闪烁情况，如果没有看到两个二极管交替闪烁，说明出错。

自己要回过头来认真检查错误，只到达到预期的效果。

如果两个二极管交替闪烁，证明达到了实验设计要求。

3.2光敏百灵鸟的制作与调试

操作步骤：

1、配齐元件和其他附件，并对元件进行检测；

2、根据电路图合理安排元件安装位置和走线。

工艺要求；

3、安装元件，检查无误后下焊。

工艺要求；

4、按图接线。

调试：

当用手或用其他不透光物体遮挡光敏电阻，随着光敏电阻所受光多少，蜂鸣器发出不同频率的声音，像鸟的叫声，即达到了设计要求。

如果没有出现预期的效果，那就要回过头仔细检查错误。

一直到达到设计要求为止。

第四章个人小结

本次自动检测与转换技术课程设计要做的是双色闪光灯和光敏百灵鸟。

一开始，看到发下来的元器件，再结合我们学过的知识，所以不一会我们就搞懂了其中的原理。

接下来就是布线和焊接，其实布线并没有想象中的那么简单，布线图的设计，由于原理图的线有很多交叉的地方，所以只有自己先设计布线图，才能够顺利的焊接。

在设计双色闪光灯布线图时画了很多次布线图，才最终确定了布线图。

设计光敏百灵鸟时就很快的设计好了。

在焊接过程中就是比较顺利的把两块板子焊接好了。

调试的时候，我很幸运，两个板子都一次性成功了。

我感到很满意。

经过这次课程设计，不仅加深了我对所学理论只是的理解，培养我更好地将所学的理论应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，独自解决困难的能力。

这个过程中，我们花费了大量的时间和精力，最重要的是懂得合作精神的重要性，学会了与他人合作，不会的东西大家一起把它解决掉。

参考文献

1、梁森王侃夫黄杭美《自动检测与转换技术》北京机械工业出版社2005

2、杨志忠《数字电子技术》第二版北京高等教育出版社2003

3、网络搜索资源