电子小制作.docx

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电子小制作

前言

此本《面包板实验电路》书，是配合我省2008年青少年电子技师认定活动（以下简称“认定活动”）新编的一本教材，也是我省自2001年开展“认定活动”以来编写的第三本同类书籍。

该书新编入了40个实验电路，每个电路配有简单的原理说明、原理图及装配示意图。

是一本非常适合刚起步的的中、小学生开展电子技术科普活动的好教材。

这本书与前两本不同点，是所有电路全部选择了集成电路为主要的元器件。

主要考虑是让同学们能跟上电子技术发展的步伐，学会运用电子新元件的能力，这对他们今后的成长会有所帮助。

书中实验1-20号电路是以555时基集成电路为主；实验21-30号电路是以CD-4069六“非”门集成电路为主；实验31-40号电路是以NE567（LM567）频率解码专用集成电路为主。

希望同学们通过实验，能提高识图能力，掌握集成电路的功能和运用，近而能大胆创新，争取在面包板上能开发出更新颖、更实用的电子电路。

面包板是一种插孔式试验电路板，具有免焊接、快捷、方便、省钱等优点。

不动用电烙铁，一套电子元器件可反复在面包板上搭载出千变万化的电子线路。

通过此活动载体的实践，可激发中小学生对电子科技强烈的求知欲望，使他们逐步掌握一定的电子技术技能，在后续的学习和工作道路上将具有较强的竞争实力和创新能力。

为保证活动健康，有序的进行，活动组委会办公室将统一供应本教材中的面包板电路套件。

有关“认定活动”的详细信息可浏览江苏省青少年科技中心网：

www.js5461.org中专题活动/电子技师栏目。

本教材由张元庆执笔，金明钧审稿。

由于编者水平有限，书中不当和疏漏之处在所难免，请广大教师和同学们在使用中多提宝贵意见。

江苏省青少年电子技师认定活动组委会

2008年1月

1.水位控制器………………2

2.光控电子鸟………………3

3.双音频门铃………………4

4.救护车音响电路…………4

5.警车音响电路……………5

6.声控延时灯………………6

7.声控楼梯灯………………6

8.红外线遥控延时灯………7

9.红外线遥控开关灯………7

10.光控频闪式警示灯………8

11.三极管好坏鉴别仪

（一）…9

12.三极管好坏鉴别仪

（二）…9

13.DC-DC升压输出电路……10

14.电子定时催眠器…………10

15.灵巧训练器………………11

16.摸鼻子游戏电路…………12

17.电子仿真蜡烛……………12

18.模拟自然风电路…………13

19.水开报警器………………14

20.触摸式百灵鸟……………15

21.开关电路…………………16

22.水满报警器………………17

23.光控双闪信号灯…………18

24.电容测试仪………………19

25.脉冲鉴别电路……………19

26.声控延时电路……………20

27.红外遥控延时电路………21

28.光控电子鸟

（一）………22

29.光控电子鸟

（二）………23

30.模拟救护车警笛声………24

31.电码练习器………………25

32.双音频振荡器……………26

33.频率检测仪………………27

34.温度控制器………………28

35.红外线自动开关…………29

36.红外射击游戏机…………30

37.抗干扰声控开关…………31

38.载波遥控发射电路………32

39.载波遥控接收电路………33

40.无线遥控电路……………34

附录1.555实验电路元件表…35

附录2.4069实验电路元件表…36

附录3.567实验电路元件表…37

555集成电路人们习惯称之为时基电路。

它是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组合集成电路。

它设计新颖，构思奇巧，在波形产生、变换、调制、定时、计量、检测等电路中被广泛运用。

因此，它备受专业设计人员和广大电子爱好者的青睐，在家用电子、医疗保健、节水节电、公共交通、声光报警、遥控遥测、微机接口等到处都有它的身影。

555封装形式及电路符号

管脚名称及功能：

1.地2.触发3.输出

4.复位5.控制电压

6.阀值电压7.放电

8.电源VDD

555等效功能电路图

555内部有两个电压比较器A1和A2、一个触发器、一个反向驱动器和一个放电三极管。

两个比较器分别被3个5K电阻设定在2/3和1/3VDD工作点上，当比较器A1同相输入端（6）脚电压高于反相输入端（5）脚电压时，R-S触发器才翻转；

当比较器A2反相输入端

（2）脚电压低于同相输入端1/3VDD时，R-S触发器便开始翻转。

为了进一步理解其电路功能，并灵活应用555集成电路，下面用面包板做个实验，实验电路图和插接示意图如下：

按插接示意图插好所有元件，接通4.5V电源，LED1亮，LED2不亮。

因为555②脚被电阻R1接在高电平，⑥脚被电阻R2接于低电平，③脚输出低电平，LED2不亮。

由于R-S触发器此时输出高电平，内部三极管（放电管）导通，因此接在⑦脚上的LED1发光。

当按一下K1时，给②脚输入一个低电平，比较器A2输出一个触发信号使触发器翻转，或非门2由高变低，经非门反向，③脚输出高电平，LED2亮。

由于R-S触发器此时输出低电平，内部三极管截止，LED1截止不亮。

在此期间，如果你再按K1，电路也不会翻转，保持原状。

当按一下K2时，给⑥脚输入一个高电平，比较器A1输出一个触发信号使或非门1输出信号，或非门2由低再次变高，经非门反向，③脚输出低电平，LED2不亮，电路又回到初始状态。

通过实验得出以下结论：

输出端③脚的电平取决于②、⑥脚的电位。

实验1水位控制器

水位控制器的电路原理图及插接示意图如附图所示。

图中555构成施密特触发器来完成水位控制功能。

工作原理如下：

附图中A、B、C是三个检测点。

当水位上升到A点时，水泵停机，水位低于B点时，水泵工作，自动给水池加水。

C点处于水池底部，它连接于电源VDD，当水位低于B点时，555②、⑥脚电压为0，③脚输出高电平，VT1导通，继电器吸合，水泵工作。

当水位到达B点时，C、B点在水的作用下被短路，使②、⑥脚电压等于R3/（R3+R2+R1）*VDD，等于1/2VDD（2.25V）。

此电压大于②脚（1/3）VDD，小于⑥脚（2/3）VDD，③脚维持高电平不变，继续加水。

当水位到达A点时，C、B、A三点被短路，使②、⑥脚电压等于R3/（R3+R2）*VDD，等于（3.6V）。

此电压大于⑥脚（2/3）VDD，③脚输出低电平，VT1截止，继电器断开，使水泵停止工作。

实验2光控电子鸟

本电路在不同的光照下，发出忽高忽低、变幻莫测的鸟叫声，非常有趣。

电路中IC1、R1、R2、C1等元件组成一个低频振荡器，产生连续脉冲信号，控制IC2、R3、RG、C2等元件组成的高频振荡器。

RG是光敏电阻，它的阻值会随照射光的强度而发生变化，当光照强时阻值变小，当光照弱时阻值变大。

利用光敏特性来改变振荡器频率。

连接好电路后，用手指在光敏电阻上晃动，根据手指晃动的快慢，发出多变的鸟叫声。

实验3双音频门铃

双音频可以发出“叮咚”两个不同频率的声音。

平时，555④脚是通过R1、C1接地，555处于复位状态，③脚输出低电平，扬声器无声。

当按下K1时，VDD通过VD1向C1充电，使555④脚很快呈现高电平，555开始振荡。

同时VDD通过VD2向R3、R4、C2振荡网络提供工作电压，此时R2与K1和VD2呈并联电路，R2阻值变小，555振荡频率变高，产生（叮）声。

当松开K1时，由于C1上电荷通过R1放电，使555④脚仍为高电平，555仍将维持振荡状态，此时由R2、R3、R4、C2等组成的网络使振荡频率变低，产生（咚）声。

随着C1逐步放电，直到555④脚为低电平时，555再次复位，停止振荡，扬声器无声。

实验4救护车音响电路

本电路由两片时基集成电路所组成。

IC1组成一个低频振荡器，IC2组成一个高频振荡器。

由于IC2振荡器的电压控制端⑤脚受控于IC1的低频方波。

当IC1输出为低电平时，IC2的振荡频率变低。

当IC1输出为高电平时，IC2的振荡频率变高。

因此，从扬声器中就发出“嘀-嘟，嘀-嘟”的声音。

改变R4、R5、C2的时间常数，IC2输出的音频就会发生相应变化。

实验5警车音响电路

在救护车音响电路的基础上稍加改动就会产生警车音响效果。

三极管VT1基极接在IC1②、⑥脚，这样C1上端就会形成一连串的锯齿波形，由VT1发射极加到IC2的⑤脚进行调制，调整RP1可调整发出（乌-哇，乌-哇）声的间隔时间，以达到比较逼真的警车声。

555单稳态电路工作原理

单稳态是一种临时或暂时现象，常用于延时或定时电路。

用555做定时器十分方便，它外接一个电阻和一个电容器便可。

当接通电源后，设②脚无触发信号时，555处于稳定状态，③脚输出低电平，内部触发器输出高电平，放电管VT1导通，电容器C上电压为0。

当给②脚输入一个负脉冲时，比较器A2输出高电平，触发器翻转输出低电平，放电管VT1截止，③脚输出高电平，此时为暂稳态。

在暂稳态期间，由于放电管VT1截止，电源经电阻向电容器充电，当电容器上电压达到2/3VDD时，比较器A1输出高电平，触发器再次翻转，输出高电平，放电管VT1再次导通，电容器C上电压被迅速放电，电路又恢复至稳态。

定时时间的长短决定于电阻和电容器的数值。

实验6声控延时灯

图中R1、R2、B、VT1等元件组成一个电压负反馈放大电路，将B接收到的声音信号进行放大。

R3、R4、VT2组成中间放大级，将VT1输出的信号再次进行放大，为555组成的单稳态电路提供负触发脉冲。

C1是两级放大器的耦合电容。

R5、C3是555的定时网络，C2为触发电容器。

改变R5、或C3数值，可改变定时时间的长短。

实验7光控楼梯灯

在白天自然光很强的情况下，如果楼道灯还亮着，那是一种极大的浪费。

本实验电路可解决这一问题，当自然光达到一定照度时，让声控功能无效。

电路原理是：

光敏电阻RG与R7组成一个分压电路。

当照度强时，RG阻值变小，555④脚电位变低，输出端③脚始终为0。

当照度弱时，RG阻值变大，555④脚电位变高，这时单稳态电路受555②脚负脉冲信号控制。

实验8红外线遥控延时灯

现代家庭一般都有红外遥控器，我们可利用现有的遥控器控制一个红外遥控延时灯。

图中H是一体化红外接收头，C1为滤波电容器，由于遥控器发出的是一串数字脉冲，因此经C1滤波后，得到一个负向脉冲使555单稳态电路工作。

一体化红外接收头

实验9红外线遥控开关灯

图中IC1、R1、C2等元件组成单稳态电路。

IC2、R3、R4、R5、C3等元件组成双稳态开关电路。

R3、R4连接在IC2②、⑥脚上，R5、C3连接在IC2输出端，并通过继电器触点与②、⑥脚相连。

当触点断开时，由于②、⑥脚均为1/2VDD，因此刚接通电源时，输出端具有随机性。

若③脚为高电平，则当继电器吸合一下时，C3上的充电电压被加到②、⑥脚上，因充电电压高于触发电平2/3VDD，使IC2复位，③脚转为低电平。

同时，因片内放电管导通，⑦脚为低电平，LED亮。

当继电器触点接通并断开后，不管C3通过R5向③脚放电是否放完，不影响电路的状态，③脚仍为低电平。

当再按一下遥控器，继电器再次吸合，因放完电的C3连接于②、⑥脚，使IC2置位，③脚为高电平，内部放电管截止，⑦脚为高电平，LED熄灭。

电路又处于另一种稳态。

实验10光控频闪式警示灯

光控频闪式警示灯由光控电路和频闪振荡器所组成。

常用于航海、高层建筑、高速公路等场所，提请有关人员安全行驶。

白天，光敏电阻阻值变小，④脚为低电平，频闪振荡器停振。

当天黑时，光敏电阻阻值变大，④脚为高电平，频闪振荡器开始振荡，LED一闪一闪发光，特别引人注目。

实验11三极管好坏鉴别仪

（一）

图中555、R1、C1构成多谐振荡器，555输出端③脚一路经R1为C1充放电，另一路经R3给VT1提供基极电压。

当③脚为高电平时，C1被充电，同时VT1导通。

当③脚为低电平时，C1经R1放电，同时VT1截止。

LED1、LED2、R5作为被测三极管C、b极电源电压,555的放电端⑦脚连接于被测管e极.设LED1为红色,LED2为绿色.当测量NPN型三极管时,红色发光管闪烁,说明管子是好的.若红绿发光管都不亮,说明c、e极间开路,或b、c或者b、e极短路或开路.当测量PNP型三极管时,绿色发光管闪烁,说明管子是好的,否则说明c、e极间开路,或b、c或者b、e极短路或开路.

实验12三极管好坏鉴别仪

（二）

图中555、R1、R2、C1等元件组成音频振荡器.R3、RP为待测管的偏流电阻.调节RP可使声音变大或变小.插上NPN型待测管若无声,说明管子是坏的.调节RP声音变化不大,说明β值低.调节RP声音大,说明β值高.若测PNP型三极管,将R3连正极一端改接于电源地.原C点插e,原e点插c.

实验13DC-DC升压输出电路

本电路可以实现直流升压输出,而且不需要变压器.图中555和R1、R2、C1等元件组成多谐振荡器,按图中所示元件插接,振荡频率约8KHz左右,经VD1、VD2倍压整流输出.假如VDD是4.5V,则输出电压约9V,根据负载大小而有所变化.

实验14电子定时催眠器

图中IC1、R2、RP1、C1等元件组成单稳态定时电路,K1为定时启动按钮.当按一下K1时,IC1置位,③脚输出高电平,计时开始,定时时间大约20分钟到40分钟.③脚输出的高电平使IC2开始工作,调节RP2使IC2振荡频率在0.4-10Hz范围内,产生类似雨滴声效果,摧人入睡.当IC1定时时间到,③脚输出低电平,IC2失电,自动关闭.若需要更长的定时时间,可加大R2阻值.

实验15灵巧训练器

本训练器中由IC1、R1、C1等元件组成定时电路.IC2、R2、R3、C2等元件组成音频振荡电路.游戏时若金属环碰到S形金属体则会发出声响,说明游戏失败.若在规定的时间内,手持套环经过S状金属体能从上到下,再由下到上,且扬声器不发声,说明游戏成功.按K1键游戏开始,红灯亮表示游戏时间到.

实验16摸鼻子游戏电路

摸鼻子游戏电路包括单稳态触发器和音乐集成电路，用于触摸游戏，当摸到金属片“鼻子”时，自动演奏一首乐曲。

图中555、R1、C1等元件组成单稳触发电路，平时电路处于待触发状态，③脚输出低电平。

当人体触及“鼻子”时，555进入暂稳态，③脚输出高电平，触发音乐集成电路工作。

由于音乐集成电路工作电压为3V，因此，电路中用VD1、VD2进行降压，使音乐集成电路工作电压约3V左右，若音乐集成电路为负触发形式，则应加三极管反向处理。

实验17电子仿真蜡烛

电子仿真蜡烛由光控电路、声控电路、音乐集成电路及集成闪光二极管等组成。

用于祝贺生日，伴随生日蜡烛的点燃、奏乐或吹熄，使生日气氛浓烈。

光控电路由RG、R1、R2、VT1等元件组成。

无光照时，RG呈高阻值，VT1截止，555②脚为高电平，③脚输出低电平，VT3截止，集成闪光二极管及音乐集成电路不工作。

当用火柴点燃蜡烛时，火光使RG阻值变小，VT1导通，②脚被触发使555翻转，③脚输出高电平，使VT3导通，集成闪光二极管开始闪烁，同时③脚输出的高电平经C2触发音乐集成电路工作，发出“生日歌”音乐。

当需要吹熄蜡烛时，蜂鸣器B接收到气息，经VT2放大，使555⑥脚电压变高又一次产生翻转，③脚输出低电平，VT3截止，集成闪光二极管及音乐集成电路停止工作。

实验18模拟自然风电路

自然风给人一种时有时无，忽强忽弱的感觉。

本电路可产生类似于自然风的效果。

图中R1、R2、VD1、VD2、C1等元件与555组成一个窄脉冲振荡器。

刚接通电源时，C1上电压为0，相当于②、⑥脚接地，③脚输出高电平并经VD3向C2充电，同时VT1导通，小电机转动。

由于充电回路中阻值小，充电回路由R1、VD1向C1充电，C1上电压很快上升到⑥脚触发电平值，555产生翻转，③脚输出低电平，此时C2上的电压将维持VT1一段工作时间，当C2上电压放电完毕，VT1截止，由于风扇的惯性作用仍然在旋转，风力逐步减弱。

当③脚为低电平时，555内部放电管导通，此时C1上电压经R2、VD2经⑦脚放电，当放电到低于1/3电源电压时，555又产生翻转，③脚输出高电平。

周而复始，给人一种自然风的感觉。

实验19水开报警器

水开报警器由温度控制电路、低频振荡电路和高频振荡电路等三部分组成。

RP、RT和VT1组成温度控制电路。

由IC1、R2、R3、C1组成的低频振荡电路，其强制复位端④脚受VT1控制。

IC2、R4、R5、C2等组成的高频震荡器，其强制复位端④脚受IC1控制。

当水温达到一定温度时，RT阻值变小，VT1截止，IC1④脚为高电平，IC1开始振荡，输出低频脉冲，调制IC2组成的高频振荡器工作，发出滴-滴声。

实验20触摸式百灵鸟

触摸式百灵鸟由触摸延时电路和互补振荡器所组成。

555、R1、C1、C2等元件组成触摸延时电路。

当触摸C2时，555③脚输出高电平，使VT1导通，为互补振荡器提供工作电源。

VT2、VT3直接耦合，R3、R4是VT2偏置电阻，扬声器是VT3负载。

由于C3连接在VT3输出端和VT2输入端，这样便形成了正反馈，电路就会自激振荡。

加上电感器L和电容器C4的充放电作用，使百灵鸟叫声更加动听。

改变R3或C3的数值，可改变鸟叫声频率。

CD-4069是一种六“非”门集成电路。

“非”门是指这个门电路的输入与输出关系是相反的。

在数字电路中一般有高、低电平两种状态，即“1”和“0”。

当输入端为“1”时，输出端为“0”，反之则相反。

逻辑符号和内部结构如附图所示。

实验二十一开关电路

图中F1、F2、R1组成触发电路，当接通电源时，由于电容器C不能突变，F3输入为低电平，输出为高电平。

当按一下开关时，F3的高电平使F1、F2翻转，F2输出高电平，经R2对C充电，同时经R3使VT导通，LED亮。

由于C的作用，这时F3输出低电平。

当再次按一下开关时，F1、F2再次翻转，F2输出低电平，VT截止，LED熄灭，这时C经过R2放电，F3输入端又变成低电平，输出端则为高电平。

每按一次开关，电路就产生一次翻转，使LED产生亮或灭的变化。

实验二十二水满报警器

本水满报警器特别适合给盲人使用。

盲人在倒水时因看不见，水满溢出会烫到手。

水满报警器的原理是：

F1、F2组成水位检测控制电路，F5、F6、R2、C1等组成低频振荡器，调制由F3、F4、R3、C2等组成的高频振荡器工作，以产生“滴、滴”叫声。

正常时，F1被R1接地，F2输出低电平，VD1导通，两个振荡器均不工作。

由于水的导电作用，当水上升到A、B触点时，F1输入端为高电平使F2输出也变高，VD1反向截止，低频、高频振荡器便同时工作，发出报警声。

实验二十三光控双闪信号灯

将水满报警器电路改变一下就可组成双闪信号灯。

由R1、RG、F1、F2组成光控电路。

白天，光敏电阻受光照影响阻值变小，使F1输入端为低电平，F2输出低电平。

VD1导通，两个低频振荡器不工作。

夜晚，光敏电阻阻值变大，使F1输入端电压增高，F2输出高电平，VD1反向截止。

这时F5、F6、R2、C1等组成的低频振荡器开始工作，产生宽脉冲，当F5输出高电平时，F3、F4、R3、C2等组成的低频振荡器工作，使VT1两次导通，LED闪烁两次。

当F5输出低电平时，由F3、F4、R3、C2等组成的低频振荡器停振，使VT1截止，LED不亮。

实验二十四电容测试仪

由非门F1、F2、R1、C1组成音频振荡器，F3作为缓冲器。

当插上被测电容Cx后，观察万用表指针偏转角度的大小，即可知道Cx的电容量。

测量方法是：

万用表置于0.5mA挡，用一个已知数值的电容器，（例如4700pF）进行测量，若指针为满度偏转，拔下已知电容插上Cx，若指针为满度偏转，则该电容器为4700pF。

对其它数值的被测电容器，均可用上述方法进行测量比较。

如果没有万用表，亦可用蜂鸣器来检验电容器的好坏，蜂鸣器响说明电容器是好的，蜂鸣器不响，说明此电容开路。

实验二十五脉冲鉴别电路

图中F1、F2、F3等元件组成连续短脉冲鉴别器，也就是当开关K短促连续按若干次时，LED1绿色发光管亮。

F4、F5、F6等元件组成宽脉冲鉴别器，就是当开关按下时间长一些，松开时间短一些，经过若干次后LED2红色发光管亮。

运用这种电路，仅用一个开关可控制两个被控对象。

如果将开关换成三极管，再加上接收放大电路即可实现无线遥控。

实验二十六声控延时电路

图中蜂鸣器接收到的声音信号经F1、F2、F3组成的三级放大电路进行放大。

放大后的信号经VD1、VD2倍压整流，在电阻R4上产生正电压，正电压经过F6反向后触发F5、F4组成的触发电路。

延时时间的长短由R5或C3的数值决定。

正常时F6输出高电平，VD3反向截止，R5对C3充电，使F5输入端为高电平，此时F4输出高电平，VT1截止，LED不亮。

当接收到声音信号时，R4上端为正，F6输出低电平，VD3导通，C3经VD3迅速放电，此时F4输入端变低电平，F5输出低电平，VT1导通。

LED发光。

当R4上正电压消失后，F6复原输出高电平，VD3截止，R5对C3再次充电，当C3上电压上升到一定的数值，F5、F4反向输出高电平，VT1截止，延时过程结束。

实验二十七红外遥控延时电路

如果将蜂鸣器换成一体化红外接收头，即可实现红外遥控延时功能。

电路原理同上一例，原理图及插接示意图如下：

实验二十八光控电子鸟

（一）

由R1、RG、F1、组成光控电路。

白天，光敏电阻受光照影响阻值变小，使F1输入端为低电平，输出端为高电平，VD1截止，F2、F3组成的低频振荡器工作，当F3输出为高电平时，F4、F5组成的高频振荡器工作，发出鸟叫声。

当F3输出为低电平时，F4、F5组成的高频振荡器停止工作。

夜晚，光敏电阻阻值变大，使F1输入端电压增高，F1输出低电平，VD1导通。

高频、低频振荡器均不工作，不发出鸟叫声。

实验二十九光控电子鸟

（二）

本电路设有两个低频振荡器，控制由VT2、VT3等组成的互补振荡器工作，使鸟叫声更加逼真。

低频振荡器的原理与上一例基本相似。

互补振荡器的工作原理是：

当F4输出高电平时，VT1导通，为互补振荡器提供工作电源。

VT3、VT2组成复合放大电路，由于C4一端接在复合放大电路输出端，另一端接在复合放大电路输入端，这样就构成了正反馈产生自激振荡。

振荡频率与R5、C4的数值有关，间隙时间则与R6、C3有关。

当F4输出低电平时，VT1截止，互补振荡器无工作电源而停止。

实验三十模拟救护车警笛声

图中F1、F2、R1、C1组成超低频振荡器，产生宽脉冲。

F3、F4、R2、C2等组成高频振荡器，产生“嘀—”声。

F5、F6、R3、C3等组成中频振荡器，产生“嘟—”声。

VD1~VD4是隔离二极管。

当F2输出端为高电平时，高频振荡器工作，发出“嘀—”声。

当F1输出端输出高电平时，高频振荡器停止，中频振荡器工作，发出“嘟—”声。

由于F1、F2始终在交替工作，因此从扬声器便发出连续的“嘀—，嘟—”声。

NE567（LM567）是频率解码专用集成电路。

它采用8脚双列直插式封装，其中①脚接同步检波输出滤波电容器，②脚接相位检波输出滤波电容器，③脚为信号输入端，④脚接电源正极，⑤、⑥脚接控制内部振荡器的阻