眨眼雙音門鈴設(shè)計說明書

1、目 錄【摘 要】10第一章 前 言12第二章 工作原理132.1門鈴電路工作原理132.2眨眼電路工作原理142.3眨眼雙音門鈴電路整體工作原理15第三章 元件及測試183.1元件清單183.1.2 電容213.1.3 電阻223.1.4二極管233.1.5 變壓器253.1.6 喇叭263.2 測試263.2.1電阻的測量273.2.2電容的測量273.2.3二極管的測量273.2.4變壓器的測量28第四章 電路各功能模塊294.1 直流5v電源294.1.1整流橋294.1.2 7805穩(wěn)壓器314.2 多諧振蕩器32第五章 系統(tǒng)調(diào)試33第六章 制作電路板3461 protel 99se簡

2、介3462 繪制電路原理圖3463 制作pcb板35第七章 結(jié)束語377.1論文總結(jié)377.2工作展望37參考文獻(xiàn)38致謝39眨眼雙音門鈴【摘 要】眨眼雙音門鈴是一種很有發(fā)展前途的電子產(chǎn)品，它是利用模擬數(shù)字混合集成電路555定時器的工作原理，組成多諧震蕩器，通過改變輸出方波的頻率來實現(xiàn)雙音功能，又通過另一個555多諧震蕩器控制兩個發(fā)光二極管輪流發(fā)光實現(xiàn)眨眼功能，最后通過一個開關(guān)來同時實現(xiàn)眨眼雙音功能。門鈴這玩意在中國古代較少聽說，有錢的大戶人家是在大門上裝有裝飾性的門環(huán)，叫門的人可用門環(huán)拍擊環(huán)下的門釘發(fā)出較大的響聲，有現(xiàn)代“門鈴”的作用。門鈴在外國電影的古代片中常有出現(xiàn)，也多是有錢的人戶在門前

3、吊著一只碩大的青銅手柄。馬車夫?qū)⒖腿怂偷介T前的時候，會順便拉拉它牽動里面的鈴當(dāng)以示來人。現(xiàn)在“門鈴”不再是有錢人家的專項，“門鈴”已在平民百姓人家廣泛普遍應(yīng)用。各式 各樣的“門鈴”比比皆是。該設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，電路設(shè)計巧妙，既運用了模擬電路的知識，也用到了數(shù)字電路的基本知識，是模擬與數(shù)字的有機結(jié)合?！娟P(guān)鍵詞】 555定時器工作原理 門鈴 眨眼雙音blink two-tone doorbellabstract: blink two-tone doorbell is a promising electronic products, it is the use of analog and digital

4、 hybrid integrated circuit 555 timer works, composed of multi-harmonic oscillator, by changing the frequency of the output square wave to achieve the two-tone function, harmonic oscillator by another more than 555 control two leds blink alternately light-emitting function to achieve, and finally thr

5、ough a switch to two-tone functions while achieving blink. doorbell this thing less heard in ancient china, large families are rich with decorative door knocker, knocker jiao men who can slap the doornail, central, loud sound, there are modern bell role . bell in the ancient tablets foreign films of

6、ten appear, but also more is that the rich farmers hanging in front of a huge bronze handle. coachman, when the guest to the door, pulling it will affect the way inside the bell to indicate when the messenger. now doorbell is no longer a wealthy family special, bell has been widely and generally peo

7、ple in civilian applications. all kinds of bell everywhere.the design is compact, clever circuit design, analog circuits using only the knowledge, but also use the basic knowledge of digital circuits is the combination of analog and digital. key words : blink 555 timer works doorbell blink two-tone第

8、一章 前 言隨著社會的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的電子產(chǎn)品走進(jìn)了千家萬戶，電子門鈴就是一個很好的例子。為了適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展的需要，更好的鍛煉自己，根據(jù)學(xué)校的指示在臨畢業(yè)之即，做了這次畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是高職教學(xué)過程中一個十分重要的環(huán)節(jié)。是鍛煉學(xué)生運用所學(xué)知識正確分析和解決實際問題的一個重要方面，也是高職培養(yǎng)應(yīng)用型專門人才的要求。我們本著一切從實際出發(fā)的方針，嚴(yán)肅認(rèn)真，獨立思考，自己動手、實事求是的態(tài)度完成設(shè)計。我們注重理論與實踐相結(jié)合，在指導(dǎo)老師的大力幫助下運用了自己所學(xué)做了這次設(shè)計。這次設(shè)計充分體現(xiàn)了學(xué)院“修德強能、嚴(yán)禁精細(xì)、經(jīng)世致用”的思想。本設(shè)計包括3個重要部分。第一部分主要是

9、電源，包括整流、濾波、穩(wěn)壓三個過程。第二部分主要是門鈴電路，包括輸出方波、改變波頻、開關(guān)設(shè)計等。第三部分主要是眨眼電路，包括輸出高低電平、開關(guān)控制、輪流眨眼等。其中開關(guān)控制部分是通過一個開關(guān)來實現(xiàn)的。本論文以培養(yǎng)我們的綜合設(shè)計為目的，在內(nèi)容的安排上突出了基本理論、元件功能、功能模塊、測試四個基本點。555定時器是一種數(shù)字電路與模擬電路相結(jié)合的中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等，因而廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。眨眼雙音門鈴在設(shè)計上注重了節(jié)能，低成本、小巧、美觀、便于安裝等特點，適合普及。眨眼雙音門鈴采用以555多諧振蕩器為主

10、要部件，電壓穩(wěn)定在5v，工作時電流在2-3ma之間，非常節(jié)能。由于設(shè)計巧妙，如果加以集成，成本將會更加低廉。由于以上幾點優(yōu)點，使得本設(shè)計可以廣泛普及。第 3 頁 共 27 頁第二章 工作原理2.1門鈴電路工作原理 在設(shè)計中用到的原理及電路圖在本張將做介紹。圖 2.1 雙音電子門鈴電路由555 電路組成的叮咚門鈴電路的組成上可見，該電路是一個由555 電路組成的音頻振蕩器，它的工作狀態(tài)受腳的控制。靜態(tài)時，電源通過r2 、r3 及r4 向c2 充電， c2 上端電壓接近電源電壓。但因腳懸空，電壓接近ov ，使電路處于復(fù)位狀態(tài)，振蕩電路不能工作。按下按鈕s1 后，電路被接通，電源通過d2向cl迅速充

11、電，使腳電壓很快升高，當(dāng)電壓大于o.7v 時電路起振。電容c2 通過r4 經(jīng)腳放電，當(dāng)c2 放電使其上端電壓低于vcc /3 時，555電路的腳輸出高電平使揚聲器發(fā)出叮的聲響。在按下s1前，由于555電路腳的復(fù)位作用，腳輸出低電平。在按下s1后，由于cl 被充電后電壓升高，腳的復(fù)位狀態(tài)被解除，但因、腳電壓在按下s1前已高于2vdd /3 ，這就使腳仍然保持低電平輸出狀態(tài)。當(dāng)松開按鈕s1后，電源經(jīng)r2 ，r3及r4 再次向c2 充電，當(dāng)充電使c2 上端電壓達(dá)到2vcc /3 時， 555 電路的腳突然變?yōu)榈碗娖?，揚聲器發(fā)出一聲咚。在c2 開始充電的同時，電容cl 經(jīng)rl 放電，當(dāng)放電使cl 上端

12、電壓低于o.7v 后， 555電路復(fù)位，電路恢復(fù)靜態(tài)。由于cl 的放電時間常數(shù)大于c2 的充電時間常數(shù)，所以不會發(fā)生在電路發(fā)出咚聲之前使電路進(jìn)入復(fù)位的工作狀態(tài)。由上述分析可知，要達(dá)到預(yù)想的叮咚聲效果，電路中各部分的時間協(xié)調(diào)是關(guān)鍵。其中主要的就是r2 ，r3 , r4 和c2 數(shù)值的選擇，在實際制作中需要通過實驗來確定。雙音電子門鈴以555為核心組成多諧振蕩器，推動喇叭。實際上555電路是一個可控電壓振蕩器，當(dāng)按下an按鈕后，c1,c2分別充電。555起振，振蕩頻率f1=1044/（r3+r4）c2,當(dāng)松開s1后，振蕩頻率f2=1.44/(r2+r3+2r4)c2,圖示參數(shù)的對應(yīng)頻率，前者約為7

13、50hz，后者約為500hz,同時，由于c1通過r1指數(shù)放電，并加到555的控制端4腳，改變基片內(nèi)部的基準(zhǔn)比較電壓，因而松開s1后，門鈴實際上發(fā)出的變調(diào)的音響，直至c1上的電壓放完。2.2眨眼電路工作原理如圖 2.2所示,555和r1、r2、c組成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。f=1.44/（r1+2r2）c1,圖示參數(shù)的振蕩頻率約在1hz左右，占空比為50%。它輸出的高、底電平方波驅(qū)動led1、led2，使之輪流“眨眼”發(fā)光。r3、r4為限流保護電阻。圖 2.2 眨眼電路接通電源后，555起振，當(dāng)3腳輸出為高電平時，由于led1正極與電源相連相當(dāng)于高電平，負(fù)極通過r3與 555多諧振蕩器的3引腳相連le

14、d1不發(fā)光。led2的正極相當(dāng)于高電平，負(fù)極與地相接，所以led2先發(fā)光。當(dāng)3腳輸出為低電平時，由于led1正極與電源相連相當(dāng)于高電平，負(fù)極通過r3與 3腳相連相當(dāng)于低電平，led1發(fā)光。而led2的正極相當(dāng)于低電平，負(fù)極與地相接，所以led2不發(fā)光。從而實現(xiàn)了電路的輪流眨眼功能。2.3眨眼雙音門鈴電路整體工作原理如圖 2.3 所示，是將上面的兩個電路和電源組合在一起的電路。電源部分:使用變壓器將220v交流電壓將高電壓轉(zhuǎn)化為可用交流底電壓(11v)。然后整流將正弦信號轉(zhuǎn)換為只有正半周的信號， 可以是全波整流，也可以是半波整流，最典型的是橋式全波整流，需四只二極管。此外，也有專門的整流橋集成電

15、路，為了方便我們使用整流橋。整流的作用主要是將正弦信號變成脈動的信號，這樣就有的直流分量了（這時的信號可以認(rèn)為是交流信號和直流信號的疊加）。連接濾波電容, 將既有直流成分又有交流成分的脈動信號中的交流信號濾掉就可以了。加一個電容，電容越大，濾波效果越好。將穩(wěn)壓器（7805）的正極與整流橋的輸出端連接，負(fù)極輸出，接地斷連接負(fù)極 ，穩(wěn)壓器串聯(lián)個電阻就行,則輸出為5v直流電。附：電源部分將在以后章節(jié)重點介紹。在電路的設(shè)計中能否通過一個開關(guān)來控制整個電路是整個設(shè)計的關(guān)鍵所在。 眨眼電路和雙音電路為能實現(xiàn)同步和有同一開關(guān)控制,使用電容控制兩電路中的 555定時器的第4腳,當(dāng)電源開關(guān)s1按下后,眨眼電路和

16、雙音電路同時工作,同時雙音電路中的一電阻短路,發(fā)出同一頻率的聲音,眨眼電路兩個發(fā)光二極管輪流閃爍。當(dāng)s1松開后,控制第4腳的電容放電為倆個555定時器的第4腳提供高電平使倆電路能繼續(xù)工作,直到電容放電結(jié)束。眨眼電路中發(fā)光二極管將繼續(xù)輪流閃爍,雙音電路中由于充電回路改變,則發(fā)出聲音的頻率將改變,頻率變底,隨著電容的放點,其電壓將逐漸變底,直至聲音消失.于是此電路實現(xiàn)了雙音與眨眼同步,同時全部電路也實現(xiàn)了同一按扭的控制。圖 2.3 眨眼雙音門鈴電路第三章 元件及測試3.1元件清單 眨眼雙音門鈴所用的元件主要有：555定時器，電阻，電容，晶體二極管，發(fā)光二極管，變壓器，喇叭，保險管等。3.1.1 5

17、55定時器555定時器是一種電路結(jié)構(gòu)簡單、使用方法靈活、用途廣泛的多功能電路。只要外部陪接少數(shù)幾個阻容元件便可組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路。555定時器的電源電壓范圍寬，雙極性555定時器為516v，cmos 555定時器為318v。可以提供與ttl及cmos數(shù)字電路兼容的接口電平。555定時器還可輸出一定的功率，可驅(qū)動微電機、指示燈、揚聲器等。它在脈沖波形的產(chǎn)生與變換、儀器與儀表、測量與控制、家用電器與電子玩具等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 圖3.1 555定時器它的各個引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端vss或接地，一般情況下接地。第 16 頁 共 27 頁8腳：外接電源vcc，

18、雙極型時基電路vcc的范圍是4.5 16v，cmos型時基電路vcc的范圍為3 18v。一般用5v。3腳：輸出端vo2腳：低觸發(fā)端6腳：th高觸發(fā)端4腳：是直接清零端。當(dāng)端接低電平，則時基電路不工作，此時不論、th處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。5腳：vc為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時，應(yīng)將該端串入一只0.01f電容接地，以防引入干擾。7腳：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。555定時器的功能表 由圖3.1不難證明表3.2的正確性，表中第一行說明555定時器的清零作用。4腳加入低電平，將對rs觸發(fā)器直接

19、置“0”。接在它上的三極管起跟隨緩沖作用。表3.2 555定時器電路框圖清零端高觸發(fā)端th低觸發(fā)端qn+1放電管t功能00導(dǎo)通直接清零10導(dǎo)通置011截止置11qn不變保持圖3.3 555定時器電路框圖當(dāng)th高觸發(fā)端6腳加入的電平大于2/3vcc，tl低觸發(fā)端2腳的電平大于時，比較器a1輸出高電平，比較器a2輸出低電平，觸發(fā)器置“0”，放電管飽和，7腳為低電平。當(dāng)th高觸發(fā)端加入的電平小于2/3vcc，tl低觸發(fā)端的電平大于1/3vcc時，比較器a1輸出低電平，比較器a2輸出低電平，觸發(fā)器狀態(tài)不變，仍維持前一行的電路狀態(tài)，輸出低電平，放電管飽和，7腳為低電平。 當(dāng)th高觸發(fā)端6腳加入的電平小于

20、2/3vcc，tl低觸發(fā)端的電平小于2/3vcc時，比較器a1輸出低電平，比較器a2輸出高電平，觸發(fā)器置“1”，輸出高電平，放電管截止，7腳為高電平。因7腳為集電極開路輸出，所以工作時應(yīng)有外接上拉電阻，故7腳為高電平。當(dāng)從功能表的最后一行向倒數(shù)第二行變化時，電路的輸出將保持最后一行的狀態(tài)，即輸出為高電平，7腳高電平。只有高觸發(fā)端和低觸發(fā)端的電平變化到倒數(shù)第三行的情況時，電路輸出的狀態(tài)才發(fā)生變化，即輸出為低電平，7腳為低電平。由電路框圖和功能表可以得出如下結(jié)論：1.555定時器有兩個閾值，分別是1/3vcc和2/3vcc。 2輸出端3腳和放電端7腳的狀態(tài)一致，輸出低電平對應(yīng)放電管飽和，在7有上拉

21、電阻時，7腳為低電平。輸出高電平對應(yīng)放電管截止，在有上拉電阻時，7腳為高電平。3.輸出端狀態(tài)的改變有滯回現(xiàn)象，回差電壓為1/3vcc。4輸出與觸發(fā)輸入反相3.1.2 電容1、電容在電路中一般用“c”加數(shù)字表示（如c13表示編號為13的電容）。電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小，電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號的頻率和電容量有關(guān)。容抗xc=1/2f c (f表示交流信號的頻率，c表示電容容量) 電容的作用：濾波作用，在電源電路中，整流電路將交流變成脈動的直流，而在整流電路之后接入一個較大容量的

22、電解電容，利用其充放電特性，使整流后的脈動直流電電壓變成相對比較穩(wěn)定的直流電壓。在實際中，為了防止電路各部分供電電壓因負(fù)載變化而產(chǎn)生變化，所以在電源的輸出端及負(fù)載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法的電解電容. 由于大容量的電解電容一般具有一定的電感，對高頻及脈沖干擾信號不能有效抑制故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001-0.lpf的電容，以濾除高頻及脈沖干擾。 耦合作用：在低頻信號的傳遞與放大過程中，為防止前后兩級電路的靜態(tài)工作點相互影響，常采用電容藕合為了防止信號中韻低頻分量損失過大，一般總采用容量較大的電解電容。 2、識別方法：電容的識別方法與電阻的識別方法基本相同，分直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法

23、3種。電容的基本單位用法拉（f）表示，其它單位還有：毫法（mf）、微法（uf）、納法（nf）、皮法（pf）。其中：1法拉103=毫法=1xxxxx微法=109納法=1012皮法容量大的電容其容量值在電容上直接標(biāo)明，如 10 uf/16v 容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數(shù)字表示字母表示法：1m=1000 uf 1p2=1.2pf 1n=1000pf 數(shù)字表示法：一般用三位數(shù)字表示容量大小，前兩位表示有效數(shù)字，第三位數(shù)字是倍率。如：102表示10102pf=1000pf 224表示22104pf=0.22 uf 由兩個金屬極，中間夾有絕緣介質(zhì)構(gòu)成。電容的特性主要是隔直流通交流，因此多用于

24、級間耦合、濾波、去耦、旁路及信號調(diào)諧。電容按介質(zhì)不同分為：氣體介質(zhì)電容，液體介質(zhì)電容，無機固體介質(zhì)電容，有機固體介質(zhì)電容電解電容。按極性分為：有極性電容和無極性電容。按結(jié)構(gòu)可分為：固定電容，可變電容，微調(diào)電容。 電容容量表示能貯存電能的大小。電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗，容抗與交流信號的頻率和電容量有關(guān)，容抗xc=1/2f c (f表示交流信號的頻率，c表示電容容量)。 電容的標(biāo)注方法分為：直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法。對于體積比較大的電容，多采用直標(biāo)法。如果是0.005，表示0.005uf=5nf。如果是5n，那就表示的是5nf。 3.1.3 電阻導(dǎo)體對電流的阻礙作用就叫該導(dǎo)體的電阻。電阻器簡

25、稱電阻（resistor，通常用“r”表示）是所有電子電路中使用最多的元件。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電流經(jīng)過它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用，對信號來說，交流與直流信號都可以通電阻。電阻都有一定的阻值，它代表這個電阻對電流流動阻擋力的大小。電阻的單位是歐姆，用符號“”表示。歐姆是這樣定義的：當(dāng)在一個電阻器的兩端加上1伏特的電壓時，如果在這個電阻器中有1安培的電流通過，則這個電阻器的阻值為1歐姆。在國際單位制中，電阻的單位是（歐姆），此外還有 k（千歐）， m（兆歐）。其中： 1m=1000k ， 1k=1000。電阻的阻值標(biāo)法通常有色環(huán)法，數(shù)字法

26、。色環(huán)法在一般的的電阻上比較常見。一般色環(huán)電阻上有四個環(huán)，第一個表示第一位數(shù)，第二個表示第二位數(shù)，第三個表示零的個數(shù)，第四個表示誤差。 顏色 棕 紅 橙 黃 綠 藍(lán) 紫 灰 白 黑 代表數(shù)字 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 誤差：金5% 銀10% 無色20% 如：有一電阻色環(huán)依次是 黃紫紅金 ，黃代表第一位數(shù)是4，紫代表第二位數(shù)是7，紅代表零的個數(shù)是2，即00，金代表誤差為5%，所以該電阻阻值為47005% 電阻器的電氣性能指標(biāo)通常有標(biāo)稱阻值,誤差與額定功率等。它與其它元件一起構(gòu)成一些功能電路，如rc電路等。電阻是一個線性元件。說它是線性元件，是因為通過實驗發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，流經(jīng)一個

27、電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比即它是符合歐姆定律：i=u/r 常見的碳膜電阻或金屬膜電阻器在溫度恒定，且電壓和電流值限制在額定條件之內(nèi)時，可用線性電阻器來模擬。如果電壓或電流值超過規(guī)定值，電阻器將因過熱而不遵從歐姆定律，甚至還會被燒毀。線性電阻的工作電壓與電流的關(guān)系如圖1所示。 電阻的種類很多，通常分為碳膜電阻，金屬電阻，線繞電阻等：它又包含固定電阻與可變電阻，光敏電阻，壓敏電阻，熱敏電阻等。通常來說，使用萬用表可以很容易判斷出電阻的好壞：將萬用表調(diào)節(jié)在電阻擋的合適擋位，并將萬用表的兩個表筆放在電阻的兩端，就可以從萬用表上讀出電阻的阻值。應(yīng)注意的是，測試電阻時手不能接觸到表筆的金屬部分。但在

28、實際電器維修中，很少出現(xiàn)電阻損壞。著重注意的是電阻是否虛焊，脫焊。3.1.4二極管在眨眼雙音門鈴中用到了晶體二極管和發(fā)光二極管如圖 3.4 所示。(a)二極管 （b）二極管的伏安特性曲線 （c）發(fā)光二極管 圖3.4 二極管3.1.4.1晶體二極管的工作原理晶體二極管為一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 當(dāng)外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時，外界電場和自

29、建電場進(jìn)一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流i0。晶體二極管在電路中常用“d”加數(shù)字表示，如： d5表示編號為5的二極管。二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?，也就是在正向電壓的作用下，?dǎo)通電阻很?。欢诜聪螂妷鹤饔孟聦?dǎo)通電阻極大或無窮大。識別方法：二極管的識別很簡單，小功率二極管的n極（負(fù)極），在二極管外表大多采用一種色圈標(biāo)出來，有些二極管也用二極管專用符號來表示p極（正極）或n極（負(fù)極），也有采用符號標(biāo)志為“p”、“n”來確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長短來識別，長腳為正，短腳為負(fù)。3.1.4.2發(fā)光二極管工作原理發(fā)光二極管簡稱為led。由鎵（ga）與

30、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。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為led。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。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，

31、則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻r可用下式計算：r（euf）if式中e為電源電壓，uf為led的正向壓降，if為led的一般工作電流。發(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應(yīng)按電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。與小白熾燈泡和氖燈相比，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)制通過的電流強弱可以方便地調(diào)制發(fā)光

32、的強弱。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。 3.1.4.3二極管的主要參數(shù)二極管的特性還可用參數(shù)來描述，實用中一般通過查器件手冊，依據(jù)參數(shù)來合理使用二極管。1.最大整流電流if指二極管長期運行允許通過的最大征象平均電流。使用時若超過此值，有可能燒壞3二極管。2.最高反向工作電壓urm指允許施加在二極管兩段的最反向電壓，通常規(guī)定為擊穿電壓的一半。3.反向電流ir指二極管未擊穿時的反向電流值。其值會隨溫度的升高而急劇增加，其值越小，二極管單向?qū)щ娦阅茉?/p>

33、好。反向電流值會隨溫度的升高而顯著增加，在實際應(yīng)用中應(yīng)加以注意。4.最高工作頻率fm指保證二極管單向?qū)щ娮饔玫淖罡吖ぷ黝l率。當(dāng)工作頻率超過fm是時，二極管的單向?qū)щ娦阅芫蜁儾?，甚至失去單向?qū)щ娞匦?。pn結(jié)具有電容效應(yīng)，其作用可用pn結(jié)電容來等效，它并聯(lián)于二極管的餓兩端。由于pn結(jié)電容很小，對低頻的工作影響很小，當(dāng)工作頻率升高時，其響應(yīng)就會增大，所以fm主要決定于pn結(jié)電容的大小，其值越大，fm就越小。3.1.5 變壓器在設(shè)計中用到的變壓器是把220v交流電變成11v的交流。變壓器幾乎在所有的電子產(chǎn)品中都要用到，它原理簡單但根據(jù)不同的使用場合（不同的用途）變壓器的繞制工藝會有所不同的要求。變壓

34、器的功能主要有：電壓變換；阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等，變壓器常用的鐵芯形狀一般有e型和c型鐵芯。同頻率之交流電壓，而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。一般指連接交流電源的線圈稱之為一次線圈(primary coil);而跨于此線圈的壓稱之為一次電壓.。在二次線圈的感應(yīng)電壓可能大于或小于一次電壓，是由一次線圈與二次線圈問的匝數(shù)比所決定的。因此，變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。大部分的變壓器均有固定的鐵芯，其上繞有一次與二次的線圈?；阼F材的高導(dǎo)磁性，大部分磁通量局限在鐵芯里，因此，兩組線圈藉此可以獲得相當(dāng)高程度之磁耦合。在一些變壓器中，線圈與鐵芯二者間緊密地結(jié)合，其一次

35、與二次電壓的比值幾乎與二者之線圈匝數(shù)比相同。因此，變壓器之匝數(shù)比，一般可作為變壓器升壓或降壓的參考指標(biāo)。由于此項升壓與降壓的功能，使得變壓器已成為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)之一重要附屬物，提升輸電電壓使得長途輸送電力更為經(jīng)濟，至于降壓變壓器，它使得電力運用方面更加多元化，吾人可以如是說，倘無變壓器，則現(xiàn)代工業(yè)實無法達(dá)到目前發(fā)展的現(xiàn)況。3.1.6 喇叭目前絕大多數(shù)的喇叭都還是用傳統(tǒng)的錐盆式單體前后運動聲。早在一八七七年德國西門子的erenst vemer就獲得了動圈式喇叭的專利，不過真空管遲至一九0七年才正式運用，而愛迪生最早的唱機是唱針直接帶動振膜而后經(jīng)號角放大發(fā)聲，所以西門子的專利一直沒有用上。一九二0

36、年美國奇異公司的chester rice與edward kerrog還有愛迪生貝爾p.g.hokuto首度發(fā)展出實用的動圈式喇叭，下面是幾種常見的喇叭發(fā)聲方式： 動圈式、電磁式、電感式、靜電式、平面式、絲帶式、號角式等。本設(shè)計中用到的為8歐的小型喇叭。3.2 測試在測試中用到很多儀器，如萬用表，直流穩(wěn)壓電源，示波器等。拿到元件后，用萬用表進(jìn)行逐個元件的測試，看是否有損壞的。這一測試過程雖然繁瑣，但在進(jìn)行設(shè)計是必須要有這一步，不然將會對以后的設(shè)計帶來不小的麻煩。萬用表的使用注意事項 ：（1）在使用萬用表之前，應(yīng)先進(jìn)行“機械調(diào)零”，即在沒有被測電量時 ，使萬用表指針指在零電壓或零電流的位置上。（2

37、）在使用萬用表過程中，不能用手去接觸表筆的金屬部分 ，這樣一方面可以保證測量的準(zhǔn)確，另一方面也可以保證人身安全。（3）在測量某一電量時，不能在測量的同時換檔，尤其是在測量高電壓或大電流時 ，更應(yīng)注意。否則，會使萬用表毀壞。如需換擋，應(yīng)先斷開表筆，換擋后再去測量。（4）萬用表在使用時，必須水平放置，以免造成誤差。同時， 還要注意到避免外界磁場對萬用表的影響。（5）萬用表使用完畢，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流電壓的最大擋。如果長期不使用 ，還應(yīng)將萬用表內(nèi)部的電池取出來，以免電池腐蝕表內(nèi)其它器件。萬用表在使用時應(yīng)水平位置。若發(fā)現(xiàn)表針不指在機械零點，須用螺旋刀調(diào)節(jié)表頭上的調(diào)整螺絲，使表針回零。讀數(shù)時視線應(yīng)正對

38、著表針。若表盤上有反射鏡，眼睛看到的表針應(yīng)與鏡里的影子重合。 測量完畢，將量程選擇開關(guān)撥到最高電壓檔，防止下次開始測量時不慎燒表。有的萬用表（如500型），應(yīng)將開關(guān)旋鈕旋到“?”位置，使測量機構(gòu)短路。 測電流時應(yīng)將萬用表串聯(lián)到被測電路中。測直流電流時注意正負(fù)極性，若表筆接反了，表針會反打，容易碰彎。測電流時，若電源內(nèi)阻和負(fù)載電阻都很小，應(yīng)盡量選擇較大的電流量程，以降低萬用表內(nèi)阻，減小對被測電路工作狀態(tài)的影響。 測電壓時，應(yīng)將萬用表并聯(lián)在被測電路的兩端。測直流電壓時要注意正負(fù)極。如果誤用直流電壓檔去測交流電壓，表針就不動或略微抖動。如果誤用交流電壓檔去測直流電壓，讀數(shù)可能偏高一倍，也可能讀數(shù)為零

39、（和萬用表的接法有關(guān)）。選取的電壓量程，應(yīng)盡量使表針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的1/2或1/3。 嚴(yán)禁在測高壓（如220v）或大電流（如0.5v）時撥動量程選擇開關(guān)，以免產(chǎn)生電弧，燒壞轉(zhuǎn)換開關(guān)觸點。 測高內(nèi)阻電源的電壓時，應(yīng)盡量選較大的電壓量程，因為量程越大，內(nèi)阻也越大。這樣表針的偏轉(zhuǎn)角度雖然減小了，但是讀數(shù)卻更真實些。即使這樣，仍會產(chǎn)生較大的測量誤差。3.2.1電阻的測量把萬用表打到電阻檔，紅表筆插在電阻電容插口，用紅黑兩表筆分別測電阻的兩端，如：電阻的色環(huán)為 黃紫紅金 ，黃代表第一位數(shù)是4，紫代表第二位數(shù)是7，紅代表零的個數(shù)是2，即00，金代表誤差為5%，所以該電阻阻值為 47005%用萬用表測得結(jié)果為

40、4712。依次用萬用表測量剩下的電阻，對已經(jīng)損壞的電阻進(jìn)行更換。3.2.2電容的測量把萬用表打到電阻檔，黑表筆插在電阻電容插口，紅表筆插在10a電流插口用紅黑兩表筆分別測電容的兩端，如102表示10100pf=1000pf ，用萬用表測的結(jié)果為1095pf，基本符合要求。3.2.3二極管的測量把萬用表打到電阻檔，紅表筆插在電阻電容插口，用紅黑兩表筆分別測二極管的兩端，交換表筆再測一遍，結(jié)果較小的那次紅表筆一端是二極管的正極，兩次結(jié)果相差很大，證明二極管好用。3.2.4變壓器的測量把萬用表打到電阻檔，紅表筆插在電阻電容插口，用紅黑兩表筆分別測變壓器一面的兩根導(dǎo)線，再測另一面的兩根導(dǎo)線 結(jié)果偏大的

41、那兩根導(dǎo)線是接220v的，剩下的兩根就是輸出11v的了。第四章 電路各功能模塊4.1 直流5v電源 直流5v電源分為變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓幾個部分。用變壓器把220v交流電變成11v交流電如圖 4-1，再經(jīng)過一個整流橋使11v交流電變成如圖 4-2所示的脈動的直流電,之后并聯(lián)一個電容，濾除雜波，使電流變的“純凈”，之后經(jīng)過一個7805穩(wěn)壓模塊，使脈動的直流電變成5v直流電，就可以用來做電源了。4.1.1整流橋 1 2 3 4圖4.1整流橋如圖 4.1所示為整流模塊，2、3腳為交流輸入端，1腳為直流正極，4腳為直流負(fù)極。整流橋是的核心是又4個晶體二極管首尾相連二成。整流橋的作用就是能夠通過二極管

42、的單向?qū)ǖ奶匦詫㈦娖皆诹泓c上下浮動的交流電轉(zhuǎn)換為單向的直流電，為下一步的穩(wěn)壓做準(zhǔn)備。其中+號引線是整流輸出的正極,-號引線是整流輸出負(fù)極.其余兩引線接交流電源.如圖 4.2所示。整流橋式電路圖4.2 整流橋4.1.2 7805穩(wěn)壓器1腳為輸入端 2腳為接地 3腳為輸出端圖4.3穩(wěn)壓器如圖 4.3所示為7805穩(wěn)壓模塊, 該模塊能把脈動的交流變成穩(wěn)定的直流電。其工作原理如圖 4.4 4.4(a) 4.4(b)圖4.4 交流變直流第 18 頁 共 27 頁4.2 多諧振蕩器 （a）多諧振蕩器電路 （b）工作波形圖 4.5 多諧振蕩器電路和工作波形接通電源后，假定vo是高電平，則t截止，電容c充電

43、。充電回路是vccr1r2c地，vc按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)vc上升到2/3vcc時（th、端電平大于2/3vcc），輸出翻轉(zhuǎn)為低電平。vo是低電平，t導(dǎo)通，c放電，放電回路為cr2t地，vo按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)vc下降到1/3vcc時（th、端電平小于1/3vcc），vo輸出翻轉(zhuǎn)為高電平，放電管t截止，電容再次充電，如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，經(jīng)分析可得輸出高電平時間 輸出低電平時間 振蕩周期 輸出方波的占空比在本設(shè)計中，由555定時器組成的多諧振蕩器是核心部分。第 30 頁 共 39 頁第五章 系統(tǒng)調(diào)試按照電路圖在模板上把電路連接好后，用示波器等儀器進(jìn)行測量和調(diào)試。首先用萬用表測量一下電源部分：插上2

44、20v交流電源，把萬用表表盤打在電壓擋、紅表筆插在電阻插孔上。把紅表筆接在7805穩(wěn)壓模塊的輸出引腳，黑表筆接在接地引腳，顯示讀數(shù)為5.1v。這符合設(shè)計的要求。證明該電源部分無誤。 把電源調(diào)在5v直流上，進(jìn)行下面的測試。下面的部分是門鈴電路，接上調(diào)好的電源，其中正極接在555多諧振蕩器的8腳，負(fù)極接地。用頻率測試儀接在555的第3腳輸出端。按開關(guān)喇叭發(fā)出刺耳的聲音，測得的頻率為f=470hz。不符合設(shè)計的要求，在此進(jìn)行更換電阻元件，試圖改變頻率，為了與后面的“眨眼”電路同步，將電阻510歐改為470歐，75k歐改為33k歐。再測頻率為608hz基本符合設(shè)計的要求。 接著用電源5v直流，正極接在

45、眨眼電路中555的第8腳，負(fù)極接地。觀察發(fā)光二極管的輪流眨眼情況。符合設(shè)計的1hz要求（后來覺得1hz頻率慢了些，經(jīng)過改換電阻將頻率設(shè)在大約32hz上）。 將所有的元件在模板上先進(jìn)行排版，在逐個焊接在電路板上，其中用到的導(dǎo)線用雙絞線來代替。在排版時由于電路板面積較小，也為了節(jié)省雙絞線要仔細(xì)考慮，以免電路焊不完。待所有的元件都焊接上后，再對各部分進(jìn)行測試以便確保萬無一失后插上220v電源按下開關(guān)聽到喇叭響同時兩個發(fā)光二極管也輪流法光，松開開關(guān)后喇叭發(fā)出了一會兒變調(diào)的聲響。第六章 制作電路板61 protel 99se簡介 使用電腦設(shè)計電路原理圖和電路板圖是把電子技術(shù)從理論運用到實際的第一步。只有

46、會設(shè)計電路原理圖和電路板圖才能進(jìn)行電子產(chǎn)品的研發(fā)與開發(fā)。本軟件就是從理論走向?qū)嶋H，掌握電子產(chǎn)品開發(fā)的基本技術(shù)。 protel 99se是澳大利亞protel technology公司推出的一個全32位的電路板設(shè)計軟件。該軟件功能強大，人機界面友好，易學(xué)易用，使用該軟件設(shè)計者可以容易設(shè)計電路原理圖、畫元件圖、設(shè)計電路板圖、畫元件封裝圖和電路仿真，是夜內(nèi)人士首選的電路板設(shè)計工具。62 繪制電路原理圖主要步驟：1、 進(jìn)入protel 99se環(huán)境2、 使用菜單file/new建立新設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件3、 使用菜單file/new在打開窗口選擇schematic document圖標(biāo),建立新原理圖文件4、 將原理圖打開5、 設(shè)置畫圖環(huán)境6、 添加元件庫7、 將所需元件從元件庫中取出來,放置在圖紙上，并且調(diào)整好位置8、 使用連線工具將元件連起來