课程设计LED灯.docx
《课程设计LED灯.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计LED灯.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
课程设计LED灯
目录
前言1
工程概况1
正文1
1.设计的目的1
2.设计的要求1
3.声控电平指示器的主要模块1
4.工作原理2
4.1电源电路2
4.2音频放大电路2
4.3分频电路3
4.4驱动电路4
5.元器件介绍与检测4
5.1电阻4
5.1.1电阻色环的判断5
5.2三极管引脚的判别5
5.2.1基极的判别5
5.2.2集电极和发射极的判别6
5.3三极管的主要参数：
6
5.3.19013三极管主要参数：
6
5.3.29012三极管主要参数：
7
6.元件清单7
7.电路板安装要求和注意事项8
8.焊接好后的成品8
9.调试注意事项9
10.此次课设中出现的问题9
参考文献：
10
课程总结11
附图12
前言
本次课程设计的主要方面是SAL-30声控电平指示器的功能、设计、以及应用。
在SAL-30声控电平指示器中，会有三种不同的频段，每频段的灵敏度各不相同。
根据不同的电压大小，使得每个频段的LED灯亮个数的不同。
而且当一次震动之后，在很小的一段时间内，这些亮的指示灯会亮一段时间，过了这段时间，灯就会自动熄灭。
根据电容量大小的不同可以把SAL-30声控电平指示器有三段不同的频段，分别是低频率段为红色、中频率段为绿色、高频率段为蓝色。
（此间的高频率、中频率和低频率是相对而言的）
工程概况
正文
1.设计的目的
（1）掌握SAL-30声控电平指示器的组成及工作原理；
（2）掌握基本的电气元器件的知识，解决课设当中的问题；
（3）熟悉集成电路及有关电子元器件的使用。
2.设计的要求
根据SAL-30声控电平指示器的相关原理图和要求，进行硬件的搭建与焊接；
设计一台根据声音的响度的大小以及依据声音振幅、强度的大小来控制LED指示灯亮的个数的多少以及强弱。
3.声控电平指示器的主要模块
4.工作原理
SAL-30声控电平指示器主要由电源电路、音频放大电路、分频电路及LED驱动电路四大部分构成。
4.1电源电路
电源电压输入9V--15V，D1可防止电源极性接反而损坏三端稳压，C4滤波后由L7806三端稳压为整个电路提供稳定的6V电压。
7806三端稳压管是一种半导体器件，它可以直到临界反向击穿电压前都具有很高的电阻。
稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内，端电压器件两端电压差或者器件某端相对地的电压几乎不变，这样就会出现稳压特性。
4.2音频放大电路
（1）驻极体话筒MK1将拾取的声音转换成电信号。
驻极体话筒的工作原理可以用下图来表示：
话筒的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极（被称为背电极）构成。
驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。
电容的两极之间有输出电极，由于驻极体薄膜上分布有自由电荷。
当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离，从而引起电容的容量发生变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式：
Q=CU所以当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化，电压变化就会产生电流，从而输出电信号。
当外界的声波传来时，声波会引起驻极体薄膜振动而产生位移；产生位移就会改变驻极体薄膜和金属电极之间的距离，距离改变就会改变电容容量，（Q=CU）但是又由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，电压变化就会输出电信号。
（2）晶体三极管Q1，Q2组成的多级音频放大器。
阻容元件C1和Q1组成了阻容耦合放大电路（耦合指的是第一级电路到第二级电路的传递过程），担任前置音频电压放大电路。
驻极体话筒接收到声波信号后，输出相应的微弱电信号。
该信号经电容器C1耦合到Q1的基极进行放大，放大后的信号由集电极输出，再经过C2耦合到Q2进行二级放大。
（各级的静态工作点相互独立，而且只要耦合电容C1，C2，C3足够大，放大器的交流信号损失就小，保证了较高的放大倍数。
）在低频信号的传递和放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，采用电容耦合来防止信号中低频分量损失过大。
而C3起滤波作用，使之输出稳定的交流电压，输出的电压大小在0-2.5V之间。
电流放大后经过滑动变阻器，其中滑动变阻器通过改变自身电阻的大小来调节电流的大小，从而调节Q2信号的大小，从而调节整个电路的灵敏度。
按电源滤波的要求，7806的输入、输出端都应该接大电容，一般是几百uF级别，两端选择的电容都是220uF的，因为7806的自激是低频的，大电容已经可以达到稳定电压的目的。
4.3分频电路
分频电路分频电容分别选择的是：
C11，4.7uF，低频；C10，10000pf，中频；C6，2200pf，低频。
由于不同大小的电容有不同的频率特性，就可以用不同的电容选择不同频段的信号。
电容的选取有一定的参考，一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。
因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容。
分频电路采用三段完全独立的LED指示，共分为红、绿、蓝三种。
所以加入三个分频电路，其中红色的是低频的，大概在50-400HZ之间；绿色的是中频的，大概在50-800HZ之间；蓝色的是高频的，大概在1000HZ以上。
f=
；（ls是等效串联电感，C是电容的容量大小，f是频率）。
根据这个公式可知，电容的频率大小和其容量成反比，也就是说电容量大的电容对高频率不是很敏感，而低容量的电容对低频率不敏感，对高频率敏感。
所以，根据电容的大小可以得到不同频率的交流电压信号。
用以指示不同频段声音的电平，VR2、VR3、VR4分别调节各段LED指示的灵敏度，利用C6、C10和C11的容量不同，可以分出三个不同频段的声音信号，再经后面二级三极管的进一步分频及放大，在Q4、Q5、Q18集电极上得到三个不同频段且随外界声音大小变化而电化的电压（即外界声音越大，此电压越高）。
电源滤波电容的大小，第一级用4.7uF,用于滤低频，第二级用0.1uF，用于滤高频，4.7uF的电容作用是减小输出脉动和低频干扰，0.1uF的电容是减小由于负载电流瞬时变化引起的高频干扰。
4.4驱动电路
每一频段有9只1N4148二极管，每个频段的每只二极管都是相互串联的，串联分压，在一定范围内，最前面的LED指示灯是最亮的，最后面的LED指示灯之最暗的，因为分到的电压小。
1N4148二极管导通后有0.4-0.5v的导通压降，在最后面的LED二极管电压可能会很低，亮度没有前面LED指示灯亮。
因为电压不够，没有达到其额定电压。
5.元器件介绍与检测
5.1电阻
电阻是阻碍电流流过的物理量。
因为物质对电流产生的阻碍作用，所以称其该作用下的电阻物质。
电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。
没有电阻或电阻很小的物质称其为电导体，简称导体。
不能形成电流传输的物质称为电绝缘导体，简称绝缘体。
5.1.1电阻色环的判断
色环电阻分为四色环和五色环。
先说四色环，顾名思义，就是用四条有颜色的环代表阻值大小。
每种颜色代表不同的数字，对于四色环来说：
第一条色环：
阻值的第一位数字；
第二条色环：
阻值的第二位数字；
第三条色环：
10的幂数；
第四条色环：
误差表示。
还有精确度更高的“五色环”电阻，用五条色环表示电阻的阻值大小，具体如下：
第一条色环：
阻值的第一位数字；
第二条色环：
阻值的第二位数字；
第三条色环：
阻值的第三位数字；
第四条色环：
阻值乘数的10的幂数；
第五条色环：
误差（常见是棕色，误差为1%）
5.2三极管引脚的判别
最常用的判别方法是使用万用表电阻档进行判别。
三极管内部有两个PN结，可用万用表电阻档分辨e、b、c三个极。
在型号标注模糊的情况下，也可用此法判别管型。
5.2.1基极的判别
判别管极时应首先确认基极。
对于PNP管，用黑表笔接假定的基极，用红表笔分别接触另外两个极，若测得电阻都小，约为几百欧几千欧；而将黑、红两表笔对调，测得电阻均较大，在几百千欧以上，此时假定极就是基极。
NPN管，情况正相反，测量时两个PN结都正偏（电阻均较小）的情况下，红表笔接基极。
实际上，小功率管的基极一般排列在三个管脚的中间，可用上述方法，分别将黑、红表笔接基极，既可测定三极管的两个PN结是否完好（与二极管PN结的测量方法一样），又可确认管型。
5.2.2集电极和发射极的判别
确定基极后，假设余下管脚之一为集电极c，另一为发射极e，用手指分别捏住c极与b极（即用手指代替基极电阻Rb）。
同时，将万用表两表笔分别与c、e接触，若被测管为NPN，则用黑表笔接触c极、用红表笔接e极（PNP管相反），观察指针偏转角度；然后再设另一管脚为c极，重复以上过程，比较两次测量指针的偏转角度大的一次表明IC大，管子处于放大状态，相应假设的c、e极正确。
5.3三极管的主要参数：
5.3.19013三极管主要参数：
参数
符号
测试条件
最小值
最大值
单位
集电极发射极击穿电压
Vceo
Ic=0.1mA
Ie=0
25
V
发射极基极击穿电压
Vebo
Ie=0.1mA
Ic=0
5
V
集电极发射极截止电流
Icbo
VCE=20VIB=0
uA
发射极基极截止电流
Iceo
VEB=5VIC=0
0.1
uA
集电极发射极饱和压降
Vce
IC=500mA,IB=50mA
V
特征频率
Ft
VCE=6V,IC=20mA
f=30MHz
150
MHz
5.3.29012三极管主要参数：
项目
符号
最小值
最大值
单位
测试条件
直流电流增益
Hfe
64
300
Vce=-1V
Ic=-50mA
集电极基极截止电流
Icbo
0.1
uA
Vcb=-25V
Ie=0mA
发射极基极截止电流
Iebo
0.1
uA
Veb=-3V
Ic=0mA
集电极基极击穿电压
Vcbo
-40
V
Ic=-0.1AIe=0mA
集电极集电极击穿电压
Vebo
-5
V
Ic=-0.1AIe=0mA
基极发射极电压
Vebo
-0.6
-0.67
V
Ic=-0.1AIb=0mA
集电极发射极饱和压降
Vce
-0.18
V
Ic=500mAIb=-50mA
基极发射极饱和压降
Vbe
-0.95
V
Ic=500mAIb=-50mA
6.元件清单
序号
名称
型号/规格
数量
序号
名称
型号/规格
数量
01
电阻
560R
30
15
电解电容
220uF/25V
2
02
2.2K
7
16
二极管
1N4007
1
03
4.7K
12
17
1N4148
30
04
10K
10
18
LED
Ф5 高亮蓝光
10
05
33K
7
19
Ф5 高亮绿光
10
06
47K
9
20
Ф5 高亮红光
10
07
100K
3
21
三极管
9012（Q4，Q5，Q18）
3
08
220K
1
22
9013
35
09
电位器
47K
4
23
三端稳压
L7806
1
10
陶瓷电容
102P
1
24
驻极体话筒
9769
1
11
103P
2
25
接线端
XH2.542P卧式
1
12
104P
3
26
电源线
XH2.542P单头
1
13
222P
1
27
PCB板
160*42mmFR-4
1
14
电解电容
4.7uF/50V
8
28
7.电路板安装要求和注意事项
（1）焊接时要注意先大到小，先高到低的原则依次焊接，有跳线先焊接跳线。
（2）有极性的元器件应注意正负放置，以免接反。
（3）焊接时不要在板上停留太久，否则有可能导致覆铜板线或焊盘脱落，另外有可能导致元器件烧坏。
（4）注意三极管的封装是否与PCB板封装一致。
（5）焊接完毕后，先检查有无短路，焊接等问题，此后方可上电调试。
8.焊接好后的成品
接通电源后如下图所示：
9.调试注意事项
在通电调试之前，必须认真检查电路连线是否正确，对照电路图按照一定顺序逐级检测，特别要注意电源是否接错，电源与地是否短接，二极管是否接反，轻轻拨一拨元器件，观察焊点是否牢固。
如用万用表检测时，将万用表两表笔接触电路板相连处即可。
通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。
若通电后观察电路有冒烟、起火等现象，应立即断电，排除故障后继续通电，并注意观察各器件引脚是否正常。
打开电源，给系统加上激励信号源（如拍手声，音乐）等等，观察指示灯是否按要求变化。
如不能顺利完成以上功能，则应认真检查电路的连接及功能设计是否有误并作出相应调整。
接通电源，对话筒播放音乐，发现有部分电平指示器灯不亮，将万用表调到电压档，连接测试电源的接口，发现没有信号电压信号；反过来测试，同样没有信号。
断开电源，将万用表调到电阻档，将表笔分别连接导线接线端与它对应的电源端口，发现接负极的导线没有导通，此时可能导线没有接通。
10.此次课设中出现的问题
在此次课设中，焊接发光二极管时，考虑到可能出现的发光二极管的损坏，我们只是焊接了所有二极管的一个引脚，在测试的时候，出现了几个发光二极管不亮的情况，经过老师和团队同学们共同的努力，我们最终找到了导致此问题的原因：
由于部分发光二极管另一只引脚悬空，所造成的接触不良，导致其无法接通。
经过调试和焊接，我们完成了这次的课设，达到了最终的效果。
参考文献：
[1].阎石.数字电子技术基础（第五版）.高等教育出版社，2006.
[2].王成华，王友仁，胡志忠，现代电子技术基础（模拟部分）.北京航空航天大学出版社.
课程总结
对于电路图来说，能看懂是最基本的，关键是要知道怎么设计电路图，为什么要这样设计电路图，还有就是为什么要用这个元件，换一个其他参数的元件行不行。
掌握它的工作原理和每一个元器件在此电路中起到的作用，以及弄明白为什么要选用此型号的元器件，换一个其他参数的元器件会不会对电路有所影响。
比如说，在LED驱动电路中，电源滤波电容的大小，前面的要用4.7uF,这是因为要滤掉中、低频，不用这个4.7的也可以，但是要足够大，要能够滤掉我们的低频，不能对高频产生干扰。
再比如说，在音频放大电路中C1，C2，C3都采用4.3uF容量的电容。
要使各级的静态工作点相互独立，就要必须保证耦合电容C1，C2，C3的容量足够大，这样放大器的交流信号损失就小，就会保证较高的放大倍数。
对于焊接PCB板来说，我们第一步要做的就是清理元器件，各元器件的参数值，测量方法，以及电路的工作原理等。
还有就是要测量每一个元器件的具体参数，其次，当我们拿到器材的时候，不是直接就开始焊接，而是要先对每种元器件的值进行测量，将实际值与参考值进行比较，此基础上同时也可以检测到元器件是否能正常工作，以免在焊接完成时出现故障，而影响整个工作进度。
，例如，二极管，三极管，滑动变阻器和电容，要注意它们的正负之分，以免焊反。
在安装的过程中要遵循先大后小，先高后低的原则进行，以免出现漏焊的情况。
焊锡时不能在电板上停留过久，以免导致元器件烧坏，也要避免锡连接在一起，它有可能会造成短路，同时还要注意虚焊和悬空。
对于调试来说，在最后我们接通电源的时候发现有三盏灯不亮，第一步，我们应该检查是否为虚焊，我们没有具体的科学检测，但是有一种方法就是再一次进行焊接。
第二步检测LED指示灯是否已经损坏，用万用表的R×10K可以大致判定发光二极管的好坏。
正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200KΩ,反向电阻的值为∞。
假如正向电阻值为0或为∞，反向电阻值很小或为0，则损坏。
我们在调试时发现有些灯不亮，最后通过检测发现有两个二极管出现了悬空的状况，还有一个是虚焊，最后我们又重新进行了焊接，才使得所有的LED灯能够正常工作。
附图
升级会员 