自检课程设计报告双色灯与百灵鸟电路.docx
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自检课程设计报告双色灯与百灵鸟电路
目录
第一章绪论3
1．1电路简略介绍4
1．1．1双色闪光灯4
1．1．2光敏百灵鸟4
1．2．1双色闪光灯电路及其原理4
1．2．2光敏百灵鸟电路及其原理5
第二章元器件介绍以及测试6
2．1电阻的测试6
2．1．1碳膜电阻6
2．1．2光敏电阻6
2．2电容的测试7
2．2．1陶瓷电容7
2．2．2电解电容7
2．3三极管的测试8
2．4发光二极管8
2．5555芯片9
第三章制作与调试11
3．1双色闪光的制作与调试11
3．2光敏百灵鸟的制作与调试11
第四章小结12
附录13
参考文献：
13
第一章绪论
本次课程设计主要是双色闪光灯电路和光敏百灵鸟电路，这两个电路结构不算复杂，主要是用到了555定时器。
555定时器是一种含有两个比较器A1（上）和A2（下），一个RS触发器、一个放电晶体管。
比较器的参考电压由三只5K
的电阻组成的分压器提供。
当正电源端8和接地端1之间加上电源电压后，由于三个5K
电阻的分压，在比较器A1的同相输入端得到2/3UCC的参考电压，比较器A2的反相输入端得到1/3UCC的参考电压。
当比较器A2的触发输入端
L端的输入电压低于1/3UCC时，A2输出为低电平，这个低电平使基本RS触发器的输出为1，放电三极管截止，
L端又称低电平触发端。
而当A1的TH端输入电压大于2/3UCC时，A1输出为低电平，这个低电平使基本RS触发器置0.通常称TH端为高电平触发器或阈值端。
此时放电三极管导通。
D端（4脚）若为低电平，就强制RS触发器复位，而不管比较器的输出如何。
UC（5脚）端是电压控制端，如果在此引脚外加一电压UREF。
则A1的参考电压就为VREF。
A2的参考电压为1/2UREF.
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
（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：
=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。
碳膜电阻的测试：
（1）将万用表打到欧姆档根据电路图中的电阻阻值将万用表打到所用电阻的最大阻值档，分别测量所用电阻，测量时再根据万用表的示数选择合适的档位。
（2）待万用表的示数稳定时读取所测电阻的阻值，然后与图中所标阻值进行比较，读取值与标称阻值之间分别允许有±5%、±10%或±20%的误差。
如不相符，超出误差范围，则说明该电阻不对或测量有误。
（3）将测好的电阻按位置放好，为电路焊接做准备。
注意事项：
（1）测试时，手不要触及表笔和电阻的导电部分以免造成测量错误；
（2）测量时要根据电阻值的不同选择合适的电阻档，以免造成误差过大。
2．1．2光敏电阻
光敏电阻器又称光导管，特性是在特定光的照射下，其阻值迅速减小，可用于检测可见光。
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；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。
光敏电阻的测试：
（1）用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动,阻值接近无穷大。
此值越大说明光敏电阻的性能越好。
若此值很小或接近为零说明光敏电阻已烧穿损坏。
（2）将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减小。
此时阻值越小说明光敏电阻性能越好。
若此值很大甚至无穷大，表明光敏电阻内部开路损坏。
（3）将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。
如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。
2．2电容的测试
2．2．1陶瓷电容
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。
陶瓷电容的测试：
本实验中的陶瓷电容均为0.01uF的固定电容，所以可用万用表的RX10K档直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可根据指针摆度的幅度大小估计出电容器的容量。
2．2．2电解电容
本实验所用的为铝电解电容，铝电解电容是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。
还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。
它的特点是容量大，但是漏电大，稳定性差，有正负极性，适宜用于电源滤波或者低频电路中。
使用的时候，正负极不要接反。
电解电容的测试：
将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大刻度（对于同一电阻档，容量越大，摆幅越大），接着逐渐向左回转，直到停在某一位置。
此时的电阻值便是电解电容的正向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。
实际使用时表明，电解电容的漏电阻一般应在几百KΩ以上，否则，将不能正常工作。
在测试中，值很小或为零，说明电容漏电打或已击穿损坏，不能再使用。
2．3三极管的测试
半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。
在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。
中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。
三极管的测试：
（1）判别基极B和管型由于基极对集电极和发射极的PN结方向相同，所以可先确定基极。
将黑（红）表笔接到某个假定基极的引脚上，用红（黑）表笔先后接到其余两个引脚上，如果两次测的的阻值都很大（或都很小），即PN结反偏（或正偏），则可确定假定基极是正确的。
如果两次测的阻值一大一小，则可确定假定基极不是基极，重新假定另一引脚为基极，重复上述测试。
当基极确定后，将黑表笔接基极，红表笔分别接其他两个电极，若两次测的的电阻只都较小，则三极管为NPN型，两次测得的电阻值都较大，则三极管为PNP型。
反过来，如果将红表笔接基极，黑表笔接其他两个电极，两次测得的阻
值都很大的为NPN型，两次测得的阻值都很小的为PNP型。
（2）判断集电极C和发射极E
在基极与假定集电极之间接一个100KΩ的电阻。
对NPN管，黑表笔接假定集电极，红表笔接假定发射极；对PNP管，红表笔接假定集电极，黑表笔接假定发射极。
测得一电阻值，将假定的集电极与假定的发射极对调，又测得一电阻值，比较两值的大小，可确定电阻值较小的那次的假定是正确的。
2．4发光二极管
发光二极管简称为LED。
由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。
在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。
磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
发光二极管的测试：
利用具有RX10K档的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。
正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200KΩ,反向电阻值为正无穷。
如果正向阻值为零或为正无穷，反向阻值很小或为零，则已损坏。
2．5555芯片
555定时器是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路，其内部框图和引脚图如下图：
555定时器内部框图555定时器引脚图
由上图可见它含有两个比较器A1（上）和A2（下），一个RS触发器、一个放电晶体管。
比较器的参考电压由三只5K
的电阻组成的分压器提供。
当正电源端8和接地端1之间加上电源电压后，由于三个5K
电阻的分压，在比较器A1的同相输入端得到2/3UCC的参考电压，比较器A2的反相输入端得到1/3UCC的参考电压。
当比较器A2的触发输入端
L端的输入电压低于1/3UCC时，A2输出为低电平，这个低电平使基本RS触发器的输出为1，放电三极管截止，
L端又称低电平触发端。
而当A1的TH端输入电压大于2/3UCC时，A1输出为低电平，这个低电平使基本RS触发器置0.通常称TH端为高电平触发器或阈值端。
此时放电三极管导通。
D端（4脚）若为低电平，就强制RS触发器复位，而不管比较器的输出如何。
UC（5脚）端是电压控制端，如果在此引脚外加一电压UREF。
则A1的参考电压就为VREF。
A2的参考电压为1/2UREF.
555定时器的功能表如下图所示：
第3章制作与调试
3．1双色闪光的制作与调试
（1）制作：
首先根据纸上的原理图，对原图进行修改，避免有交叉的线路，在草稿纸上将修改好的图画出；然后在电路板上将各个元器件按修改好的原理图放好，再将它们调整到合适的位置让线路更加美观；最后按照原理图焊接电路，焊接时应先焊接小器件，而且要避免虚焊。
以保证焊接顺利、成功。
（2）调试：
先用万用表简单的检测一下焊接好的电路是否有断路和短路现象；然后插上芯片将电路板接到5V的电压上，观察板子中的两个发光二极管是否交替闪亮。
3．2光敏百灵鸟的制作与调试
（1）制作：
修改原来的原理图，尽量避免压线，画出修改后的电路图；然后按图布置好元器件的位置，测出各电阻的阻值，按要求选取器件进行焊接，焊接时应先焊接芯片引脚架，然后焊接电阻和陶瓷电容，最后在焊接蜂鸣器。
然后按图将各个器件按要求用导线焊接起来。
（2）调试：
用万用表检测电路板是否有断路和短路现象，然后插上芯片将电路板接到5V的电压上，听蜂鸣器是否发出不同的声音。
第4章个人小结
此次的检测与变换课程设计持续了一周，课程设计的内容是用555定时器控制的双色闪光灯电路和光敏百灵鸟电路，这两个电路的连接并不复杂，但是想要避免压线就不是很容易了。
拿到电路原理图后看到图中用到了555定时器，于是就翻数电书重新了解555定时器的各个引脚，然后就按照原来的原理图重新布置各个元件和导线的位置，经过很长时间的修改才将线路图重新修改好，避免了压线。
经过以前的焊接练习，对于焊接电路板已经有了一些经验，焊接过程中首先大致布置好各个元器件的位置，以保证板子的外观美观，然后测试了焊接所需的各个元器件，保证各个元件是好的，最后按照从小到大的顺序依据修改好的原理图进行了焊接，焊接过程总体比较顺利。
但是在测试时发现百灵鸟电路的板子接到5V的电压后，发出的声音很小，而且断断续续，一开始以为是喇叭出了问题，不过换了一个喇叭之后还是一样的结果，最后，用万用表对板子的各个焊接处和布线出进行了仔细的检测，发现有一处的焊接不好，导致整个线路接触不好，才会时蜂鸣器的声音很低而且断断续续。
有了第一次的教训后在焊接双色闪光灯电路时就格外注意这方面的问题了，每焊好一处后都会用万用表对焊接处和布线进行检测避免接触不良现象的出现。
最后焊接好的板子终于在一次测试中就成功了。
经过此次课程设计，我对于焊接电路板有了更多的经验，焊接的过程速度较以前有了提升，而且对于一些引脚的处理更顺利了。
并且在这次课程设计中，加深了对555定时器的认识，对于555定时器了解的更多也更详细了，为马上要进行的数电考试打下了一些基础。
五、附录
元器件序号
型号
主要参数
数量
备注
R1
1K
2
1/4w
R2
10K
1
1/4w
R3
100
1
1/4w
R4
200K
2
1/4w
RG1
1
光敏电阻
C1
0.01uF
3
瓷片电容
C2
47uF
1
瓷片电容
LS1
蜂鸣器
T1、T2
发光二极管
芯片
555定时器
2
VT1
9013
1
三极管
蜂鸣器
1
芯片插脚
2
六、参考文献：
[1]杨志忠数字电子技术第2版高等教育出版社
[2]电工电子实验指导书
[3]现代“电子技术基础”课程教学实践
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