双色闪关灯与光敏蜂鸣器

1、目 录第1章 绪论11.1实训目的11.2实训任务11.3实训方案11.3.1方案1光敏蜂鸣器11.3.2方案2双色闪光灯1第2章 工作原理22.1光敏蜂鸣器22.1.1光敏蜂鸣器的构成22.1.2光敏蜂鸣器的工作原理22.2双色闪光灯22.2.1双色闪光灯的构成22.2.2双色闪光灯的工作原理3第3章 元器件介绍以及测试43.1 电阻的测试43.1.1碳膜电阻43.1.2光敏电阻43.2 电容的测试53.2.1 陶瓷电容53.2.2 电解电容53.3 三极管的测试63.4 发光二极管63.5 555定时器73.5.1 555定时器的电路结构及其功能7第4章 系统的设计实现84.1光敏蜂鸣器与

2、双色闪光灯的制作84.1.1光敏蜂鸣器与双色闪光灯的布线84.1.2光敏蜂鸣器与双色闪光灯的焊接84.1.3光敏蜂鸣器与双色闪光灯的电路图84.2光敏蜂鸣器与双色闪光灯的调试94.2.1光敏蜂鸣器的调试94.2.2双色闪光灯的调试94.3光敏蜂鸣器与双色闪光灯的仿真104.3.1光敏蜂鸣器的仿真104.3.2双色闪光灯的仿真11第5章 系统分析125.1仿真分析125.2焊接与布线分析125.3误差来源125.4问题分析1216第1章 绪论1.1实训目的设计电路并确定电路参数；能够看懂光敏蜂鸣器电路及双色闪光灯电路的工作原理；独立布线、焊接、性能测试、排故完成实训报告。1.2实训任务本次实训主

3、要是设计一个光敏蜂鸣器和一个双色闪光灯。我们要通过网上查找一些资料并且通过了解其工作原理自己设计一个电路图，然后进行焊接与调试。1.3实训方案1.3.1方案1光敏蜂鸣器对于光敏蜂鸣器在接通电源之后，通过改变光敏电阻的光的强弱，使输出与充放电的频率发生改变，从而来控制蜂鸣器的发出不同的鸣叫声。光照强时，频率达；光照小时，频率小。1.3.2方案2双色闪光灯对于双色闪光灯，接通电源之后，能够使两个发光二极管交替变亮。充电时改变R5、R7和C2可以改变LED 的频率。在充电时，输出为高电平，则D2发亮；在放电时，输出为低电平，则D1发亮。第2章 工作原理2.1光敏蜂鸣器2.1.1光敏蜂鸣器的构成光敏蜂

4、鸣器主要是由分压电路、比较器、RS触发器、放电电路、蜂鸣器等组成。如图2-1所示：图2-1 光敏蜂鸣器的原理图2.1.2光敏蜂鸣器的工作原理1、接通电源Vcc后，Vcc经电阻R1和RG1对电容C1充电，其Uc开始上升。当Uc>=(2/3)Vcc时，输出跃到低电平，与此同时，VT1导通，集电极有电流，蜂鸣器发声，电容C1经过电阻RG1和放电管VT1放电Uc开始减小；随着电容C1放电，Uc随之下降。当Uc下降到<=（1/3）Vcc时，输出由低电平跃到高电平，同时，放电管VT1截止，蜂鸣器不工作，重复这些动作就会产生振荡。2、555定时器间隔输出高低电平，这样蜂鸣器便输出有一定音调的鸣叫

5、声。当照到光敏电阻上的光线发生变化时，光敏电阻阻值发生变化，蜂鸣器频率也将发生变化，即发出声音的音 调也会变化。本电路的振荡频率为：f=0.7(R1+2RG1)C1，555输出的可变频率信号经过 R2限流后，驱动三极管 VT1带动蜂鸣器发出多变的鸣叫声。2.2双色闪光灯2.2.1双色闪光灯的构成双色闪光灯主要是由分压电路、比较器、RS触发器、放电电路、发光二极管等组成。如图2-2所示：图2-2双色闪光灯的原理图2.2.2双色闪光灯的工作原理1、电路如图2-2所示：本电路可以实现两只发光二极管交替闪烁。电路刚接通瞬间，由于电容C1还来不及充电，因此555的2脚和6脚为低电平，输出端的3脚为高电平

6、，所以发光二极管D1截止，不亮，D2两端加有正向电压，则点亮。随着电源VCC经过R5、R7对C2充电，C2两端电压逐渐升高。2、当Uc达到2/3VCC的阀值电平时，555的3 脚翻转,输出低电平，从而使D1点亮、D2熄灭。此时，C2通过R3和555内部的放电管开始放电。3、当C1放电至Uc<=1/3Vcc触发电平时，555的3脚再次翻转，输出高电平，D1熄灭，D2重新点亮。因此，电容C上的电压Uc将在1/3Vcc和2/3Vcc之间来回充电和放电，两只发光二极管就这样轮流导通与截止，闪烁不停。4、改变R5、R7和C2可以改变LED 的频率。第3章 元器件介绍以及测试3.1 电阻的测试将万用

7、表打到欧姆档，分别将两根表棒接到电阻的两端，正确读出万用表的读数，有时万用表可能会有误差，需要我们将测量的值减去误差才是实际测量值。3.1.1碳膜电阻碳膜电阻器是膜式电阻器(Film Resistors)中的一种。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。碳膜电阻的额定功率不再电阻的外壳上标出，而以电子枪的长度和直径的大小来区别，长度大、直径大的电阻器功率大。碳膜电阻器的阻值范围为110M。    图3-1碳膜电阻3.1.2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

8、器。主要用于光的测量、光的控制、和光电转换。    图3-2光敏电阻器如图3-2：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。3.2 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。3.2.1 陶瓷电容陶瓷电容器就是用陶瓷作为电介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后经低温烧成银质薄膜作极板而制成。它的外形以片式居多，也有管形、圆形等形状。   图3-3陶瓷电容器3.2.2 电解电容

9、   图3-4 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(Electric capacity)，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。 电解电容的功能主要有： 隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。 旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路。 滤波：将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流。 储能：储存电能，用于必须要的时候释放。 3.3 三极管的测试图3-5 三极管 1判定基极。用万用表R×100或R×1k挡测量三极管三

10、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。 2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。 3.4 发光二极管 

11、60; 图3-6 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。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。 测试：将二极管依正负极接好，观察发光二极管是否正常发光。3.5 555定时器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 7555，3.5.1 555定时器的电路结构及其功能555是由电压比较器C1和C2(包括电阻分压器)、G1和G2组成的基本RS触发器、集电极开路的放电管V和输出缓冲级G3三部分组成  。C

12、1和C2为两个电压比较器，当CO端悬空时，他们的基准电压为VCC经3个5k的电阻分压后提供。UR1=2/3VCC为比较器C1的基准电压，TH（阈值输入端）为其输入端。UR2=1/3VCC为比较器C2的基准电压，TR（触发输入端）为其输入端。CO为控制端，当外接固定电压UCO时，则UR1=UC0、UR2=1/2UCO 1脚：GND(或VCC)源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚：TR低触发端。3脚：OUT（或Vo）输出端。4脚：R是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：CO(或VC)为控制电压端。6脚：T

13、H高触发端。7脚：D放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。8脚：VCC(或VDD)外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.516V，CMOS型时基电路VCC的范围为318V。一般用5V。下表为555定时器的逻辑功能表1：表1：输 入输 出UI1UI2RDU0V状态XX00导通>2/3VCC>1/3VCC10导通<2/3VCC<1/3VCC11截止<2/3VCC>1/3VCC1不变不变第4章 系统的设计实现4.1光敏蜂鸣器与双色闪光灯的制作4.1.1光敏蜂鸣器与双色闪光灯的布线由于在焊接时所给的板子时空白版，而且在原理图中光敏蜂鸣器与

14、双色闪光灯的电路中含有交叉线，所以我们需要自己手工布线。4.1.2光敏蜂鸣器与双色闪光灯的焊接根据已经布好的电路图合理安排元件安装位置和走线，最后好现在空白板子上面粗略的画一下电路图，这样以免焊错。焊点表面要保持光滑，色泽柔和。4.1.3光敏蜂鸣器与双色闪光灯的电路图 正面 反面图4-1光敏蜂鸣器电路图 正面 反面图4-2双色彩光灯电路图4.2光敏蜂鸣器与双色闪光灯的调试4.2.1光敏蜂鸣器的调试1、把线路板的正极接4V的直流电压，负极接地后打开电源测试电路。看电路中的蜂鸣器是否会发出鸣叫声。2、测在正常光照下和在无光照情况下的蜂鸣器的鸣叫声有没有不同。3、555定时器的3引脚接到示波器观察其

15、波形，测在正常光照下的输出波形图和在手遮住情况下的输出波形进行记录分析： 图4-3正常光照下输出波形 图4-4手遮住情况下输出波形分析：如上图4-3与4-4所示，通过对比波形，当改变光照强度时，充放电的周期增大了，从而使得电路的频率减小。正常光照情况下，T约为1.25ms; 手遮住情况下，T约为32.5ms。4.2.2双色闪光灯的调试1、把线路板的正极接4V的直流电压，负极接地后打开电源测试电路。观察两个发光二极管的亮度是不是一闪一闪的，如果是那么就调试成功，否则就是在焊接时出错了。如下图4-5,调试成功时发光二极管状态： 图4-5 双色闪光灯4.3光敏蜂鸣器与双色闪光灯的仿真4.3.1光敏蜂

16、鸣器的仿真1、仿真图图4-6 光敏蜂鸣器的仿真图2、改变RG1的光照强度为1000时，观察电路的输入与输出波形：图4-7 当光照强度为1000时，输入与输出波形3、改变RG1的光照强度为10时，观察电路的输入与输出波形：图4-8 当光照强度为10时，输入与输出波形分析：对比图4-7与4-8所示，当光照强度不同时，输出频率会发生改变。当强度增强时，周期增大，从而使得电路的频率减小。当光照为10时，观察图可知T=300us;当光照为1000时观察图可知T=72us。4.3.2双色闪光灯的仿真1、仿真图图4-9双色闪光灯的仿真图2、仿真双色闪光灯，观察示波器显示的输入输出波形：图4-10双色闪光灯的

17、输入输出波形分析：根据电容的充放电过程，使两个发光二极管交替变亮输出为高低相间的高低电瓶波形。在充电时（即充电到使得电容两端电压大约到2/3Vcc时），输出为高电平，则D2发亮；然后开始放电，在放电时（即放电到使得电容两端电压大约到1/3Vcc时），输出为低电平，则D1发亮。第5章 系统分析5.1仿真分析1.对于光敏蜂鸣器，由上图3-6、3-7可知，光照强度由100增大到1000时，输出信号频率减小，周期增大。当光照为10时，观察图可知T=300us;当光照为1000时观察图可知T=72us，符合理论功能。2. 对于双色闪光灯，由上图3-9可知，当电容充放电时，其输出波形与理论功能一致。在充电

18、时（即充电到使得电容两端电压大约到2/3Vcc时），输出为高电平，则D2发亮；然后开始放电，在放电时（即放电到使得电容两端电压大约到1/3Vcc时），输出为低电平，则D1发亮。5.2焊接与布线分析1、由于在焊接时所给的板子时空白版，而且在原理图中光敏蜂鸣器与双色闪光灯的电路中含有交叉线，所以我们需要自己手工布线。2、布线要求简洁、美观、横平竖直、尽量不存在交叉线等。因为555定时器有8个引脚，很难达到没有交叉点，这起初是我们无从下手。3、刚开始，我一直在纸上画了很多草图，但还是会有一两个交叉线，然后我通过在网上搜集一些资料然后在纸上画电路，最终功夫不负有心人，布线成功，而且没有一点交叉。4、虽

19、然之前刚刚过去三周的中级工实训，但是我们还是要注重以下焊接问题。5.3误差来源1、在测试各个元件时，由于有的万用表可能会有点老化，使得测试值有的与理论值有误差，导致在进行调试时可能会有一点误差。2、有时在使用示波器观察图形时，由于示波器有的不是很准确，也会导致一些系统误差。5.4问题分析1、自己在进行调试双色闪光灯时，发现二极管一个亮一个不亮，我就检查电路是否有漏焊或者虚焊的，经过万用表检测，没有发现有焊接错的地方，然后我就换了一个二极管，结果就成功了，可能是焊接过程中由于焊接时间长，二极管被击穿了。所以在焊接板子时尽量要焊好，时间不要太长。2、在布线时我们都不知道如何下手，在布线方面我们下了不少功夫，最终通过在网上查找一些资料，然后在纸上画一些草图完成，没有交叉线。3、在调试光敏蜂鸣器的时候，起初一直得不到波形，然后换用同学的板子来测试，发现还是没有波形，然后就换了一台示波器别人有波形而我的还是没有，最后才发现地线掉了，之前没有焊接牢固。实训总结一周的实训，虽然时间不长但是却带给我很多，因为这是我们独立完成的任务，花费的