中山大学电子技术综合实验论（Word）

1、激光图案控制电路焊接与调试陈XX 微电子学摘要：本课程要求分析激光控制系统的工作原理，焊接散装元件来组装激光控制器并调试。在这个过程中掌握电路的焊接与调试方法。关键字：激光图案 控制电路 调试通激光图案控制电路的焊接和调试实验，了解了激光控制电路的原理，培养了综合分析和设计电路的能力，焊接调试电路的能力。锻炼了动手能力，切实提高实验技能，增强了对微电子专业的兴趣。1.实验内容1.1实验目的本课程通过焊接散装元件来组装收音机与激光控制器并调试。在这个过程中需要分析收音机与激光控制系统的工作原理，并掌握调试电路的方法。在本课程中需学会认识元件，检测元件，使用万用表、电烙铁等工具的方法。掌握一定的焊

2、接技巧。1.2实验仪器及元件变压器，万用表，万用版，整流桥，7812稳压管，555多谐振荡器，4017脉冲分配器，4013，麦克风，滑动变阻器，集成运放，继电器，各种阻值的电阻，二极管，发光二极管，电容，三极管，插座，导线等。1.3电路原理1.3.1激光控制器电路原理（1）激光图案变化原理激光器上有两个直流电机。每个电机上带有一个反射镜，当电机转动时，反射镜跟着转动，由于镜面不平，反射镜在转动时也出现微小的震动，因而射在镜面上的激光的入射角也出现微小波动，导致反射光不再是一条笔直不动的光线，而是有规律地摆动；这条有规律摆动的光射在第二个电机上，又会出现与第一个电机类似的情况，导致最终反射出的激

3、光按照某种规律摆动，形成固定的图案。当任一个电机转速发生变化时，光线摆动的规律就会变化，导致图案发生变化。该控制器总利用电压变化控制两个直流电机电机，不同的电压驱动电机产生不同的转速。两个电机的驱动电压大小由控制器决定。该控制器一共能产生8组图案。有两种工作模式使图案变化，一种是自动的，即隔一定时间图案自动变化，另一种模式是声控，即控制器接收到较大的声音时，图案发生变化。1 / 5（2）原理图多谐振荡器脉冲分配器控制电机反转电路驱动电 路电机整形电 路分压电 路直流电源电路放大器拾音机（3）电源部分220V交流电经过变压器后降压为15V，变压器送来的15V交流电经过整流桥，形成粗略的直流电，再

4、经1000的电解电容，滤掉低频部分，然后经过一个7812（三端稳压管）稳压，再经过两个小电容，进一步滤掉高频波，便得到了较为稳定的12V直流电，为整个控制电路供电。放光二极管为电源指示灯。电路图如下：15V12v （4）自动控制部分由555多谐振荡器产生矩形脉冲。当电路刚接通电源时，由于C来不及充电，555电路的2脚处于零电平，导致其输出3脚为高电平。当电源通过R1、R2向C充电到VcVdd时，输出端3脚由高电路平变为低电平，电容C经R2和内部电路的放电开关管放电。当放电到VcVdd时，输出端又由低电平转变为高电平。此时电容再次充电，这种过程可周而复始地进行下去，形成自激振荡，产生矩形脉冲。

5、（5）声控部分除了自动控制，该控制器还可以由声音控制，用到了拾音器。拾音器中有对声音敏感的部件，当外界声音发生变化时，流过拾音器的电流就会变化，使得电路中的电压也发生变化，利用多谐振荡器555得到脉冲信号，该脉冲信号的频率和声音变化的频率一样，即声音突变一下，即出现一个脉冲，然后用这个脉冲信号作为4017的时钟信号，后面的过程就和自动控制一样了。可见，声控部分的主要任务就是将声音的变化转换成脉冲信号。（6）电压控制电路555产生的矩形脉冲作为脉冲分配器4017的时钟信号，每来一个脉冲，4017就会换一路输出，Q0Q3随脉冲依次输出有效。而将Q4与RST连起来的设计使得当轮到Q4时，4017重启

6、，从Q0开始输出，这样便实现了Q0Q3的循环输出。Q0-Q3的每一路输出带有不一样的电阻负载以产生不一样的电压来驱动电机。每一路输出分成两路，一路电阻是固定的，另一路是可调电阻，他们分别驱动两个电机。1.4.激光控制器电路调试电路焊接完成后，进行调试，调试步骤如下。（1）先用万用表检测电源，确定输出电压为12V左右，否则电源有错误，检查直到输出电压正确。（2）在自动转换工作模式，用万用表测4017的4个端口的输出电压，四个端口每隔10多秒轮流有一个口为高电平，其余端口为低电平。若否，则检查多谐振荡器与脉冲分配器这两个模块的电路，直到正确。（3）在声控工作模式下，用万用表测4017的4个端口的输

7、出电压，四个端口在声控下轮流有一个口为高电平，其余端口为低电平。若否，则检查拾音机、放大电路与整形器这三个模块的电路，直到正确。（4）在自动转换工作模式，用万用表测电机接口的电压，若输出电压为几伏，且每隔10多秒，电压值发生变化，则自动工作方式的电路正确，否则检查电机驱动电路，直到正确。（5）最后，将控制器接到激光器上，观察产生的图案，若在自动转换方式和声控方式都轮流产生8组图案，则正确，否则，重新检查，直到正确。2.实验收获实验才第四周开始，到第十二周完成调试，总共经历了九周的时间，在这九周的时间里，有过许多的困难，最后都一一克服，完成了电路的焊接并调试成功，也让自己获得了许多知识。（一）线

8、路混乱，无从下手问题：第一次面对一个如此复杂的系统，自己明显经验不足，第一周尝试插放各类元件，但是之后发现线路混乱，焊接难度大，而且容易出错，不美观。解决方法：经过第一周的失败后，自己利用课后时间，结合原理图，手工画出布线图，最终在布线图的指导下，成功完成电路的焊接，而且调试时，只有一处错误，将漏掉接线的地方接上后，电路正确工作。收获：认识到布线的重要性，避免了盲目工作带来的损失。之后认识到，还可以利用protel等电脑软件进行布线，之后希望利用课余时间，学习用protel布线，对比手工和用电脑的区别。 （二）焊接不熟练，结果不美观问题：虽然大二自己练习过焊接，但是并不熟练。刚刚开始焊接时，用

9、锡多少，焊点大小等都不了解，焊接后电路板很不美观。解决方法：通过询问同学，向同学学习，并从网络上下载教学视频，加强课余的联系，较好的掌握了焊接技巧，并对学期初的焊接进行修改，使得电路板外观有比较大的改善，而且使得电路运行稳定。收获：动手能力得到提升，进一步掌握了焊接的技巧。（三）继电器不工作，声控电路不灵敏问题：调试阶段发现，控制电机的继电器不工作，而且声控电路不灵敏。解决方法：逐步测量电路各个点的电压，和理论值进行对比分析，最终发现继电器不工作是因为没有接地，而声控电路不灵敏是麦克风的接线焊接得不好，在更正了这两处错误后，电路正确工作，声控电路也变得很灵敏。收获：了解到一些调试和分析电路的方法（四）对各类元件不够了解问题：实验过程中，发现自己对各类元件并不够了解，比如电阻阻值的读取，不同三极管的管脚分布等等解决方法：通过查阅资料，和在实验过程的不断实践，对各类器件的认识更为深入。收获：学会了读取电阻电容的值，辨别二极管、三极管