【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 筒內(nèi)接入一只結(jié)型場(chǎng)效應(yīng) 晶體三極管 來(lái)進(jìn)行阻抗變換。 場(chǎng)效應(yīng)管 的特點(diǎn)是輸入 阻抗 極高、 噪聲 系數(shù)低。普通 場(chǎng)效應(yīng) 管有源極 (S)、柵極 (G)和漏極 (D)三個(gè)極。這里使用的是在內(nèi)部源極和柵極間再?gòu)?fù)合一只二極管的專用場(chǎng)效應(yīng)管。接二極管的目的是在場(chǎng)效應(yīng)管受強(qiáng)信號(hào)沖擊時(shí)起保護(hù)作用。場(chǎng)效應(yīng)管的柵極接金屬極板。這樣，駐極體話筒的輸出線便有三根。即源極 S，一般用藍(lán)色塑線，漏極 D，一般用紅色塑料線和連接金屬外殼 武漢大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 的編織屏蔽線。 其原理圖如下： 圖 駐極體話筒結(jié)構(gòu)圖 光敏電阻 光敏電阻又稱 光導(dǎo)管 ，常用的制作材料為 硫化鎘 ，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定 波長(zhǎng) 的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向 電源 的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使 光敏電阻器 的阻值迅速下降。光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的 光敏電阻器 硫化鎘光敏電阻器，它是由 半導(dǎo)體材料 制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見(jiàn)光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá) 1~10M 歐 ,在強(qiáng)光條件（ 100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千 歐姆 。光敏電阻器對(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì) 可見(jiàn)光（ ~） μm的響應(yīng)很接近 ，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。圖（ 3）為光敏電阻基本結(jié)構(gòu)圖： 圖 光敏電阻結(jié)構(gòu)圖 武漢大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過(guò)，受到適當(dāng)波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增加而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒(méi)有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也可以加交流電壓。 光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。它在光線的作用下其阻值往往變小，這種現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng)，因此 ，光敏電阻又稱光導(dǎo)管。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，然后接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子 — 空穴對(duì)增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻的阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻 值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子 — 空穴對(duì)將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。 光敏電阻隨入射光線的強(qiáng)弱其對(duì)應(yīng)的阻值變化不是線性的，也就不能用它作光電的線性變換，這是使用者應(yīng)注意的地方。初學(xué)者可購(gòu)置一只光敏電阻器（ MG45型 )，在夜間點(diǎn)一盞 60～ 100W 的白熾燈，用萬(wàn)用表直接測(cè)量光敏電阻器的阻值。測(cè)量時(shí)，應(yīng)把光敏電阻對(duì)著白熾燈的光，再逐漸拉開(kāi)與燈的距離 (由近到遠(yuǎn) )，觀察萬(wàn)用表指示的阻值變化，可以直觀驗(yàn)證光敏電阻的特牲，以加深對(duì)它的感性認(rèn)識(shí)。 常用的光敏電阻器型號(hào)有密封型的 MG4 MG4 MG43 和非密封型的 MG45。它們的額定功率均在 200mW 以下。 在光電自動(dòng)控制電路中，可以選用光敏電阻器作為光電傳感元件。 圖 光敏電阻實(shí)物圖 雙電壓比較集成器 LM393 主要功能 輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上，不受 Vcc 端電壓值的限制 .此輸出能作為一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)地 SPS 開(kāi)路 (當(dāng)不用負(fù)載電阻 武漢大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 沒(méi)被運(yùn)用 )，輸出部分的陷電流被可能得到 的驅(qū)動(dòng)和器件的 β值所限制 .當(dāng)達(dá)到極限電流 (16mA)時(shí)，輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升。輸出飽和電壓被輸出晶體管大約 60ohm 的 γSAT 限制。當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí) ,輸出晶體管的低失調(diào)電壓 (約 )允許輸出箝位在零電平。 圖 LM393 芯片圖 主要特點(diǎn) LM393 是雙電壓比較器集成電路。 該電路的特點(diǎn)如下： 比較器數(shù) :2 工作溫度范圍 :0176。C +70176。C SVHC(高度關(guān)注物質(zhì) ):No SVHC (18Jun2020) 器件標(biāo)號(hào) :393 通道數(shù) :2 邏輯功能號(hào) :393 工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源： 2～ 36V， 雙電源：177。1 ～ 177。18V； 消耗電流小， ICC=； 輸入失調(diào)電壓小， VIO=177。2mV； 共模輸入電壓范圍寬， VIC=0～ ； 輸出與 TTL， DTL， MOS， CMOS 等兼容； 輸出可以用開(kāi)路集電極連接 “或 ”門；采用雙列直插 8 腳塑料封裝（ DIP8）和微形的雙列 8 腳塑料封裝（ SOP8）。 結(jié)構(gòu)圖 LM393 內(nèi)部采用雙列直插 8 腳塑料封裝（ DIP8）和微形的雙列 8 腳塑料封裝（ SOP8） 武漢大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 圖 LM393 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 應(yīng)用說(shuō)明 LM393 是高增益 ,寬頻帶器件，象大多數(shù)比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生 耦合 ，則很容易產(chǎn)生 振蕩 。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng) 比較器 改變狀態(tài)時(shí)，輸出電壓過(guò)渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問(wèn)題，標(biāo)準(zhǔn) PC板 的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入 —輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于 10K將減小反饋信號(hào)，而且增加甚至很小的正反饋量 (滯回 ~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換 ,使得不可能產(chǎn)生由于寄生 電容 引起的振蕩，除非利用滯后，否則直接插入IC(集成電路板 integrated circuit，縮寫： IC) 并在引腳上加上電阻將引起輸入 —輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號(hào)是 脈沖 波形，并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快，則滯回將不需要。 比較器的所有沒(méi)有用的引腳必須接地。 LM393 偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 ~30V 無(wú)關(guān)。 通常電源不需要加旁路電容。 差分輸入電壓可以大于 Vcc 并不損壞器件，保護(hù)部分必須能阻止輸入電壓向負(fù)端超過(guò) 。 LM393 的輸出部分是集電極開(kāi)路，發(fā)射極接地的 NPN 輸出 晶體管 ，可以用多集電極輸出提供 。 系統(tǒng)主要模塊介紹： 光控電路模塊 光敏傳感器模電變換的電路圖 武漢大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 圖 光控電路圖 當(dāng)光敏電阻收到光照的時(shí)候，電阻減小，運(yùn)放同向輸入端為低電平，端口 1輸出為低電平；當(dāng)光照較弱時(shí)，電阻增加，運(yùn)放同向輸入端為高電平，端口 1輸出為高電平。光控電路的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓跟隨器后，將比較微弱的電流信號(hào)放大到單片機(jī)能夠識(shí)別的電流，然后由運(yùn)放輸出端將放大后的信號(hào)傳給單片機(jī)的 口。 聲控電路模塊 聲控電路部分電路圖 圖 聲控電路圖 武漢大學(xué)本科畢業(yè)論文 13 駐極體話筒將接收到的聲音信號(hào) 轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號(hào)，然后，微弱的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大器的放大，然后將放大后的信號(hào)電壓通過(guò)遲滯比較器轉(zhuǎn)變成單片機(jī)識(shí)別的高低電平信號(hào) ,經(jīng)過(guò)雙向穩(wěn)壓管變成翻轉(zhuǎn)電平信號(hào)，然后傳給單片機(jī)的外部中斷 口。 串口通信模塊 圖 串口通信模塊電路圖 串口通訊對(duì)單片機(jī)而言意義重大，不但可以實(shí)現(xiàn)將單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)端，而且也能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)單片機(jī)的控制。由于其所需電纜線少，接線簡(jiǎn)單，所以在較遠(yuǎn)距離傳輸中，得到了廣泛的運(yùn)用。 通信協(xié)議 原理 通信協(xié)議是通信設(shè)備在通信前的約定。單片機(jī)、計(jì)算機(jī)有了協(xié)議這種約定，通信雙方才能明白對(duì)方的意圖，以進(jìn)行下一步動(dòng)作。假定我們需要在 PC 機(jī)與單片機(jī)之間進(jìn)行通信，在雙方程式設(shè)計(jì)過(guò)程中，有如下約定： 0xA1：?jiǎn)纹瑱C(jī)讀取 P0端口數(shù)據(jù)，并將讀取數(shù)據(jù)返回 PC 機(jī)； 0xA2：?jiǎn)纹瑱C(jī)從 PC 機(jī)接收一段控制數(shù)據(jù)； 0xA3：?jiǎn)纹瑱C(jī)操作成功信息。 在系統(tǒng)工作過(guò)程中，單片機(jī)接收到 PC 機(jī)數(shù)據(jù)信息后，便查找協(xié)議，完成相應(yīng)的操作。當(dāng)單片機(jī)接收到 0xA1時(shí)，讀取 P0端口 數(shù)據(jù)，并將讀取數(shù)據(jù)返回PC 機(jī)；當(dāng)單片機(jī)接收到 0xA2時(shí)，單片機(jī)等待從 PC 機(jī)接收一段控制數(shù)據(jù)；當(dāng)PC 機(jī)接收到 0xA3時(shí)，就表明單片機(jī)操作已經(jīng)成功。 硬件連接 51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間可以方便