【文章內(nèi)容簡介】 電路 延時電路 延時電路如圖 所示。由 NE555 設(shè)計的可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路，電路初始處于輸出低電平 LED熄滅狀態(tài)，在晚上無光前提下，②腳接收到低電平脈沖后， NE555 輸出狀態(tài)立即發(fā)生改變，變成高電平， LED 燈點亮，電路進入暫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，延時一段時間后，由于電解電容 E5 的充電，電壓上升到 ?UCC 的時候，輸出再次轉(zhuǎn)為低電平， LED 燈熄滅，電路進入穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，當②腳再次接收到低電平脈沖后，電路觸發(fā)， E5 放電，電路又進入暫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，燈持續(xù)亮一段時間后自動熄滅，此處主要設(shè)計通過電阻和電容對 NE555的⑥、⑦腳并聯(lián)起來來實現(xiàn)對燈點亮時間長短進行控制，控制時間公式為 Tw==（ 10K+5K） 100uF=≈ 2，延長時間大約為 2秒左右后，燈自動熄滅。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學院電子與信息工程學院畢業(yè)設(shè)計 10 圖 延時電路 電源電路 電源電路如圖 所示。在穩(wěn)壓器的兩端都接有二極管、電容和電解電容。電容用來實現(xiàn)頻率補償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩和抑制電路引入的高頻干擾。電解電容用以減少穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。這里的 4007 二極管是一個保護二極管，當輸入端短路時，給電解電容一個放電回路，防止電解電 容兩端電壓作用于調(diào)整管 7809 的 be結(jié)擊穿而損壞。 接通電源后（輸入電壓差不多 +12V 左右）后，經(jīng)過二極管 4007 整流，然后經(jīng)過電解電容 E6和瓷片電容 C5對信號進行簡單的濾波處理，得到較為穩(wěn)定的電壓，再通過一個 LM7809 將電壓穩(wěn)定在 9V左右輸出，電源電路中接的發(fā)光二極管 L2 作為電源的檢測燈，接通電源后，該指示燈就會亮起。與 L2 串聯(lián)的 R22 電阻是一個限流電阻，可以有效保護發(fā)光二極管，防止電流過大時二極管擊穿。 圖 電源電路浙江工商職業(yè)技術(shù)學院電子與信息工程學院畢業(yè)設(shè)計 11 主要元器件介紹 駐極體話筒 駐極體話筒外觀如圖 。駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個場效應管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話筒在工作時需要直流工作電壓，其工作電壓通常在 ～ 12V。 圖 駐極體話筒 工作原理是 高分子極化膜上生產(chǎn)時就注入了一定的永久電荷 (Q)，由于沒有放電回路，這個電荷量是不變的，在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動，因此和背極的距離也跟著變化，也就是鎖極化膜和背極間的電容是隨 聲波變化。根據(jù)電荷的公式 Q=C?U，駐極體總的電荷量不變，當極板在聲波壓力下后退時，電容量減小，電容兩極間的電壓就會成反比的升高。最后再通過阻抗非常高的場效應將電容兩端的電壓取出來，同時進行放大，我們就可以得到和聲音對應的電壓了。由于場效應管是有源器件，需要一定的偏置和電流才可以工作在放大狀態(tài)，因此，駐極體話筒都要加一個直流偏置才能工作。 光敏電阻 光敏電阻結(jié)構(gòu)如圖 。光敏電阻又稱光導管，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的光照射 下，其阻值迅速減小的特性。一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換。其工作原理是基于內(nèi)光電效應。在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。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體。由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子 — 空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電 壓，其中便有電流通過，受浙江工商職業(yè)技術(shù)學院電子與信息工程學院畢業(yè)設(shè)計 12 到一定波長的光線照射時，電流就會隨光強的增大而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導體的導電能力取決于半導體導帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。 圖 光敏電阻 NE555 定時器 NE555 定時器外形如圖 所示。 NE555 是屬于 555 系列的計時 IC 的其中的一種型號， 555 系列 IC 的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而 555 是一個用途很廣且相當 普遍的計時芯片，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。 NE555 的主要特點： 只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久 ； 操作電源范圍極大，可與 TTL， CMOS 等邏輯電路配合，也就是它的 輸出電平及輸入觸發(fā)電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配；其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負載； 它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。 NE555 的基本參數(shù)：供應電壓 ，供應電流 36 mA，輸出電流 225mA (max)，上升 /下降時間 100 ns。 圖 NE555定時器 NE555 引腳位 的 介紹 ： Pin 1 (接地 ) 地線 (或共同接地 ) ，通常被連接到電路共浙江工商職業(yè)技術(shù)學院電子與信息工程學院畢業(yè)設(shè)計 13 同接地。 Pin 2 (觸發(fā)點 ) 這個腳位是觸發(fā) NE555 使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于 2/3 VCC，下緣須低于 1/3 VCC 。 Pin 3 (輸出 ) 當時間周期開始 555 的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少 伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到 O 伏左右的低電位。于高電位時的最大輸出電流大約 200 mA 。 Pin 4 (重置 ) 一個低邏輯電位送至這個腳位時會重置定時器和使輸出回到一個低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 Pin 5 (控制 ) 這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當計時器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運作方式下 ,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。 Pin 6 (重置鎖定 ) Pin 6 重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當這個接腳的電壓從 1/3 VCC電壓以下移至 2/3 VCC 以上時啟動這個動作。 Pin 7 (放電 ) 這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當輸出為 ON時為 LOW，對地為低阻抗，當輸出為 OFF 時 為 HIGH，對地為高阻抗。 Pin 8 (V +) 這是 555 個計時器 IC 的正電源電壓端。供應電壓的范圍是 + 伏特 (最小值 )至 +16 伏特 (最大值 )。內(nèi)部功能框圖如圖 。 圖 NE555功能圖 本 次聲光控照明燈 設(shè)計中的應用（ 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 ） 介紹 ： 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 的原理和波形圖 如圖 。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學院電子與信息工程學院畢業(yè)設(shè)計 14 圖 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的原理和波形 圖 NE555 的高觸發(fā)端 TH（ ⑥ 腳）和放電端 D（ ⑦ 腳）接 RC 定時電路，低觸發(fā)端 TL（ ②腳）外接觸發(fā)信號。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時時間就是輸出脈沖的寬度 Tw（見式 ）。 Tw≈ R1 C1 （式 ） 運放 LM324 LM324 的引腳排列如圖 表示。 LM324 系列由四個獨立的，高增益，內(nèi)部頻率補償運算放大器，其中專為從單電源供電的電壓范圍經(jīng)營。它采用 14 腳雙列直插塑料封裝，內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。它有 5個引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個信號輸入端，“ V+”、“ V”為正、負電源端，“ Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中， Vi（ ）為反 相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 圖 LM324的引腳排列 三端穩(wěn)壓器管 直流穩(wěn)壓芯片用 LM78/LM79系列三端穩(wěn)壓 IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，浙江工商職業(yè)技術(shù)學院電子與信息工程學院畢業(yè)設(shè)計 15 電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓 IC型號中的 LM78 或 LM79 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 LM7806 表示輸出電壓為正 6V， LM7909 表示輸出電壓為負 9V。 因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 在 78**、 79**系列三端穩(wěn)壓器中，最常用的是 TO220 和 T0202 兩種封裝。這兩種封裝的圖形及引腳序號、引腳功能如圖 所示。 圖 三端穩(wěn)壓管引腳及功能 圖中的引腳號的標注方法是按照引腳電位從高到低的順序標注的，引腳①為最高電位，③腳為最低電位，②腳居中。從圖中可以看出，不論 78 系列、還是 79系列，②腳均為輸出端。對于 78 正壓系列，輸入是最高電位，為①腳，地端為最低電位，為③腳。對于 79 負壓系列，輸入為最低電位，自然是③腳 ，而地端為最高電位，為①腳，輸出為中間電位，為②腳。此外，還應注意，散熱片總是和最低電位的第③腳相連，這樣在78 系列中，散熱片和地相連接，而在 79 系列中，散熱片和輸入端相連接。用萬用表判斷三端穩(wěn)壓器的方法與三極管的判斷方法相同，三端穩(wěn)壓器類似于大功率三極管。本設(shè)計采用了穩(wěn)壓管 LM7809 將輸入電壓穩(wěn)定在 9V 左右。 電路圖的確定 本設(shè)計電路主要由 LM32 NE55 LM780駐極體話筒、光敏電阻、二極管 400414 NPN 三極管和若干個電阻與電容組成的電路。 具體 電路圖見附錄 A 所示 。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學院電子與信息工程學院畢業(yè)設(shè)計 16 PCB板制作流程 。原理圖的設(shè)計主要是依據(jù)各元器件的電氣性能根據(jù)需要進行合理的搭建，通過該圖能夠準確的反映出該 PCB 電路板的重要功能以及各個部件之間的關(guān)系。 PCB。網(wǎng)絡生成以后，根據(jù) PCB 面板的大小來放置各個元件的位置，在放置時需要確保各個元件的引線不交叉。放置元器件完成后，最后進行 DRC 檢查，以排除各個元器件在布線時的引腳或引線交叉錯誤，當所有的錯誤排除后，一個完整的 PCB 設(shè)計過程完成。要注意的是，在 PCB 設(shè)計中，必須注意焊盤的大小應該設(shè)計合理，孔徑太小打孔時候困 難無法實現(xiàn)電路正常連接，如果線寬不控制好，容易造成搭線等問題。 3．利用專門的復寫紙張將設(shè)計完成的 PCB 圖通過噴墨打印機打印輸出，然后將印有電路圖的一面與銅板相對壓緊，最后放到熱交換器上進行熱印，通過在高溫下將復寫紙上的電路圖墨跡粘到銅板上。一般來說經(jīng)過 23 次轉(zhuǎn)印，電路板就能很牢固的轉(zhuǎn)印在覆銅板上。 4．制板。先檢查一下電路板是否轉(zhuǎn)印完整，若有少數(shù)沒有轉(zhuǎn)印好的地方可以用黑色油性筆修補。放入腐蝕液中等待 20 分鐘左右，等銅板上除墨跡以外的地方全部被腐蝕之后，將銅板取去，然后將清水將溶液沖洗掉。 5．打孔。依據(jù) 電子元件管腳的粗細選擇不同的鉆針，在使用鉆機鉆孔時，線路板一定要按穩(wěn)，鉆機速度不能開的過慢也不能過快否則很容易打偏，鉆孔完成后，在 PCB板表面涂上一層松香水以防止被空氣氧化。然后就可以找好元器件進行合理安裝和焊接了。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學院電子與信息工程學院畢業(yè)設(shè)計 17 4 硬件電路安裝與調(diào)試 根據(jù)電路圖將元器件安裝在相應的地方，對焊點的質(zhì)量要求包括電氣接觸良好、機械結(jié)合牢固和美觀三個方面。保證焊點質(zhì)量最重要的一點，就是必須避免虛焊。焊接時利用烙鐵頭的對元件引線和焊盤預熱，烙鐵頭與焊盤的平面最好成 45176。夾角，等待焊金屬上升至焊 接溫度時再加焊錫絲。被焊金屬未經(jīng)預熱，而將焊錫直接加在烙鐵頭上，使焊錫直接滴在焊接部位，這種焊接方法常常會導致虛焊。焊錫加焊盤上（而不是僅僅加在元件引腳上），待焊盤溫度上升到使焊錫絲熔化的溫度，焊錫就自動熔化。被焊件必須具備可焊性，被焊金屬表面應保持清潔，要使用合適的助焊劑，并且具有適當?shù)暮附訙囟?，還要保持合適的焊接時間。盡可能縮短低頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。 硬件靜態(tài)的調(diào)試 首先 排除邏輯故障， 這類故障往往由于設(shè)計和加工制板過程中工藝性錯誤所造成的。主要包括錯線、開路、短路。排除的方法是首先將加工的印制板認真對照原理圖，看兩者是否一致。應特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯誤，并重點檢查系統(tǒng)總線是否存在相互之間短路或與其它信號 線路短路。必要時利用數(shù)字萬用表的短路測試功能，可以縮短排錯時間。其次要 排除元器件失效 ， 造成這類錯誤的原因有兩個：一個是元器件買來時就已壞了；另一個是由于安裝錯誤，造成器件燒壞?？梢圆扇z查元器件與設(shè)計要求的型號、規(guī)格和安裝是否一致。在保證安裝無誤后，用替 換方法排除錯誤。 最后要排除電源故障， 在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位 。 聯(lián)機仿真調(diào)試 聯(lián)機仿真必須借助仿真開發(fā)裝置、示波器、萬