【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電路 延時(shí)電路 延時(shí)電路如圖 所示。由 NE555 設(shè)計(jì)的可重復(fù)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(wú)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(diǎn)亮，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，延時(shí)一段時(shí)間后，由于電解電容 E5 的充電，電壓上升到 ?UCC 的時(shí)候，輸出再次轉(zhuǎn)為低電平， LED 燈熄滅，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，當(dāng)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(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，燈持續(xù)亮一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅，此處主要設(shè)計(jì)通過(guò)電阻和電容對(duì) NE555的⑥、⑦腳并聯(lián)起來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)燈點(diǎn)亮?xí)r間長(zhǎng)短進(jìn)行控制，控制時(shí)間公式為 Tw==（ 10K+5K） 100uF=≈ 2，延長(zhǎng)時(shí)間大約為 2秒左右后，燈自動(dòng)熄滅。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 延時(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)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(gè)保護(hù)二極管，當(dāng)輸入端短路時(shí)，給電解電容一個(gè)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(guò)二極管 4007 整流，然后經(jīng)過(guò)電解電容 E6和瓷片電容 C5對(duì)信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單的濾波處理，得到較為穩(wěn)定的電壓，再通過(guò)一個(gè) 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(cè)燈，接通電源后，該指示燈就會(huì)亮起。與 L2 串聯(lián)的 R22 電阻是一個(gè)限流電阻，可以有效保護(hù)發(fā)光二極管，防止電流過(guò)大時(shí)二極管擊穿。 圖 電源電路浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 主要元器件介紹 駐極體話(huà)筒 駐極體話(huà)筒外觀如圖 。駐極體話(huà)筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無(wú)線(xiàn)話(huà)筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話(huà)筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話(huà)筒外殼內(nèi)設(shè)置一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話(huà)筒在工作時(shí)需要直流工作電壓，其工作電壓通常在 ～ 12V。 圖 駐極體話(huà)筒 工作原理是 高分子極化膜上生產(chǎn)時(shí)就注入了一定的永久電荷 (Q)，由于沒(méi)有放電回路，這個(gè)電荷量是不變的，在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動(dòng)，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(dāng)極板在聲波壓力下后退時(shí)，電容量減小，電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的升高。最后再通過(guò)阻抗非常高的場(chǎng)效應(yīng)將電容兩端的電壓取出來(lái)，同時(shí)進(jìn)行放大，我們就可以得到和聲音對(duì)應(yīng)的電壓了。由于場(chǎng)效應(yīng)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(huà)筒都要加一個(gè)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(chēng)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。一般用于光的測(cè)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(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線(xiàn)，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(dǎo)體。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。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子 — 空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)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(guò)，受浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 到一定波長(zhǎng)的光線(xiàn)照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增大而變大，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，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。 圖 光敏電阻 NE555 定時(shí)器 NE555 定時(shí)器外形如圖 所示。 NE555 是屬于 555 系列的計(jì)時(shí) IC 的其中的一種型號(hào)， 555 系列 IC 的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)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(gè)用途很廣且相當(dāng) 普遍的計(jì)時(shí)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(hào)。 NE555 的主要特點(diǎn)： 只需簡(jiǎn)單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)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(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載； 它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。 NE555 的基本參數(shù)：供應(yīng)電壓 ，供應(yīng)電流 36 mA，輸出電流 225mA (max)，上升 /下降時(shí)間 100 ns。 圖 NE555定時(shí)器 NE555 引腳位 的 介紹 ： Pin 1 (接地 ) 地線(xiàn) (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(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 同接地。 Pin 2 (觸發(fā)點(diǎn) ) 這個(gè)腳位是觸發(fā) NE555 使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于 2/3 VCC，下緣須低于 1/3 VCC 。 Pin 3 (輸出 ) 當(dāng)時(shí)間周期開(kāi)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(shí)的最大輸出電流大約 200 mA 。 Pin 4 (重置 ) 一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 Pin 5 (控制 ) 這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營(yíng)在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下 ,這輸入能用來(lái)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(dāng)這個(gè)接腳的電壓從 1/3 VCC電壓以下移至 2/3 VCC 以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。 Pin 7 (放電 ) 這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為 ON時(shí)為 LOW，對(duì)地為低阻抗，當(dāng)輸出為 OFF 時(shí) 為 HIGH，對(duì)地為高阻抗。 Pin 8 (V +) 這是 555 個(gè)計(jì)時(shí)器 IC 的正電源電壓端。供應(yīng)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(jì)中的應(yīng)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(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(shí)電路，低觸發(fā)端 TL（ ②腳）外接觸發(fā)信號(hào)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時(shí)時(shí)間就是輸出脈沖的寬度 Tw（見(jiàn)式 ）。 Tw≈ R1 C1 （式 ） 運(yùn)放 LM324 LM324 的引腳排列如圖 表示。 LM324 系列由四個(gè)獨(dú)立的，高增益，內(nèi)部頻率補(bǔ)償運(yùn)算放大器，其中專(zhuān)為從單電源供電的電壓范圍經(jīng)營(yíng)。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(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。它有 5個(gè)引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“ V+”、“ V”為正、負(fù)電源端，“ Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中， Vi（ ）為反 相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)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(lái)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(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓 IC型號(hào)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(fù) 9V。 因?yàn)槿斯潭煞€(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(hào)、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(hào)的標(biāo)注方法是按照引腳電位從高到低的順序標(biāo)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(duì)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(duì)于 79 負(fù)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(yīng)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(wàn)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(lèi)似于大功率三極管。本設(shè)計(jì)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(jì)電路主要由 LM32 NE55 LM780駐極體話(huà)筒、光敏電阻、二極管 400414 NPN 三極管和若干個(gè)電阻與電容組成的電路。 具體 電路圖見(jiàn)附錄 A 所示 。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 PCB板制作流程 。原理圖的設(shè)計(jì)主要是依據(jù)各元器件的電氣性能根據(jù)需要進(jìn)行合理的搭建，通過(guò)該圖能夠準(zhǔn)確的反映出該 PCB 電路板的重要功能以及各個(gè)部件之間的關(guān)系。 PCB。網(wǎng)絡(luò)生成以后，根據(jù) PCB 面板的大小來(lái)放置各個(gè)元件的位置，在放置時(shí)需要確保各個(gè)元件的引線(xiàn)不交叉。放置元器件完成后，最后進(jìn)行 DRC 檢查，以排除各個(gè)元器件在布線(xiàn)時(shí)的引腳或引線(xiàn)交叉錯(cuò)誤，當(dāng)所有的錯(cuò)誤排除后，一個(gè)完整的 PCB 設(shè)計(jì)過(guò)程完成。要注意的是，在 PCB 設(shè)計(jì)中，必須注意焊盤(pán)的大小應(yīng)該設(shè)計(jì)合理，孔徑太小打孔時(shí)候困 難無(wú)法實(shí)現(xiàn)電路正常連接，如果線(xiàn)寬不控制好，容易造成搭線(xiàn)等問(wèn)題。 3．利用專(zhuān)門(mén)的復(fù)寫(xiě)紙張將設(shè)計(jì)完成的 PCB 圖通過(guò)噴墨打印機(jī)打印輸出，然后將印有電路圖的一面與銅板相對(duì)壓緊，最后放到熱交換器上進(jìn)行熱印，通過(guò)在高溫下將復(fù)寫(xiě)紙上的電路圖墨跡粘到銅板上。一般來(lái)說(shuō)經(jīng)過(guò) 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(méi)有轉(zhuǎn)印好的地方可以用黑色油性筆修補(bǔ)。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(xì)選擇不同的鉆針，在使用鉆機(jī)鉆孔時(shí)，線(xiàn)路板一定要按穩(wěn)，鉆機(jī)速度不能開(kāi)的過(guò)慢也不能過(guò)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(jìn)行合理安裝和焊接了。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(yīng)的地方，對(duì)焊點(diǎn)的質(zhì)量要求包括電氣接觸良好、機(jī)械結(jié)合牢固和美觀三個(gè)方面。保證焊點(diǎn)質(zhì)量最重要的一點(diǎn)，就是必須避免虛焊。焊接時(shí)利用烙鐵頭的對(duì)元件引線(xiàn)和焊盤(pán)預(yù)熱，烙鐵頭與焊盤(pán)的平面最好成 45176。夾角，等待焊金屬上升至焊 接溫度時(shí)再加焊錫絲。被焊金屬未經(jīng)預(yù)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(huì)導(dǎo)致虛焊。焊錫加焊盤(pán)上（而不是僅僅加在元件引腳上），待焊盤(pán)溫度上升到使焊錫絲熔化的溫度，焊錫就自動(dòng)熔化。被焊件必須具備可焊性，被焊金屬表面應(yīng)保持清潔，要使用合適的助焊劑，并且具有適當(dāng)?shù)暮附訙囟龋€要保持合適的焊接時(shí)間。盡可能縮短低頻元器件之間的連線(xiàn)，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(yīng)盡量遠(yuǎn)離。 硬件靜態(tài)的調(diào)試 首先 排除邏輯故障， 這類(lèi)故障往往由于設(shè)計(jì)和加工制板過(guò)程中工藝性錯(cuò)誤所造成的。主要包括錯(cuò)線(xiàn)、開(kāi)路、短路。排除的方法是首先將加工的印制板認(rèn)真對(duì)照原理圖，看兩者是否一致。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線(xiàn)是否存在相互之間短路或與其它信號(hào) 線(xiàn)路短路。必要時(shí)利用數(shù)字萬(wàn)用表的短路測(cè)試功能，可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。其次要 排除元器件失效 ， 造成這類(lèi)錯(cuò)誤的原因有兩個(gè)：一個(gè)是元器件買(mǎi)來(lái)時(shí)就已壞了；另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤，造成器件燒壞。可以采取檢查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致。在保證安裝無(wú)誤后，用替 換方法排除錯(cuò)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(jī)仿真調(diào)試 聯(lián)機(jī)仿真必須借助仿真開(kāi)發(fā)裝置、示波器、萬(wàn)