【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 層次輸出脈沖寬度 Twh 圖 450 600 750 μ s 低層次輸出脈沖寬度 Twl 圖 450 600 750 μ s 到達(dá)物距離 L 圖 177。 0176。 28 m 圖 177。 30176。 22 m 圖 177。 45176。 15 m 通過下表可以看出當(dāng) LRT15CTM4S 紅外遙控接收模塊的供電電壓為 5V 時(shí)，其靈敏度最高；供電電壓和電流 是成正比關(guān)系，即供電電壓越大電源電流越大，反之越??；距離和輸出脈沖寬度近似成反比例關(guān)系，即距離越遠(yuǎn)輸出脈沖寬度越窄，反之越寬。測(cè)試條件如表39 所示。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 表 35靈敏度供電電壓 表 36電源電流電壓 表 37 輸出脈沖寬度與距離 表38 方向性（水平 /垂直） 表 39 測(cè)試條件 參數(shù) 試驗(yàn)條件 備注 高溫 Ta=+75,Vcc= t=500h ①，② 低溫 Ta=25, Vcc= t=500h ①，②高氣溫 /高濕度 Ta=+80 ℃ 90%RH, Vcc= t=500h ①，②鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 熱循環(huán) Ta=30℃ ()+85℃ () 20圈 ②，③ 屬性測(cè)試 高度 =75cm 3次 ④ ①負(fù)載測(cè)試的供電電壓是 5V ②光電學(xué)特性正常條件下應(yīng)在停止 2小時(shí)后恢復(fù)正常 ③加熱周期測(cè)試應(yīng)在無負(fù)載條件下重復(fù) 20次 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)無線接收模塊 的設(shè)計(jì)如圖 310所示， LRT15CTM4S紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊的 Vcc 腳接 +5V電壓， GND 腳接地， Vout 腳接AT89C51 單片機(jī)的 P00 口。當(dāng) LRT15CTM4S 紅外接收頭收到彩色電視遙控器的脈沖信號(hào)后，就能通過其內(nèi)部電路給單片機(jī) P00 口一個(gè) 高電平，完成無線收發(fā)模塊的工作環(huán)節(jié)。 圖 310 無線收發(fā)模塊 本章小結(jié) 本章介紹了作為本設(shè)計(jì)無線收發(fā)模塊的 LRT15CTM4S電子元件的一般特性外部尺寸等物理特性， 并根據(jù)其特性設(shè)計(jì)無線收發(fā)模塊。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 4 音樂集成電路模塊設(shè)計(jì) 音樂 集成電路報(bào)警模塊是該設(shè)計(jì)的信號(hào)觸發(fā)模塊和報(bào)警電路模塊的組合模塊，將彈簧開關(guān)作為信號(hào)觸發(fā)模塊，音樂集成電路作為報(bào)警電路模塊。下面將對(duì)該部分的設(shè)計(jì)做詳細(xì)的介紹。 音樂集成電路 音樂集成電路是一種樂曲發(fā)生器，它可以向外發(fā)送固定存儲(chǔ)的樂曲。它具有聲音悅耳、外接元件少、價(jià)格低、功能全面及使用方便等特點(diǎn)，因而音樂集成電路在家用電器，時(shí)鐘，玩具等方面得到了廣泛的應(yīng)用。 音樂集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理 音樂集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 41 所示，它由振蕩電路、音調(diào)發(fā)生器、包絡(luò)發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)電路、速度控制、節(jié) 奏發(fā)生器、存儲(chǔ)器（ ROM）和前置放大器等組成。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 圖 41 音樂集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 下面將圖中各電路的功能作以簡(jiǎn)要介紹。 （ 1）振蕩電路 振蕩電路與外接電阻 R 構(gòu)成完整的振蕩器，其振蕩頻率與 R阻值的大小有關(guān)，一般振蕩頻率為 5OkHz 或 10OkHz，振蕩頻率是音調(diào)發(fā)生器和節(jié)奏發(fā)生器的時(shí)間基準(zhǔn)，該頻率用作音調(diào)、節(jié)奏、速度的時(shí)間基礎(chǔ)，它直接影響樂曲的質(zhì)量。 （ 2）音調(diào)發(fā)生器 音調(diào)發(fā)生器按存儲(chǔ)器（ ROM）的數(shù)據(jù)分配產(chǎn)生不同音調(diào)的代碼。音調(diào)頻率范圍一般包括兩個(gè)八度音音階。 （ 3）包絡(luò)發(fā)生器 包絡(luò)發(fā)生器的功能是產(chǎn)生 包絡(luò)信號(hào)，包絡(luò)信號(hào)的形狀決定著樂曲的音色。音調(diào)信號(hào)和節(jié)奏信號(hào)經(jīng)包絡(luò)發(fā)生器形成合成音樂信號(hào)后輸送給驅(qū)動(dòng)電路。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 （ 4）驅(qū)動(dòng)電路 不同的集成電路驅(qū)動(dòng)電路各不相同，有的在輸出端輸出電流，可直接驅(qū)動(dòng)壓電蜂鳴器，有的集成電路內(nèi)還設(shè)置有前置放大器。 （ 5）速度控制 速度控制可提供與放音速度相匹配的速度，這種速度已按編好的程序固化在集成電路內(nèi)，不能由外部選擇。 （ 6）節(jié)奏發(fā)生器 節(jié)奏發(fā)生器按存儲(chǔ)器（ ROM）的數(shù)據(jù)分配，可提供八種節(jié)拍去控制 ROM 地址時(shí)鐘，如 1/ 1/ 3/ 3/ 4拍。 音樂 集成電路使用過程中應(yīng)注意的問題 （ 1）音樂集成電路種類很多，每一個(gè)系列的集成電路的外形和接線方式一樣，但樂曲不同。因此選購時(shí)最好臨時(shí)搭接外圍元件視聽一下曲調(diào)是否滿意。 （ 2）不同系列的音樂集成電路，它們的工作電壓差異較大，如2830 系列最大工作電壓為 ，若大于這個(gè)電壓音調(diào)就會(huì)失真，而2850 系列的工作電壓為 ～ 5V。使用時(shí)應(yīng)注意正確選擇工作電壓，才能保證集成電路的正確工作。 （ 3）外接電阻阻值大小與輸出樂曲的音調(diào)有關(guān)，阻值小時(shí)音調(diào)高，阻值大時(shí)音調(diào)低，調(diào)試時(shí)應(yīng)注意阻值的選取。 （ 4）有的系列電路 雖能驅(qū)動(dòng)壓電蜂鳴器，但輸出的電流極小，對(duì)于這類集成電路在外接功放時(shí)要注意。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 音樂集成電路報(bào)警模塊設(shè)計(jì) 該模塊用到了整流二極管、晶體三極管、直流繼電器及音樂集成電路等電器元件，下面將對(duì)各個(gè)元件的工作原理及型號(hào)的選用做詳細(xì)的介紹。 整流二極管的選用 整流二極管的工作原理 晶體二極管為一個(gè)由 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體形成的 pn結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于 pn 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài) 。 當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑制作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流 I0。 當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)， pn 結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為整流二極管的擊穿現(xiàn)象。 整流二極管的導(dǎo)電特性 二極管最重要的特性就是單向?qū)щ娦?。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。下面 通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)說明二極管的正向特性和反向特性。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 （ 1）正向特性 在電子電路中，將整流二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會(huì)導(dǎo)通，這種連接方式稱為正向偏置。當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，整流二極管仍然不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為 ，硅管約為 ）以后，整流二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為 ，硅管約為 ），稱為二極管的“正向壓降”。 （ 2）反向特性 在電子電 路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管中幾乎沒有電流流過，此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。整流二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會(huì)有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當(dāng)整流二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會(huì)急劇增大，二極管將失去單向?qū)щ娞匦裕@種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。 在本設(shè)計(jì)中對(duì)整流二極管并沒有太多的性能要求，只要具備了二極管的單向?qū)щ娦跃涂梢粤?，在電路中起到保護(hù)電子元件的作用。所以本設(shè)計(jì)將采用 IN4007 型鍺二極管。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 晶體三極管的選用 三極管放大電路的基本原理 晶體三極管是一種電流放大器件， 有集電極 C，基極 B，發(fā)射極E 三個(gè)極。晶體三極管按材料分常見的有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有 NPN和 PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，使用最多的是硅 NPN和 PNP兩種，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的。我們僅以 NPN型硅三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。 圖 42 NPN 型硅三極管引腳圖 如上圖 42所示，我們把從基極 B流至發(fā)射極 E的電流叫做基極電流 Ib；把從集電極 C流至發(fā)射極 E 的電流叫做集電極電流 Ic。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極 E 上就用了一個(gè)箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是： 集電極電流 Ic 受基極電流 Ib 的控制， 并且基極電流 Ib 很小的變化，會(huì)引起集電極電流Ic 很大的變化， Ic 的變化量與 Ib 變化量之比稱作三極管的放大倍鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 數(shù)β 。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā) 射極之間，這就會(huì)引起基極電流 Ib 的變化， Ib 的變化被放大后，導(dǎo)致了 Ic 很大的變化。如果集電極電流 Ic 是流過一個(gè)電阻 R 的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式可以算得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號(hào)了。 三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路。首先是由于三極管 BE結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個(gè)二極管），基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生（對(duì)于硅管，常取 ）。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于 ，基極電流 Ib就可以認(rèn)為是 0。但實(shí)際中要放大的信號(hào) 往往遠(yuǎn)比 要小，如果不加偏置的話，這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流 Ib的改變（因?yàn)樾∮?，基極電流都是 0）。如果我們事先在三極管的基極上加上一個(gè)合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個(gè)電阻 Rb 就是用來提供這個(gè)電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)，小信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致基極電流 Ib的變化，而基極電流 Ib的變化，就會(huì)被放大并在集電極上輸出。另一個(gè)原因就是輸出信號(hào)范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對(duì)那些增加的信號(hào)放大，而對(duì)減小的信號(hào)無效（因?yàn)闆]有偏置時(shí)集電極電流為 0， 不能再減小了）。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當(dāng)輸入的基極電流 Ib 變小時(shí)，集電極電流 Ic就可以減小；當(dāng)輸入的基極電流 Ib增大時(shí)，集電極電流 Ic 就增大。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。 對(duì)于 PNP 型三極管，分析方法類似，不同的地方就是電流方向跟鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 NPN 的剛好相反。 三極管的工作狀態(tài)的判斷方法 三極管的工作狀態(tài)可以分為三個(gè)區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)，根據(jù)三極管發(fā)射極和集電極偏置情況，可以判別其工作狀態(tài)： （ 1）對(duì)于 NPN三極管來說，當(dāng) Ube≤ 0 時(shí)，三極管發(fā)射極處于反向偏置， Ib≈ 0，三極管工作在截止區(qū)； （ 2）當(dāng)晶體三極管發(fā)射極處于正向偏置而集電極處于反向偏置時(shí)，三極管工作在放大區(qū)， Ic隨 Ib近似作線性變化； （ 3）當(dāng)發(fā)射極和集電極均處于正向偏置狀態(tài)時(shí)，三極管工作在飽和區(qū)， Ic基本上不隨 Ib而變化，失去了放大功能。 在本設(shè)計(jì)中三極管選用型號(hào)為 S9014 NPN 型硅三極管。 電磁繼電器的選用 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”，在電路中起著 自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷 開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。 在本設(shè)計(jì)中為了安全保護(hù)須在音樂集成電路中接入電磁繼電器，而繼電器的選用為了達(dá)到供電電壓的一致從而選用 5V直流繼電器。 音樂集成電路報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)