【正文】 控硅等效圖解圖當(dāng)陽極 A 加上正向電壓時，BG1 和 BG2 管均處于放大狀態(tài)。此時，如果從控制極 G 輸入一個正向觸發(fā)信號，BG2 便有基流 ib2 流過，經(jīng) BG2 放大，其集電極 輸 輸 入 出 端 端 23電流 ic2=β2ib2。因為 BG2 的集電極直接與 BG1 的基極相連，所以 ib1=ic2。此時，電流 ic2 再經(jīng) BG1 放大，于是 BG1 的集電極電流 ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個電流又流回到 BG2 的基極，表成正反饋，使 ib2 不斷增大，如此正向饋循環(huán)的結(jié)果，兩個管子的電流劇增，可控硅使飽和導(dǎo)通。由于 BG1 和 BG2 所構(gòu)成的正反饋作用，所以一旦可控硅導(dǎo)通后，即使控制極G 的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導(dǎo)通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號只起觸發(fā)作用，沒有關(guān)斷功能，所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。由于可控硅只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開關(guān)特性，這種特性需要一定的條件才能轉(zhuǎn)化，此條件見下表。表 可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷條件狀態(tài) 條件 說明從關(guān)斷到導(dǎo)通 陽極電位高于是陰極電位控制極有足夠的正向電壓和電流兩者缺一不可維持導(dǎo)通 陽極電位高于陰極電位陽極電流大于維持電流兩者缺一不可從導(dǎo)通到關(guān)斷 陽極電位低于陰極電位陽極電流小于維持電流任一條件即可可控硅的基本伏安特性如下圖 17 所示。圖 17 可控硅基本伏安特性 雙向可控硅可以在陽極與陰極之間加正向電壓，門極加觸發(fā)信號，控制雙向可控硅實現(xiàn)雙向?qū)ǎ虼诉m合用作交流電源開關(guān)，廣泛用于工業(yè)、交通、家用24電器等領(lǐng)域，在遙控電路中也被廣泛應(yīng)用。雙向可控硅還可通過控制其導(dǎo)通θ的大小來控制它的輸出電壓的大小?？煽毓璧奶匦郧€分在四個象限，在特性曲線的Ⅰ、Ⅲ象限具有相同的觸發(fā)和導(dǎo)通特性。它可以用正向脈沖來觸發(fā)使其導(dǎo)通，又可用負想向脈沖觸發(fā)器使它導(dǎo)通。在實際應(yīng)用中，這四種觸發(fā)方式對雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通有很大差異，其中第一象限“Ⅰ+”和第三象限“Ⅲ”觸發(fā)性能很好，因為在這兩種觸發(fā)方式中，觸發(fā)電流的方向和雙向可控硅主回路中當(dāng)時的電流方向一致，只需要用較小的觸發(fā)脈沖電流就可使雙向可控硅導(dǎo)通。可控硅又分單向可控硅和雙向可控硅，雙向可控硅是一種NPNPN型五層半導(dǎo)體器件，與普通可控硅相比，如用普通可控硅控制交流負載，需要兩個普通可控硅的反并聯(lián)，兩套觸發(fā)線路，而雙向可控硅只需要一套觸發(fā)線路即可。除此之外，雙向可控硅能夠雙向?qū)щ?。雙向可控硅的三個引出電極分別為第一（主）電極T第二（主）電極T2和門極G（控制極）。圖18是雙向可控硅的結(jié)構(gòu)和電路符號。 T2 T2 P N N G N N G T1 T1 （a） 圖18 雙向可控硅結(jié)構(gòu)與符號 (b)④調(diào)光控制電路經(jīng)過對各元器件的分析之后，下面就對調(diào)光控制電路進行設(shè)計。首先接口在，輸出脈沖由三極管9012 (PNP)放大后經(jīng)光電耦合器MOC3021 驅(qū)動雙向可控硅控制負載, 由于交流電過零點時可控硅自動關(guān)斷，即間接控制了燈光的亮度。R2 是雙向可控硅的門極電阻,當(dāng)可控硅靈敏度較高時, 門極阻抗也很高, 并上R2 可提高抗干擾能力。R3 是觸發(fā)功率雙向可控硅的限流電阻,其值由交流電網(wǎng)電壓峰值及觸發(fā)器輸出端允許重復(fù)沖擊電流峰值決定,可按下式選取:R2 = Vp / I TSM。在式中VP為交流電路中的峰值電壓,I TSM 為峰值重復(fù)浪涌電流(一般可取1A )。另外39Ω 電阻和0. 01μF 電容組成浪涌吸收電路,防止浪涌電壓損壞雙向可控硅。電阻R2和R3 可選擇300Ω。圖19為調(diào)光控制電路圖。25圖19 調(diào)光控制電路圖⑤電源設(shè)計因為在為單片機等元器件提供電源的電壓必須是直流電，而我們采用交流電源供電，所以在系統(tǒng)設(shè)計中就必須設(shè)計一電源電路，來提供電路中所需的直流電壓，如+5V，+12V 等。需將高壓電源通過電源變壓器降壓、整流元件整流、電容濾波、穩(wěn)壓后向負載供電。橋式整流電路由變壓器和四個二極管組成，四個二極管接成了橋式，在四個頂點中，相同極性接在一起的一對頂點接向直流負載，不同極性接在一起的一對頂點接向交流電源。由于整流電路輸出的直流電壓脈動大，而本系統(tǒng)則需要穩(wěn)定的直流電壓，則需要濾波電路，濾除脈動中的交流成分，在通過穩(wěn)壓器得到穩(wěn)定的直流電壓，以供系統(tǒng)需要。電源電路圖如下圖 20 所示。圖 20 電源設(shè)計電路圖其中上圖中 LM7805 器件為穩(wěn)壓器。7805 是常用三端固定電壓集成線性穩(wěn)壓器，78XX 系列為正電壓輸出穩(wěn)壓器，型號 78XX 系列中的 XX 數(shù)字表示集成穩(wěn)壓26器的輸出電壓的數(shù)值，發(fā) V 為單位，例如，7805 表示輸出電壓為+5V。有5V，6V，9V。12V，15V，18V，24V 等 7 種不同的輸出電壓擋，能滿足大多數(shù)電子設(shè)備所用的電源電壓。些外，型號中還有英文字母：數(shù)字前面的字母如LM78XX 等，通常表示生產(chǎn)廠家（公司） ，LM 表示美國 IVEC 公司，MC 為美國MOTROL 公司。⑥施密特觸發(fā)器在調(diào)光電路中，為了能夠調(diào)節(jié)光的亮度，就必須控制交流電的電壓，電壓強則燈光亮，所以在雙向可控硅導(dǎo)通的時間來確定交流電的有效值是實現(xiàn)調(diào)光的重要過程。要實現(xiàn)這過程，就必須給單片機輸入交流的同步檢測信號，從而來確定脈沖的發(fā)送時間，來導(dǎo)通可控硅，實現(xiàn)燈光亮度控制。所以系統(tǒng)就需要一個提供同步信號的電路。而施密特觸發(fā)器就能提供這功能，它的重要功能就是能夠把變化非常緩慢的輸入脈沖波形，整形成為適合于電路需要的矩形脈沖，而且由于具有滯回能力特性，所以抗干擾能力很強。圖21為用施密特觸發(fā)器實現(xiàn)波形變換。本系統(tǒng)采用的是 74HC7014，74HC7014 高速 Si 門 CMOS 設(shè)備。它被指定依從 JEDEC 標(biāo)準(zhǔn)第 7A 。 74HC7014 提供六精確度施密特觸發(fā)器以非倒置緩沖。它是能變換慢慢地改變的輸入信號入尖銳被定義的, jitterfree 產(chǎn)品信號。這使電路適當(dāng)操作在一個高度喧鬧的環(huán)境里。 V 和 16 V 沒有干擾其它渠道。特點：工作電壓 3 到 6 V。 U1 VT+ VT t UOH UOL O t圖 21 施密特觸發(fā)器實現(xiàn)波形變換⑥遙控接收及控制調(diào)光電路總圖前面介紹了電源設(shè)計電路，調(diào)光控制電路，下面我就設(shè)計一個總圖，通過單片機來實現(xiàn)。我先畫個總體框圖，如圖22所示。具體詳圖請見附圖2?！?口作為數(shù)碼管的二進制數(shù)據(jù)輸出，顯示數(shù)字為“0—7”，“0”表示最暗，27“7”表示最亮，采用帶鎖存功能的七段譯碼電路74HC4511集成塊譯碼顯示數(shù)值，以4地址輸入(D1 對D4),七活躍高段產(chǎn)品(Qa對Qg) 。4511 的LE 端接89c51 的30 腳（地址鎖存允許控制）；—P0 .7 — 作為14個電器的電源控制輸出，接口用繼電器隔離輸出。 口為調(diào)光脈沖 輸出,輸出脈沖由三極管9012 放大后經(jīng)光電耦合器MOC3021 驅(qū)動雙向可控硅控制負載； 口為交流50Hz同步檢測信號輸入。系統(tǒng)對市電進行變壓、整流、并經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后得到100Hz 的方波（周期10ms），作為發(fā)送調(diào)光脈沖的同步信號，系統(tǒng)采用10ms 為一個“單位時間”的長度，燈的亮度越高，則可控硅導(dǎo)通時間的占空比越大； 口為紅外遙控碼輸入，采用集成紅外線接收路SFH50638，此集成元件體積小、抗干擾性好、并且價格低廉。它僅有三個腳，分別是電源正極、電源負極以及信號輸出端，其工作電壓為5V 左右，它的主要功能包括放大、選頻、解調(diào)幾大部分，要求輸入是已經(jīng)被調(diào)制的信號，經(jīng)過它的接收放大和解調(diào)會在輸出端直 腳。這款紅外線接收電路接收距離可以達8 米左右，完全可以滿足室內(nèi)的遙控距離； 腳為外部中斷0 輸入腳，采用下降沿觸發(fā)，有信號時，第一位碼的低電平啟動中斷程序，實時接收數(shù)據(jù)幀。第9 腳為單片機的復(fù)位腳，采用RC上電復(fù)位電路；119 腳接12M 晶振。 圖22 遙控接收控制電路總框圖⑦遙控發(fā)射器的造型設(shè)計要求這里我只簡單介紹下發(fā)射器的設(shè)計要求，具體實物將不再設(shè)計。造型設(shè)計的宗旨是處理好人與產(chǎn)品、人與環(huán)境之間的關(guān)系，既滿足人們對物質(zhì)功能的需求，又滿足人們對審美的精神需求。在兼顧合理性、經(jīng)濟性、審美性、實用性、獨創(chuàng)性的基礎(chǔ)上，還要考慮對產(chǎn)品的功能、構(gòu)造、工藝、色彩、裝潢、表面處理和人 單片機七段譯碼電路數(shù)碼顯示器紅外線接收電路斯密特觸發(fā)器電源電路控制 14 個燈具的電源輸出調(diào)光電路28機關(guān)系等許多因素。在不同的產(chǎn)品中這些因素的地位是不均等的。這就要求針對產(chǎn)品的各自特點進行設(shè)計，造型設(shè)計可以確定和提高電子產(chǎn)品的外形質(zhì)量，創(chuàng)造出功能與美感，技術(shù)和藝術(shù)相統(tǒng)一的藝術(shù)形象，反映出新一代產(chǎn)品的科技面貌和時代風(fēng)格。從使用角度來看，紅外線遙控發(fā)射器應(yīng)該是手持式的。其操作按鍵分布在遙控發(fā)射器的面板上。遙控發(fā)射器的尺寸及按鍵之間的間隔與排列應(yīng)從生理學(xué)的角度，按照人手掌的大下，手指的長短的調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)來確定。結(jié) 論通過這次畢業(yè)設(shè)計，提升了我的自學(xué)能力，通過不斷的查閱資料，通過老師的不斷講解，來解決其中遇到的困難，比如如何解決無線通信問題，如何解決控制問題等。我在設(shè)計中改變了比較傳統(tǒng)的固定式開關(guān)元件，利用單片機無線遙控控制室內(nèi)燈光取得了良好的效果，為人們提供了很大的方便，在社會生活越來越現(xiàn)代化的同時，我認為燈具電器等家具實現(xiàn)智能化控制是一個很大的趨勢，同時也應(yīng)總結(jié)經(jīng)驗，逐步完善室內(nèi)燈光智能控制，例如可以增加室內(nèi)燈具的自動巡檢與電腦聯(lián)網(wǎng)功能，燈具故障即可自動發(fā)出報修信號，燈具的各種使我們第一時間得知燈具的工作狀況，還可以對燈具加入很多的場景模式等。在設(shè)計中也體會到我的知識面還是很狹窄，作為電子系的畢業(yè)生，在學(xué)好本專業(yè)的基礎(chǔ)前提下，還要不斷的學(xué)習(xí)其他領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)知識，拓寬自己的知識面，才能勝任新設(shè)備、新技術(shù)的工作，更好發(fā)揮本專業(yè)的作用。29 30參 考 文 獻[1] 王俊峰 [2] 馬家辰 孫玉德 .1998[3] 科林 孫人杰. TTL、高速CMOS [4] [5] 殷際英 林宋 [6]