【正文】 R R R8 10 k Ω 4 R4 430 Ω 1 電容 C1 1000 μ F/16 V 1 C C4 μ F/16 V 2 C C4 10 μ F/16 V 1 C2 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 LED花色循環(huán)彩燈的制作 【 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 】 花色多變循環(huán)彩燈電路有一定的趣味性。 一、實訓(xùn)目的 (1) 熟悉 LED花色循環(huán)彩燈電路的工作原理。 (3) 掌握此彩燈電路的實際應(yīng)用。 圖 LED花色循環(huán)彩燈電路 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 2． 電路工作原理 這是用一塊 555和一塊 CD4017 CMOS時序分配器加上眾多 LED和兩、三個阻容元件組成的花色多變循環(huán)彩燈電路。 電路如圖 。CD4017構(gòu)成時鐘下跳變計數(shù)方式，其 Q0～ Q9這 10個輸出端隨著 555第 3腳電平下跳，依次變化為高電平，驅(qū)動 LED3～LED12依次輪流循環(huán)發(fā)光，形同流水或旋轉(zhuǎn)盤，一秒鐘內(nèi)重復(fù)一周。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 555第 7腳吸入電流能力較強，在不加限流電阻器的情況下，電源電壓為 5 V時可驅(qū)動一二個 LED，電源電壓為 10 V時可驅(qū)動四個 LED(電流達 50 mA)，所以電源電壓較高時應(yīng)多串接幾個 LED。 CD4017如同許多 4000B系列 CMOS集成電路一樣，電源電壓為 10 V甚至 15 V，它們的輸出端也允許短時間 (瞬間 )短路接地而不致燒毀。所以， CD4017的各輸出可以不加限流電阻器，直接驅(qū)動 LED閃爍發(fā)光。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 選用 LED1～ LED12有一個色彩搭配問題。目前常用的 LED有紅(R)、橙 (O)、黃 (Y)、綠 (G)4色，正向電壓依次較高，然而最大正向電壓約 V。橙紅色 (OR)則是介于橙色與紅色之間的一種“橘黃”色，其電性能也介于橙色與紅色之間。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 光電式自動水龍頭的制作 【 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 】 光電自動水龍頭可用于餐廳、衛(wèi)生間等公共場所，通過人手阻止紅外光的傳播，實現(xiàn)水龍頭控制，可防止交 叉感染，該電路 CX20226A作為紅外接收處理，電路工作可靠，有一定的實用價值。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 一、實訓(xùn)目的 (1) 掌握光電式自動水龍頭電路原理。 (3) 掌握電路的調(diào)試方法。 IC2是一片專用紅外接收放大器，內(nèi)含前置放大、濾波、積分檢波、整形功能并為紅外接收二極管提供偏壓，其中心頻率由 R5決定，中心頻率為 40 kHz。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 當有人洗手時，擋住了 LED1發(fā)往 LED2的紅外光線， IC2第 7腳由低變高， V導(dǎo)通，繼電器 J動作帶動電磁閥動作，水自動流出。圖中 IC2采用 CX20226A， LEDLED2可采用通用的紅外對管，四個整流二極管可采用1N4007， T為 12 V交流變壓器， IC2是高增益放大器，要求用鐵皮加以屏蔽。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 四、實訓(xùn)步驟 (1) 準備電路板、認識元器件； (2) 裝配電路； (3) 調(diào)試； (4) 功能驗證； (5) 記錄實訓(xùn)過程和結(jié)果。 六、元器件清單 本實驗所用元器件清單見表 。 【 預(yù)習(xí)要求 】 了解市場上電子節(jié)能鎮(zhèn)流器的種類與電路結(jié)構(gòu)。 (2) 學(xué)習(xí)電子小產(chǎn)品的制作和調(diào)試。 二、實訓(xùn)器件、儀器儀表及設(shè)備 名稱及型號 數(shù)量 作用 備注 穩(wěn)壓電源 1 臺 電源 萬用表 1 臺 測量電位 電烙鐵 1 把 焊接 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 三、實訓(xùn)原理 電子節(jié)能鎮(zhèn)流器用于啟動普通日光燈管的工作時，即起到鎮(zhèn)流器的作用。電子節(jié)能鎮(zhèn)流器可用于高效節(jié)能熒光燈管的啟輝驅(qū)動。同時，由于電子節(jié)能鎮(zhèn)流器結(jié)構(gòu)緊湊、小巧，因而可與節(jié)能熒光燈管制作成一體化的高效電子節(jié)能燈，使用、安裝十分方便。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 圖 電子節(jié)能鎮(zhèn)流器電路組成框圖 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 高效電子節(jié)能鎮(zhèn)流器采用開關(guān)電源技術(shù)和諧振啟輝技術(shù)，工作頻率設(shè)定在 30~60 kHz， 從而消除了普通日光燈鎮(zhèn)流器 50 Hz頻閃現(xiàn)象及電感鎮(zhèn)流器的“嗡嗡”噪聲，人眼長時間用光不易疲勞，對視力起到很好的保護作用。高功率因數(shù) (，比電感鎮(zhèn)流器提高了 80％左右 )也是電子節(jié)能鎮(zhèn)流器的突出優(yōu)點，對能源的充分利用和減少對電網(wǎng)的影響都起到了積極、良好的作用。 下面以此電路為例來分析說明電子節(jié)能鎮(zhèn)流器的工作原理。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 圖 電子節(jié)能鎮(zhèn)流器典型應(yīng)用電路 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 開關(guān)功率管 V V2和振蕩變壓器 T(L L L3)等組成自激振蕩電路，R R C3組成振蕩啟動電路。由于諧振變壓器各繞組的耦合作用， V2很快會由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，V1則由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，此時諧振燈絲電容 C5通過燈絲 2端， C VL L及燈絲 4端放電。C5的充放電電流對燈管燈絲起預(yù)熱作用，且 C5兩端因振蕩而產(chǎn)生一個 Q倍的振蕩高壓，加在燈管兩端，擊穿燈管內(nèi)的水銀氣體使燈管啟輝發(fā)光。燈管點亮?xí)r，其內(nèi)阻劇降，該內(nèi)阻并聯(lián)于 C5兩端，使 L、 C5串聯(lián)諧振電路 Q值大大下降，從而使 C5兩端 (即燈臂兩端 )啟輝時的高壓下降為正常的工作電壓，并維持燈管穩(wěn)定發(fā)光。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 四、裝配、調(diào)試要點 (1) 由于該電路工作在高壓狀態(tài)，因而對元器件的參數(shù)要求較高，尤其要充分考慮所使用的功率開關(guān)管 Vl和 V2的極限參數(shù) (≥400 V)，同時，還要考慮電容的耐壓及漏電流參數(shù)。 (2) 裝配時一定要注意各元器件的極性和接線端所接的位置要正確，稍有疏忽將會導(dǎo)致電路的損壞。繞制變壓器 T的不同繞組最好選用不同顏色的導(dǎo)線，繞制時切不可將絕緣皮層劃破，否則金屬導(dǎo)線碰到磁環(huán)，鎮(zhèn)流器依然不能正常工作。 C5諧振燈絲電容要求較高，實際使用時 C5電容易損壞，且會導(dǎo)致燈管兩端發(fā)黑。故障分析及排除方法如下： ① 接通電源，冒煙或者有爆炸聲。 ② 通電不亮。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 ③ 燈管兩端發(fā)紅，不能正常啟輝發(fā)光。 ④ 燈亮，但有“吱吱”聲， C5太小，或振蕩變壓器 T的繞阻有虛焊。 ⑥ V1和 V2兩集電極間全通或不通， V V2可能擊穿或損壞。 ⑧ 鎮(zhèn)流器有時不起振，振蕩電路元件參數(shù)不合適。 (2) 完成電路調(diào)試，測試其主要參數(shù)。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 表 元 器 件 清 單 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 數(shù)字搶答器的制作 【 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 】 搶答器是利用優(yōu)先編碼器優(yōu)先顯示最快搶答者的序號，并保證其他搶答者的序號不能顯示的電路器件。 【 預(yù)習(xí)要求 】 學(xué)習(xí)編碼器、十進制加 /減計數(shù)器的工作原理； 設(shè)計可預(yù)置時間的定時電路； 畫出定時搶答器的整機邏輯電路圖。 (2) 熟悉數(shù)字電路的應(yīng)用。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 二、實訓(xùn)器件、儀器儀表及設(shè)備 名稱及型號 數(shù)量 作用 備注 數(shù)字實驗箱 1臺 穩(wěn)壓電源 1臺 電源 萬用表 1臺 測量電位 電烙鐵 1把 焊接 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 三、實訓(xùn)原理 1. 設(shè)計任務(wù)與要求 (1) 該裝置由一名主持人和八名競賽選手參與操作。 (3) 搶答器具有鎖存與顯示功能，即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在 LED數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響進行提示。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 (4) 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定 (如 30 s)。 (5) 參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 2. 設(shè)計指導(dǎo) 1) 電路圖 本實驗設(shè)計的原理框圖如圖 。 (2) 時間計數(shù)器：該電路是為搶答和答題預(yù)置時間的，并且題目要求減計數(shù)，所以必須采用具有可置數(shù)、可減計數(shù)的計數(shù)器，如 74LS19CA0192等。 該電路要求優(yōu)先顯示最快搶答者的序號，所以四路搶答開關(guān)必須首先通過優(yōu)先編碼器 (如 74LS14 74LS148等 )，然后才能進行譯碼顯示，并鎖存該序號。 (4) 報警電路：報警電路對搶答信號或搶答時間終止等進行報警。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 圖 搶答電路原理框圖 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 圖 報警電路原理框圖 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 3. 搶答器參考電路之一 1) 編碼電路 為區(qū)分是哪一位選手，必須對按鍵進行編碼，可用集成塊如 C30 74LS147等，編碼器共輸出 5路信號，即 8421信號和鎖存信號，任意按下一個編碼按鈕，均產(chǎn)生鎖存信號。觸發(fā)器的型號采用 CD4042，其基本結(jié)構(gòu)是 D觸發(fā)器，外形如圖 。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 圖 CD4042基本外形結(jié)構(gòu)與引腳 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 表 觸發(fā)器真值表 CP PL D Q 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 φ 鎖 1 φ 鎖 注： PL為時鐘脈沖控制端，由真值表可以看出： 當 PL＝ 0時， (信號或 )數(shù)據(jù)在 CP為低電平時傳送，上升沿鎖存； 當 PL＝ 1時， (信號或 )數(shù)據(jù)在 CP為高電平時傳送，下降沿鎖存。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 3) 數(shù)碼顯示 CD454 CD455 CC4547均為七段譯碼器，本設(shè)計使用 CD4543集成塊，其外形結(jié)構(gòu)與引腳見圖 ，其功能表見表 。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 圖 CD4543基本外形結(jié)構(gòu)與引腳 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 表 CD4543集成塊功能表 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 數(shù)碼管有兩種，即共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管。另外，數(shù)碼管還有亮度明暗之分，即有高亮度和一般亮度之分，其外形也有大小之分。 4) 計時電路 本電路采用 CD4098，以構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)電路，其外形結(jié)構(gòu)與引腳見圖 ，真值表見表 。 聲音控制參見圖 理圖。 (2) 9個開關(guān)都不接入電路，只留有空位。 (4) 本電路較復(fù)雜，允許有 1~2根跳線。分析過程如下： (1) 首先檢查編碼電路，令任意一臺按下，如一號臺，其四路輸出信號為 0001，其中， 1表示高電平，電壓為 9 V，這說明編碼電路沒有問題。 (3) 檢查鎖存電路，按下清零開關(guān)， Q1 Q2 Q3 Q4應(yīng)為0000，如 3號臺按下，則輸出為 0011，并且保持不變。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 (5) 檢查定時電路，按下清零按鈕，測量 13端電壓，再測量 Q端輸出電壓， 10 s以后 Q端電壓要變化。 4. 搶答器參考電路之二 1) 搶答器總體方框圖 圖 。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。一輪搶答之后，定時器停止，禁止二次搶答，定時器顯示剩余時間。 2) 單元電路設(shè)計 (1) 搶答器電路。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 圖 搶答器電路圖 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 (2) 定時電路。工作過程為：開關(guān) S置于“清除”端時， RS觸發(fā)器的 端均為０，４個觸發(fā)器輸出置０，使 74LS148的 ST＝０， 使之處于工作狀態(tài)。此外， 1Q＝１，使 74LS148的 ST＝１，處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。如要再次搶答，需由主持人將Ｓ開關(guān)重新置于“清除”然后再進行下一輪搶答。 R第 3章 綜 合 應(yīng) 用 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 (3) 報警電路?？深A(yù)置時間的電路選用十進制同步加減計數(shù)器 74LS192進行設(shè)計，具體電路如圖。其中 555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率 fo＝ [(R1＋ 2R2)C], 其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 圖 可預(yù)制時間的延時電路 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 圖 報警電路 第 3章 綜 合 應(yīng) 用 (4) 時序控制電