數(shù)電課程設(shè)計---555光敏變音電器

1、<p><b>　　數(shù)字電路課程設(shè)計</b></p><p><b>　　5</b></p><p><b>　　5</b></p><p><b>　　5</b></p><p><b>　　光</b></p>

2、<p><b>　　敏</b></p><p><b>　　變</b></p><p><b>　　音</b></p><p><b>　　電</b></p><p><b>　　器</b></p><

3、;p>　　專業(yè)班級：10電氣普招1班</p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p><p><b>　　設(shè) 計 人： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　設(shè)計時間：2011 年6 月15 日</p>

4、<p>　　數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　一.設(shè)計分組:四人一組,每組選一個組長.</p><p><b>　　二.設(shè)計周期:二周</b></p><p><b>　　三.設(shè)計要求</b></p><p><b>　　(一)總的指導(dǎo)思想</b>&l

5、t;/p><p>　　對本次課程設(shè)計,原則上指導(dǎo)老師只給出大致的設(shè)計要求,在設(shè)計思路上不框定和約束同學(xué)們的思維,所以同學(xué)們可以發(fā)揮自己的創(chuàng)造性,有所發(fā)揮,并力求設(shè)計方案凝練可行,思路獨(dú)特,效果良好. </p><p>　　(二)各題目具體要求</p><p>　　題目：555光敏變音電器</p><p><b>　?。ㄈ┤蝿?wù)與要求 &

6、lt;/b></p><p>　　要完成自己所設(shè)想的模型，詳細(xì)的講解設(shè)計原理，及其各元件的功能，并制作出所設(shè)計的物理模型。</p><p><b>　　1、設(shè)計任務(wù) </b></p><p>　　設(shè)計制作一個能通過改變光強(qiáng)度來改變音調(diào)高低的聲音發(fā)生器。 </p><p><b>　　2、設(shè)計要求 <

7、/b></p><p><b>　　四.設(shè)計流程:</b></p><p>　　1.選題并由指導(dǎo)教師簡要譬講題目</p><p>　　2.分析題意并查資料 </p><p>　　3.初步確定設(shè)計方案并進(jìn)行必要計算</p><p>　　4.到實驗室進(jìn)行功能驗證,進(jìn)行適當(dāng)修改,進(jìn)行簡單答辯并由指

8、導(dǎo)老師給出答辯成績.</p><p><b>　　五.設(shè)計論文要求:</b></p><p><b>　　格式要求:</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　簡要介紹本設(shè)計的內(nèi)容</p><p><b>　　目錄&

9、lt;/b></p><p><b>　　要求自動生成</b></p><p>　　模擬電子技術(shù)課程設(shè)計正文(標(biāo)題用3號字)</p><p>　　第一章：系統(tǒng)概述(三號字)標(biāo)題加黑,內(nèi)容不需加黑,下同.</p><p>　　整體電路圖，總體上簡要描述系統(tǒng)的工作原理。（正文部分4號字宋體、1.5倍行距，段前段后均為0

10、行）下同</p><p>　　第二章：單元設(shè)計電路與分析</p><p>　　詳細(xì)介紹設(shè)計思路、每個部分的原理分析以及各部分之間的關(guān)系。</p><p>　　第三章：電路的安裝調(diào)試</p><p>　　安裝中遇到的問題以及解決的方法。</p><p><b>　　結(jié)束語：</b></p>

11、;<p><b>　　心得體會</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p><b>　　參考書本上的格式。</b></p><p>　　論文字?jǐn)?shù)應(yīng)在3000字以上.</p><p><b>　　摘 要</b><

12、;/p><p>　　在數(shù)字控制系統(tǒng)中,常常需要獲得上升沿和下降沿，都十分陡峭的各種不同頻率、不同幅度的脈沖信號,獲得這些脈沖信號的方法通常有兩種:一種由脈沖振蕩器產(chǎn)生;另一種是利用整形電路,將一個已有的脈沖波形變換為矩形脈沖.在脈沖振蕩器中,常用的是多諧振蕩器;在脈沖整形電路中,主要有單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器. 由于555 定時器只要外接少量的阻容元件,就可以很方便地構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器,因而

13、在信號的產(chǎn)生和變換、自動控制、定時和報警、電子玩具、家用電器等方面得到了廣泛應(yīng)用. </p><p>　　本設(shè)計通過對數(shù)字電路時間判決的技術(shù)和功能的對比研究，提出了利用555集成片的工作原理制作物件。還利用發(fā)光二極管的功能，制作出光敏變音器。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；觸發(fā)器；光敏變音；</p><p><b>　　目 錄</b>&

14、lt;/p><p><b>　　摘 要4</b></p><p>　　第一章：系統(tǒng)概述6</p><p>　　第二章：單元電路的設(shè)計與分析8</p><p>　　2.1 555集成片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8</p><p>　　2.2 由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的原理10</p>&

15、lt;p><b>　　2.3 電容13</b></p><p>　　2.4 光敏電阻14</p><p>　　第三章：電路的焊接與調(diào)試15</p><p>　　3.1 電路的焊接15</p><p>　　3.2電路的調(diào)試15</p><p>　　第四章：結(jié)束語17</p&g

16、t;<p>　　附件：元件清單18</p><p><b>　　第一章：系統(tǒng)概述</b></p><p>　　根據(jù)555集成片能實現(xiàn)定時器，有分壓器、比較器、觸發(fā)器和放電器等功能，及光敏電阻和光敏電阻經(jīng)過光照射后，電阻發(fā)生變化，從而使串聯(lián)的電容充電時間發(fā)生變化，這時，555的門限端和觸發(fā)端的電壓發(fā)生變化，從而使555的輸出頻率發(fā)生變化，導(dǎo)致喇叭的聲音有

17、變化的原理，設(shè)計出光敏變音器。</p><p>　　圖.1.1光敏變音器的原理圖</p><p>　　電路組成如圖1.1所示：該電路由BT(4．5V)，開關(guān)(S)，U(555)雙極型時基集成電路。電容C1(10μ F)、C2 (0．01 μ F)，電阻R1(1k)、R2(5k)。光敏二極管VD，揚(yáng)聲器SP組成。</p><p>　　電路工作原理：當(dāng)閉合開關(guān)接通電源S

18、時，光敏二極管VD的內(nèi)阻會隨著光照強(qiáng)弱而發(fā)生變化，當(dāng)光敏二極管VD上的光照增強(qiáng)時，其阻值變小，使音頻振蕩變低，揚(yáng)聲器SP變調(diào)，同理，當(dāng)光敏二極管VD上的光照減弱時，其阻值變大，使音頻振蕩增強(qiáng)，揚(yáng)聲器SP變調(diào)。該電路也可用一只光敏電阻代替光敏二極管，同時也將5k電阻改用成56k電阻器，其變調(diào)更明顯。 這樣，整個電路的設(shè)計就達(dá)到了我們的目的。只有當(dāng)我們了接了各引腳的作用才能實現(xiàn)它的功能。在本設(shè)計的中第我要清楚的其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和它的外形，以及各引

19、腳的順序和各引腳的名稱。還有引腳的接法等等...當(dāng)我們弄清楚各零件要實現(xiàn)的功能和作用后。我們才能進(jìn)行電路的設(shè)計，這樣才能保證我們設(shè)計出電路的正確性和可行性。</p><p>　　第二章：單元電路的設(shè)計與分析</p><p>　　2.1 555集成片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖2.1.1 555集成片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　在圖

20、2.1.1中很清楚的向我們展示了其工作原理，555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555 定時器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖2所示。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T

21、及功率輸出級。它提供兩個基準(zhǔn)電壓1/3VCC和 2/3VCC。555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2/3VCC，C2 的反相輸入端的電壓為1/3VCC。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于1/3VCC，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH

22、的電壓大于 2/3VCC，同時 TR 端的電壓大于1/3VCC，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 R</p><p>　　1腳：GND(或Vss)外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。  8腳：VCC(或VDD)外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5～16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3～18V。一般用5V。  </p>

23、<p>　　3腳：OUT（或Vo）輸出端。</p><p>　　4腳：R是直接清零端。當(dāng)R端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。</p><p>　　5腳：CO(或VC)為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。</p&

24、gt;<p>　　2腳：TR低觸發(fā)端。</p><p>　　6腳：TH高觸發(fā)端。</p><p>　　7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。電阻分壓器由三個5kΩ的等值電阻串聯(lián)而成。電阻分壓器為比較器C1、C2提供參考電壓，比較器C1的參考電壓為2/3Vcc，加在同相輸入端，比較器C2的參考電壓為1/3Vcc，加在反相輸入端。比較器由兩個結(jié)構(gòu)相同的集

25、成運(yùn)放C1、C2組成。高電平觸發(fā)信號加在C1的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器R端的輸入信號；低電平觸發(fā)信號加在C2的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器S端的輸入信號。基本RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器C1、C2的輸出端控制。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個比較器C1、C2基準(zhǔn)電壓分別為2/3Vcc，1/3Vcc的情況下，555時基電路的功能表如表1示。</p>

26、<p>　　表1 555時基電路的功能表</p><p>　　2.2 由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的原理</p><p>　　2.2.1多諧振蕩器接線圖</p><p>　　接通 VCC 后，開始時 TH = TR = uC 0，uO 為高電平，放電管截止，VCC 經(jīng) R1、R2 向 C 充電，uC 上升，這時電路處于暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。</p&g

27、t;<p>　　當(dāng) uC 上升到 TH = TR = uC ≥ 2/3 VCC時，uO 躍變?yōu)榈碗娖?，同時放電管V 導(dǎo)通，C 經(jīng) R2 和 V 放電，uC 下降，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) Ⅱ。</p><p>　　當(dāng) uC 下降到 TH = TR = uC ≤1/3 VCC 時， uO 重新躍變?yōu)楦唠娖剑瑫r放電管 V 截止，C 又被充電，uC 上升，電路又返回到暫穩(wěn)態(tài)。如圖2.2.2所示 振蕩周期。為電容

28、充電時間，為電容放電時間。</p><p>　　充電時間 </p><p><b>　　放電時間 </b></p><p><b>　　矩形波的振蕩周期</b></p><p>　　因此改變、和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。</p>&l

29、t;p>　　圖2.2.2 555定時器時鐘脈沖電路</p><p>　　常見的555時基集成電路為塑料雙列直插式封裝（見圖2.2.3），正面印有555字樣，左下角為腳①，管腳號按逆時針方向排列。</p><p>　　圖2.2.3 555時基集成電路為塑料雙列直插式封裝</p><p><b>　　2.3 電容</b></p>

30、<p>　　電容用在直流電路當(dāng)中 基本都是短接在正負(fù)極之間的， 如果串聯(lián)在電路中 那就相當(dāng)于開路， 短接在正負(fù)及之間的電容有兩個作用，一是濾波，在整流橋整流以后 容易出現(xiàn)交流干擾，通過電容把交流干擾給短路掉，另外一個作用是降低脈沖，整流橋整流出來的直流電 如果用示波器來看的話其實跟直流電源的電壓是不同的，雖然是直流，電流是由正極流向負(fù)極，但是電壓是周期性的不斷起伏變化的，加電容以后，當(dāng)電壓處于波峰的上升沿的時候電容充電，

31、讓電壓降低一些，當(dāng)電壓處于下降沿的時候低于電容的電壓以后 電容放電， 所以在示波器的效果上看， 電容的作用是 不斷的削平波峰，填充波谷，這樣就使直流電的買動性變小，進(jìn)過多級濾波電容以后，曲線已經(jīng)基本接近純直流電源的一條直線了。</p><p>　　圖2.3.1 原理圖 </p><p>　　在圖2.3.1中C2起到濾波作用，C1起到降低脈沖作用。</p><p>&

32、lt;b>　　2.4 光敏電阻</b></p><p>　　光敏電阻又稱光導(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的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運(yùn)動，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。</p><p>　　光敏電阻

33、的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，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。</p><p>　　在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻

34、值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對將復(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，受到波長的光線照射時，電流就會隨光強(qiáng)的而變大，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(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。</p><p>　　第三章：電路的焊接與調(diào)試</p>

35、<p><b>　　3.1 電路的焊接</b></p><p>　　這一節(jié)將介紹電路是如何安裝的，首先我們要根據(jù)自己設(shè)計的電路圖來看看自己需要購買的零件，在圖中我們需要一個光敏電阻、555集成片、三個阻值大小不同的電阻、以及兩個電容、和一個小喇叭、并且還有一塊固定電路的電路板。我們要把實際要用到的各個零件配置齊全，在配置齊全后在電路板上合理的安排各元件的排布。</p>

36、<p>　　將電烙鐵插入插座預(yù)熱。</p><p>　　焊接時正負(fù)極性，不要裝錯了，然后右手握烙鐵，左手拿焊錫絲，將焊錫絲緊貼在待焊的元件處，伸入電烙鐵，融化焊錫絲，適量后移開電烙鐵，焊錫絲凝固便會將元器件連在了一起。</p><p>　　焊接好后用萬用表檢查相鄰腳間是否有短路現(xiàn)象，若有短路應(yīng)馬上排除。然后再用萬用表檢查各腳與集成片是否焊通，若不通或者虛焊，應(yīng)馬上補(bǔ)焊好。&l

37、t;/p><p>　　在整個焊接完成后，應(yīng)認(rèn)真核對各個元器件的位置和參數(shù)是否正確，檢查有無短路，虛焊，錯焊，漏焊等現(xiàn)象。</p><p><b>　　3.2電路的調(diào)試</b></p><p>　　1.閉合開關(guān)S，聽SP是否發(fā)出響聲，若沒有響聲則證明電路出現(xiàn)了故障，這時就需要我們逐步檢查電路檢查出故障。</p><p>　　2

38、.若SP有聲音發(fā)出則證明電路焊接成功，這時給與VD不同強(qiáng)度的光照，驗證：光敏二極管VD的內(nèi)阻會隨著光照強(qiáng)弱而發(fā)生變化，當(dāng)光敏二極管VD上的光照增強(qiáng)時，其阻值變小，使音頻振蕩變低，揚(yáng)聲器SP變調(diào)，同理，當(dāng)光敏二極管VD上的光照減弱時，其阻值變大，使音頻振蕩增強(qiáng)，揚(yáng)聲器SP變調(diào)。</p><p><b>　　第四章：結(jié)束語</b></p><p>　　《數(shù)字電子技術(shù)》是電

39、子類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是鍛煉學(xué)生動手能力，鞏固所學(xué)理論知識的重要實踐性環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計，要求學(xué)生能夠針對需要解決的實際問題進(jìn)行分析和設(shè)計，利用所學(xué)的理論知識，熟練地使用門電路、觸發(fā)器、計數(shù)器、譯碼器、振蕩及整形電路等，正確地設(shè)計出電子電路，以滿足實際問題的需要。通過課程設(shè)計的全過程，加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和排除故障的能力。訓(xùn)練學(xué)生的數(shù)字電子電路設(shè)計能力、應(yīng)用數(shù)字電路元器件及集成芯片的能力和數(shù)字電路的調(diào)測能力

40、，提高學(xué)生的電子電路小系統(tǒng)應(yīng)用能力。</p><p>　　這是一門實踐性很輕的課程，“眼過千遍，不如手過一遍”。不管什么時候事實總是會跟想象的有一定的差別，空想是不行的，只有自己親手去做了，并且在做的過程中認(rèn)真思考過，才會有意外的收獲。</p><p>　　對我們來說加強(qiáng)了工程的訓(xùn)練，特別是對我們技能的培養(yǎng)。對于我們的素質(zhì)和動手能力的培養(yǎng)都很有幫助。課程設(shè)計為以后的畢業(yè)設(shè)計打好基礎(chǔ)，畢業(yè)設(shè)

41、計是系統(tǒng)工程的實踐，而課程設(shè)計的著眼點(diǎn)是將我們從理論的軌道上逐漸引向?qū)嶋H方面。運(yùn)用以設(shè)計過的電路分析和電路的設(shè)計的理論知識，逐步掌握工程設(shè)計的方法，同時課程設(shè)計報告書的書寫，為今后從事技術(shù)工作撰寫科技報告打下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　附件：元件清單</b></p><p>　　注：符號是指在原理圖上的代號參考文獻(xiàn)：</p><p>　

42、?。保娮与娐吩O(shè)計與實踐 姚福安 山東科學(xué)技術(shù)出版社2002年7月第一版</p><p>　　２．Protel 99 se 電路原理圖設(shè)計技術(shù) 楊志亮 西北工業(yè)大學(xué)出版社 2002年2月第一版</p><p>　?。常?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 閻石 高等教育出版社 1998年11月第四版</p><p>　?。矗M電子技術(shù)基礎(chǔ) 童詩白 高等教育出版社 2001年1月第三版