毕业设计47广州科技贸易职业学院电冰箱关门提醒器设计

广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 1 - 课 程 设 计 报 告 专业 ： 06 工业自动化技术 学生姓名： 刘培胜 报告时间： 2007.12 指导老师： 陈东洋 广州科技贸易职业学院机电系 广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 2 - 目录 一引言 - 3 二电路设计 - 4 1：设计目的 - 4 2：元件清单 - 4 3：功能分析 - 5 4：电路原理图 - 10 三电路原理分析 - 11 四 电路调试 - 12 五 总结 - 12 六 参考文献 - 14 广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 3 - 电 冰箱关门提醒器 一引言 随着集成电路设计和加工技术从微米向纳米技术的发展 ,构筑电子信息产品或系统的各类数字和模拟集成电路的性能和性价比得到极大提高。其应用推动着现 代通讯、家用电子产品、工业自动化控制、军事电子系统等实现电子化并向数字化快速发展 ,使现代社会快步跨入信息化时代。在信息化时代 ,以集成电路技术支撑 的电子信息系统已成为电子信息化发展的根基和关键技术。模拟 IC 可完成信息的采集、放大、比较、变换、传输、供电等功能。在信息的传感、通讯、处理、控 制、使用等现代信息化系统中都将发挥重要作用。模拟 集 IC 是现实世界和数字 重要组成部分。 集成电路产品是所有技术的最终载体 ,是一切研究成果的最终体现 ,是检验技术转化为生产力的最终标志 。 由于整机系统不断向轻、薄、小的方向发展，集成电路结构也由简单功能转向具备更多和更为复杂的功能 。所以在现社会的高速度，高科技的发展时代， 集成电路 的设计发展与实践应用具有重要的意义。 广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 4 - 二电路设计 1：设计目的 .掌握电冰箱关门提醒 器电路的设计、组装与调试方法。 .熟悉模拟 集成电路的设计和使用方法。 .领会模拟 电路的工作原理 。 2：元件清单 元件序号 型号 主要参数 数量 备注 集成芯片 HCF4060 1 蜂鸣器 THDZ 1 电阻 10k 1 100k 2 1M 1 光敏电阻 1 亮 200k 电容 10uF 1 100uF 1 二极管 IN4148 2 三极管 8050 1 电池盒 1 3V 广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 5 - 镀锡板 22*30 1 单字开关 1 3：功能分析 （ 1） 芯片 HCF4060 的功能 HCF4060 是由一振荡器和 14 级二进制串行计数 /分频 和振荡器 集成电路。它由两部分构成；一部分电路是 14 级分频器，其分频系数为 1616348（由 Q4Q14 输出）如图 A；另一部分电路是 振荡器 ，可由外接电阻和电容构成 RC 振荡器 ，如图 B，其频率 f=1/(2.2RT*CT)。 图 A CP1 时钟输入端 CP0 时钟输出端 /CP0 反向时钟输出端 Q4-Q10 Q11-Q14 计数器输出端 /Q14 第 14 级计数器反相输出端 VDD 正电源 VSS 地 广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 6 - 其功能表 时钟 复位 R 输出状态 L 不变 L 进入下一个状态 X H 全部输出为 L 图 B 输入 功能 /CP1 CR X H 清除 下降沿 L 计数 上升沿 L 保持 广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 7 - （ 2）三极管的功能及 测试 三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压 UB 有一个微小的变化时， 基极电流 IB 也会随之有一小的变化，受基 极电流 IB 的控制，集电极电流 IC 会有一个很大的变化，基极电流 IB 越大，集电极电流 IC 也越大，反之，基极电流 越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。 IC 的变化量与 IB 变化量之比叫做三极管的放大倍数 （ =IC/IB, 表示变化量。），三极管的放大倍数 一般在几十到几百倍。 三极管在放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫建立偏置，否则会放大失真。 在三极管的集电极与电源之间接一个电阻，可将 电流放大转换成电压放大：当基极电压 UB 升高时， IB 变大， IC 也变大， IC 在集电极电阻 RC 的压降也越大，所以三极管集电极电压 UC 会降低，且 UB 越高， UC 就越低， UC=UB。 基极的判别 判别管极时应首先确认基极。对于 NPN 管，用黑表笔接假定的基极，用红表笔分别接触另外两个极，若测得电阻都小，约为几百欧 几千欧；而将黑、红两表笔对调，测 得电阻 ，在几百千欧以上，此时黑表笔接的就是基极。 PNP 管，情况正相反，测量广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 8 - 时两个 PN 结都正偏的情况下，红表笔接基极。 实际上，小功率管的基极一般排列在三个管脚的 中间，可用上述方法，分别将黑、红表笔接基极，既可测 定三极管 N 结是否完好 (与二极管 PN 结的测量方法一样 )，又可确认管型。 集电极和发射极的判别 确定基极后，假设余下管脚之一为集电极 c，另一为发射极e，用手指分别捏住 c 极与 b 极 (即用手指代替基 极电阻 Rb)。 同时，将万用表两表笔分别与 c、 e 接触，若被测管为 NPN，则用黑表笔接触 c 极、用红表笔接 e 极 (PNP 管相反 )，观察指针偏转角度；然后再设另一管脚为 c 极，重复以上过程，比较两次测量指针的偏转角度，大的一次表明 IC 大，管子处于放大状态，相应假设的 c、 e 极正确 （ 3） 二 极管的功能及 测试 （ 1）工作原理： 晶体二极管为一个由 p 型半导体和 n 型半导体形成的 p-n 结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于 p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。 当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。 当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 9 - 形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流 I0。 当外加的反向电压高到一定程度时， p-n 结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。 （ 2） 正向特性测试 A： 正向特性测试 把万用表的黑表笔（表内正极）搭触二极管的正极，红表笔（表内负极）搭触二极管的负极。若表针不摆到 0 值而是停在标度盘的中间，这时的阻值就是二极管的 正向电阻，一般正向电阻越小越好。若正向电阻为 0 值，说明管芯短路损坏，若正向电阻接近无穷大值，说明管芯断路。短路和断路的管子都不能使用。 B： 反向特 性测试 把万且表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管的负极，若表针指在无穷大值或接近无穷大值，管子就是合格的。 （ 4） 光敏电阻的功能 光敏电阻是一种半寻体器件，利用半寻体的光电效应。当有光照时电阻很小。无光照时电阻很大。可用晶体管组成放大器，做成自动控制电路。实现你所需要的电 路。把光敏电阻作为晶体管的偏流电阻。这样当有光照时晶体管导通，驱动灵敏继电器。用继电器接通电动机。将窗帘打开。继电器可用 JRX-13F 灵敏广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 10 - 继电 器。其吸合电流不大于 50MA。前级放大器可用达林顿管组成。放大器后可接一 个反向器。反向器驱动继电器。 4：电路原理图 广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 11 - 三电路原理分析 当电冰箱门关闭，电冰箱内部全黑，这时的光敏电阻 R2呈现复位状态，输出端均为低电平。当电冰箱被打开时，外界的光线进入电冰箱内部，光敏电阻 R2 呈现为低阻状态（ 2k 欧姆），IC1 的 12 脚为低电平为低电平， IC1 解除复位，产生 450Hz 左右的震荡脉冲，开始计数，其中 IC1 的 6 脚（ Q7）输出约 0.28Hz的信号。经约 30 秒后 3 脚 Q（ 14）为高电平，此时蜂鸣 BZ1 经Q1 发出频率为 0.28Hz（每秒约 3 次）的关门提醒信号，并持续30 秒。如果并 向的门在蜂鸣 30 秒后还是没有关上，蜂鸣器停止30 秒，之后继续发出提醒信号如此持续循环知道冰箱门合上。 实际制作时，由于所用元器件的误差，实际延时时间会略有差异，此时课改变 R3、 C1 的值进行调整。另外，若改接 D1 到第二脚，此时循环提醒延时时间约 20 秒。光敏电阻可选用一般正品，其暗阻大于 200k 欧姆，亮阻小于 2k 欧姆皆可。由于整机静态工作电流很小，所以电源开关 SW1 也可省略不装。 在使用时，将这个电路 放在一个盒子内，置于靠近电冰箱内照明灯处，并注意避免冰箱内的凝水或湿物损害电路。另外，该装置 不能放在电冰箱的冷冻室内。 广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 12 - 四 电路调试 我们将 电冰箱提醒器制作完成以后， 应该用万用电表 RX1K档，黑表棒接电池夹的正端，把红表棒接负端，测试电池夹两端的电阻是否为零。如果电阻不为零则可以装电池。接下来我们要进行强光报警器的调试。 现象一：蜂鸣器发出的声音偏轻 原因一：蜂鸣器上的标签未撕掉 原因二：室内亮度不够 现象二：蜂鸣器未发声 原因一：蜂鸣器正负极性颠倒 原因二：微调电位器未调整 原因三：电路有断路（开关是否闭合，焊接是否虚焊，铜箔是否脱落） 。 五 总结 回顾起 本 次 电冰箱关门提醒 器 的课程设计，至今我还是感慨颇多，自信不已。的确是，从选题到定稿，从画图到布线，从理论到实践，可以说是异味多多收益匪浅。既可以学到很多实际的东西，同时还可以巩固之前所学的知识。而且还收获到课堂以外广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 13 - 的科学知识。 通过这次电冰箱关门提醒器 课程设计使我充分认识到课程设计的理论性和必要性，本次设计使我们对已经学过的基础知识有了更深一层的理解，独立思考，独立工作以及应用所学基本理论化分析和解决实验实际问题的能力有了很大的提高。 通过这次电冰箱关门提醒器 课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，光靠理论知识是微足不道 的，只有把所学过的理论知识理性地与实际实践相结合起来，从理论中得出结论，从实践中得出结果，才能真正地充实自己，从而服务到社会当中来。 通过这次电冰箱关门提醒器 课程设计，从而提高了自己的实践能力和独立的思考能力，在设计的过程当中所遇到的问题，可以说是困难多多，这毕竟是我的第一次设计动手实验，凡事都有第一次，所以也难免有遇到各种各样的问题。同时，也能在设计当中去发现自己的不足只处，对以前所学的知识理解不够深刻，掌握还不够牢固，基础还不够扎实。 此外，本次电冰箱关门提醒器 课程设计使我的实际操作技能得到了训练，同时 也培养了我严谨的科学作风！ 广州科技贸易职业学院模拟电子设计报告 - 14 - 六 参考