闪光警灯控制电路.doc

目录一、题目的功能及要求2（一）、题目功能2（二）、功能要求如下：2二、设计思路及方案设计分析、论证2（一）、设计思路：2（二）、方案分析设计3三、系统框图3四、单元电路4（一）、主振荡电路41、电路图42、参数确定53、B点波形图6（二）、开关电路6（三）、副振荡电路81.电路图82、参数确定83、副振荡电路未受主电路控制时E点波形图9五、整体电路9（一）、整体电路图9（二）、整体电路工作原理及分析10(三)、电路工作时B、E两点的波形11（四）、元器件清单12六、整体电路的制作调试13（一）、实物图13（二）、制作调试过程141.制作早期设计电路142.最终电路设计的调试15七、实训结果15八、心得体会15九、参考文献及资料17一、 题目的功能及要求（一）、题目功能闪光警灯控制电路（二）1、控制一高亮度发光二极管闪烁，具体参数是亮0.2秒，熄0.2秒，再亮0.2秒，之后熄2秒，如此循环；2、采用分离元件设计制作，3V直流供电；（二）、功能要求如下：发光管的驱动设计：一是驱动元件要有足够的承受能力和较低的功耗，但又不能“大马拉小车”；二是要合理的确定限流电阻的阻值，以使发光管具有足够的亮度而电阻的功耗又较小；时间参数允许有一定的误差，只要能实现每间隔一定的时间发光管快闪两次的功能即可；发光管的参数可查相关资料自行确定二、 设计思路及方案设计分析、论证（一）、设计思路：实现LED闪烁，就电路而言可以使用集成电路与分离元件两种方案设计，实际中应考虑多方面因素，如成本、电路可靠性等。就应用集成电路而言又有多种方法实现，如：使用51单片机做控制，然后利用汇编或者C语言的简单编程可实现；或是是利用555振荡电路，加以简单的逻辑电路输出的矩形脉冲来控制LED灯交替闪烁。使用分离元件会因为元件过多，焊点过而加了电路的不可靠因素，在成本可控范围内不太使用。这次实训要求用分离元件，所以必须的用分离元件设计制作。（二）、方案分析设计我此次设的电路方案是用主副两个振荡电路组成主电路，两个振荡电路之间的关系是控制与被控制的关系，根据电路的功能要求（发光二极管闪烁，具体是亮0.2秒，熄0.2秒，再亮0.2秒，之后熄2秒，如此循环），主电路产生周期为4S的方波脉冲，副电路在主电路控制的条件下产生周期为0.4S的脉冲方波。在此方案的指导下完成电路的设计。三、 系统框图主振荡电路开关电路副振荡电路LED灯图一：系统框图主电路产生周期为4s的方波脉冲，副电路在主电路通过开关电路控制的条件下产生周期为0.4s的脉冲方波。四、 单元电路（一）、主振荡电路1、电路图图二：主振荡电路2、参数确定主振荡电路的作用主要是产生周期为4s的方波脉冲，所以设置RC的充放电时间为2s,为了方便计算，我先选定电容为C1=C2=10uF的电解电容，据公式:T=RC 可得R=T/C,又因 T充=T放 =2s所以R1=R2=R3=R4=2s/C=200K3、B点波形图（二）、开关电路开关电路实际上只有一个三极管，此次设计的（所有）三极管选用9014型，集电极最大耗散功率PCM=0.4W（Tamb=25） 集电极最大允许电流ICM=0.1A 集电极基极击穿电压BVCBO=50V 集电极发射极击穿电压BVCEO=45V 发射极基极击穿电压BVEBO=5V 集电极发射极饱和压降VCE(sat)=0.3V (IC=100mA; IB=5mA) 基极发射极饱和压降VBE(sat)=1V (IC=100mA; IB=5mA) 特征频率fT=150MHz HFE： A=60150; B=100300; C=200600; D=4001000 （1）主要用途：作为低频、低噪声前置放大，应用于电话机、VCD、 DVD、电动玩具等电子产品（与C9015互补） （2）非9014,9013系列三极管管脚识别方法：(a) 判定基极。用万用表R100或R1k挡测量管子三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极 均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值 都较小，则可判定被测管子为PNP型三极管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管如 9013，9014,9018。 (b) 判定三极管集电极c和发射极e。(以PNP型三极管为例)将万用表置于R100或R1K挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的 两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极。 （三）、副振荡电路1.电路图图三：副振荡电路2、参数确定副振荡电路的作用主要是产生周期为0.4s的方波脉冲，所以设置RC的充放电时间为0.2s,为了方便计算，我先选定电容为C3=C4=10uF的电解电容，据公式:T=RC 可得R=T/C,又因 T充=T放 =2s所以R5=R6=R7=R8=0.2s/C=20K3、副振荡电路未受主电路控制时E点波形图五、 整体电路（一）、整体电路图图四：完整电路图（二）、整体电路工作原理及分析如图四：虽然此电路中所用的三极管全部为9014型，但是在实际中每个三极管都有区于其它三极管的那么一点差异。正是由于这种差异（灵敏度）的存在，在电路接通电源后，主振荡电路中的VT1、VT2不会同时导通，只可能一个导通。为了方便分析，这里我假设VT1较灵敏先导通了VT2截止，那么此时A点为低电平，C1处在充电状态，充电回路为经R2、C1、VTI接地。而B点为高电平，C2处在放电状态，放电回路为经R4、C2、VTI接地。2s以后，C1充电完成，改为放电状态，VTI截止，VT2导通。此时A点为高电平，放电回路为经R1、C1、VT2接地。而B点为低电平，C2充电，充电回路为经R3、C2、VT2接地。2s以后又改为C1充电C2放电.如此循环。当B点为高电平时，开关电路三极管VT5基极C点处为高电平，VT5导通，副振荡电路工作，在幅振荡电路中，假设VT4先导通、VT3截止。那么此时E点为低电平、LED灯亮，C4处在充电状态，充电回路为经R7、C4、VT4、VT5接地。而D点为高电平，C3处在放电状态，放电回路为经R5、C3、VT4、VT5接地。0.2s后，C4充电完成，改为放电状态。此时VT3导通、VT4截止。C4放电回路为经R8、C4、VT3、VT5接地。E点为高电平、LED灯熄灭。而C3处在充电状态，D点为低电平，充电回路为经R5、C3、VT3、VT5接地。0.2s以后，C3放电C4充电如此循环。前提是B点为高电平，当B点为低电平时副振荡电路不会工作。(三)、电路工作时B、E两点的波形 （四）、元器件清单名称标号数量值（型号）电阻R1、R2、R33200K定位器R41200K电阻R5、R6、R7、R8420K电阻R91360欧姆电解电容C1、C2、C3、C4410uF三极管VT1 、VT2、 VT3 、VT4、 VT559014LED灯LED1六、整体电路的制作调试（一）、实物图图五：实物电路（二）、制作调试过程1.制作早期设计电路图六：早期设计电路图六是我早期设计的电路电路图，在完成电路焊接后，在调试过程中，发现LED灯只会闪亮一下电路并不会工作。发现此问题后，我马上去向胡老师阐述这一现象。在老师的分析指导下，明白了原来此电路虽然理论上可行，但实际上它有一个很大的缺陷：主副电路虽然是经过开关电路VT5逻辑连接的，会形成逻辑控制作用，但是此时，对于开关电路而言幅电路相当于接在发射极上的一个负载，当电源接通后，幅电路一旦工作，就会导致开关三极管VT5基极产生很大的压降，从而导致主副电路都不再工作。这就是LED灯只会闪亮一下电路并不会工作的原因。而后在老师的指点下才完成了如图四的电路设计。2.最终电路设计的调试在老师的指导下完成了最终电路的设计，并按照电路图焊接好了电路，检查电路无焊接错误后，接上电源，发现LED灯会按要求闪亮了，此时心里有那么一定的成就感。后面我又把R4换为了500K的电位器，进行微调，让电路工作效果达到更佳。七、 实训结果经过反复调试后实训基本达到了预期效果，虽然在时间上没有要求那么精确（亮0.2s，熄0.2s，再亮0.2s，之后熄1.5s）,但我觉得此次实训还是成功的。按要求完成了设计而且基本功能都实现了。八、 心得体会本次实训安排了六个教学周的时间，还未接到具体实训内容的时候，感觉要六个周的时间那么实训具体内容可能会很难，但实际并没有那么可怕，在自己的独立思考和老师的指导下，我用三个周的时间就完成了电路的设计与调试工作。通过本次实训我有以三点体会：一是要学会深刻分析对象，你要做什么，通过仔细深刻的分析题目及要求，找到切入点，然后才好下手。就我这次设计而言，闪光警灯，要求LED灯闪烁，那么怎样LED灯才会闪烁呢？在它的正向两端加上大于0.7v的有一点规律的电压或脉冲就可实现了。有了这一切入点我们就会想到单片机、振荡器、振荡电路，然后在按具体要求选用设计；二是要会独立思考问题，在刚拿到题目的时候我首先并没有去思考这个课题应该怎么做，而是去向同学询问以前谁做过这个课题，导致耽搁了我三天的时间还一无所获，后来我改正了这一错误观念，独立思考，查阅资料，向同学老师请教，最终完成了设计方案；三是要胆大心细，这里我所说的胆大并非指胡搞乱搞，而是以理论为依据，大胆创新、思维活跃。心细要求的是要注意细节问题，有时候一个细节问题就会决定设计的成败，我此次前后设计的两个电路虽然在理论上都是可行的，但在实际中就会导致两种不同的结果，成功或是失败，这根源就在于我不够胆大、不够心细，后在胡老师的指导下，改进创新才达到了预期的效果。总之，无论在以后的学习生活还是走入社会，无论我们做什么事，都应该要深刻分析对象，学会独立思考，做到胆大心细，才会更容易成功。同时非常感谢胡老师此次实训对我们指导。九、参考文献及资料模拟电子技术基