应用电子毕业论文-声控灯论文

1、威海职业学院毕业设计任务书专业年级 2008级班级 二班姓名 张伟凯学号 20080203061威海职业学院教务处编印毕业设计指导须知一、毕业设计是高职教学过程中一个十分重要的环节。是 锻炼学生运用所学知识正确分析和解决实际问题的一个重要方 面，也是高职培养应用型专门人才的要求。二、导教师应为具有讲师以上或相应职称的有关专业人员, 且专业对口（指所指导专业应同所聘教师专业职称相致）。经 系、教务处审查同意后，才能指导学牛的毕业设计。三、学生应以严肃认真，实事求是的态度完成设计。要独 立思考，自己动手，不得抄袭或找人代笔。四、毕业设计选题要符合专业培养目标的要求。论文（任 务书）写作要做到论点明

2、确、论据充分，论理透彻，语言准确 恰出，书面整洁、字迹工整，图纸应清晰、t整，符合设计要 求，符合国家有关标准和部颁标准。字数、图纸数量符合有关 要求。并在规定的时间内完成。五、答辩过程中学生要严认真，文明礼貌，谦虚谨慎，认真 回答答辩主持人，委员等提出的问题。六、填报有关表格时，应按项目要求逐项填实、填全、填 清。学号20080203061姓名张伟凯学制三年制专业应用电子技术年级2008教学班负责人王秀娟班级二班指导教师姓名林琳职务或职称设计题目户外声控照明灯指导教师评语：成绩：指导教师签名：工作单位年丿日系复审意见：成绩：复审人签名：职称：公章年月日教务处终审意见：公章年月日答辩情况记录答

3、辩题目答辩情况止确基本止确经提示 回答不正确未回答此表由主持答辩的同志填写。答辩委员会（或小纟h）评语：成绩：主持答辩人签名：职称：月h一、毕业设计的任务和具体要求:设计任务：设计一个简易声控户外照明灯设计要求：(1) 要求电路能够通过照明灯对声音的感应控制照明灯的亮灭。(1) 耍求屯路能够实现有声音吋照明灯亮，并h照明三分钟后自动关断。(2) 若接通开关，照明灯亮。(3) 要求电路如果有新的声源出现，照明灯应重现开始。(4) 根据上述要求选出设计方案，写出详细的设计过程。(5) 画出设计电路原理图,列出所需元件清单二、毕业设计应完成的图纸：表2-1：四色环标注法，见第4页 表：2-2五环电阻

4、读数方法，见第4页表2-3电位器阻值变化，见第6页表5-1555定吋器功能表，见第21页图1-1户外芦控照明灯原理图设计，见第2页图3-2 mic原理图，见第11页图6-5整机电路pcb设计电路，见28页三、其他要求：通过对毕业设计题目的理解和制作过程巩固2而学习的知识，并随时吸收学 习新的知识，以达到做毕业设计的目的。四、毕业设计的期限：自2010年 10月01日至 2010年 10月 31 h五、毕业设计（论文）进度计划：起至口期工作内容备注2010.10.01-2010.10.112010.10.12-2010.10.182010.10.19 2010.10.252010.10.26-2

5、010.10-31确定选题、收集相关资料，备齐制作实物所需 各种元器件。根据选定的原理图及框图进行实物的连接巧 装配。对所需产生功能及各种参数进行测量和调试， 并改正过程中出现的各种错误。根据毕业设计的制作经过写毕业论文。户外声控照明灯摘要在生活中，我们无时不在使用着灯，如台灯、路灯、日光灯、照明灯、彩灯等等，但 不管什么方式的灯，他们的作用都是一致的照明。因此，设计一个即实用方便的照明 灯则是我们共同的愿槊。设计一种极不浪费电力乂方便实用的照明灯更是我们一直以来努 力的口标。本设计主要是介绍了有关声控照明灯的电路设计。声控灯主要是声音的震动來实现 的，当人走过时只需耍用手轻拍一下灯就会自动的

6、亮，一定吋间后自动灭。这样不仅给人 提供了和应的方便，同时也达到了节点和节能的目的。在实际生活中节电节能，能够实现 更多的口动化。在本设计屮介绍了声控电路的组成、性能及工作原理，给岀齐电路原理图及元器件 参数选择，节能效果十分明显。电路的拾音器只要检测到有声音就会自动照明，过三分钟 后自动熄灭，节能节屯。目 录第一章前言11. 1引言11.2电路的基木原理2第二章元器件的基本知识32. 1电阻的基本知识32.2电位器的基木知识52.3电容的基本知识7第三章声电传感器103. 1 mic电路图103.2 mic电路的测试12第四章发光二极管144.1发光二极管的基木原理和简介144.2发光二极管

7、的使用注意事项164.3发光二极管的主要特点174. 4发光二极管的质量检测17第五章7555时基电路205. 17555定时器的引脚的引脚介绍205. 27555定时器构成的单稳态触发器21第六章 组装和调试过程236. 1手工焊接236.2组装及调试276.3元器件清单列表29第七章总结30参考文献31致谢32第一章前言1.1引言在人类社会进入21世纪之后随着社会对能源的需求不断加人，科学技术的飞速发展 以及电子计算机大规模应用于各个领域，带动了生产力的大规模提高。电子信息技术在 生产各部门得到了广泛应用。电子电路的设计也发生了巨大的变化，首先我们现在设计 电路不仅仅只是为了应用而去设计电

8、路，我们要在多方而屮和考虑的情况下能利用高科 技则尽量利用高科技能节约成本则应尽量节约成木，还耍在尽最大程度的节约能源的基 础上实现电路的“绿色化”。电子信息技术发展的主要口标是实现高度智能化，在减少利用能源的同吋又可以不 需要人为干预下是机器能独立处理各种工作。智能化照明电路也是如此，声音使我们最 为熟知的。人与人需要用声音去交流，机器运转发岀声音，动物会发出声音。然i佃此宝 贵的资源却被我们忽视了很长时间，如今我们应合理的利用这一资源。利用声咅作为电 开关控制机器的运行。照明是人们f1常生活中必不可少的，而声控在照明中也得到了广 泛的应用。他将声音转化为电信号来控制各种电器的工作。户外声控

9、照明灯也是基于前 人设计的基础上进行改进的，借助脚步声，使之点亮，是照明线路节省电能的有效途径。 目前常用的照明灯控制电路的形式多样，但大都较为复杂，为此，对采用7555定时器为 基本元件组成照明声控电路进行了研究。本论文主要研究了声控照明电路的设计，通过这次的研究，将我们平时所学的知识 运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼思维活动无疑是一个 莫大的帮助。1.2电路的基本原理该电路主要有mic电路接收声音后转化为电信号，电信号经一系列的变化，如：放大, 延时等传送至发光二极管即模拟照明灯，控制发光二极管的亮与灭。系统工作流程图如图所示：声电转换电路tl0717555时基电

10、路 > led发光二极管要实现上述照明灯的控制，则要求控制电路由mic电路，运算放大器，555定时器延时电路，和led发光二极管等几部分组成，整体电路的原理框图如1-1图所示。iokor2iokovr2 1mq nr4jlokoll r54.7ko18r61mqrl 4.7koc1 0.22w72mic.r3iokotl071sit16v0 02上4.5v +3x1.5v -r7150 q图1-1户外声控照明灯原理图设计原理简述：由电容式话筒检取的声音信号用tl071 (ic1)放大，用电阻r1和电容c1降 低电路对低频声音的灵敏度，以消除误触发的可能。vr1用来调整话筒的灵敏度。vr2

11、调整 ic1的增益。从ic1放大后的输出信号耦合至ic2的触发脚。ic2是一块cmos定时器7555, 接成单稳态触发电路。r4使脚在未触发情况下为高电位。定吋元件r6和c4给出的延吋为 3分钟。ic2的复位脚经r5连接至电源正极，并经c2连接至电源负极，其作用是为电路提 供上电复位功能。ic2的输出经镇流电阻r7接通白色led (led1)使之发光。用三节1. 5v5 号电池对电路供电。适当的调整vr1和vr2使1c1冇足够高的灵敏度。按下开关s1可向手电 筒一样接通照明灯。第二章 基本元器件的识别及测量2.1电阻的基本知识2.1.1电阻的作用电阻在电路中的主要作用是稳定和调节电路的电流和电

12、压，其次是限制电路分流、降低 电压及分配电压等功能。2.1.2图形符号及基本单位电阻的图形符号如右图所示：电阻的基本单位为欧姆，简称欧，用字母“q”，表示，常用单位：欧（q）、千欧（k q ）、兆欧（mq ）1 mq=1000 kq=106 q2. 1. 3电阻的参数标注方法电阻的参数标注方法冇3种，即直标法、色标法和数标法。（1）数标法数标法主要用于贴片等小体积的电路，如：472表示47x100q （即4. 7k）；104则表示 100k（2）色环标注法小功率电阻广泛使用色标法。普通电阻通常用4个色环表示其阻值和允许误差。mrrn心第一，二色环表示有效数字，第三个色环表示倍率（乘数），与前3

13、环距离较大的第四个 色环表示精度。如图2-1所示。四色环标注法如表2-1。例如，具冇红、黄、棕、金这4个 色环标注的电阻，其阻值为24x102400多色（允许偏差） 橙色（倍乘） 紫色（第二位数） 红色（第一位数）图2-1电阻的四色标法表2-1四色环标注法1厂scsrt 2«cmx1-±2011 o士 %221 o n士 nx331 o 3<1 © v551 o s土。661 o 6士 o nsw-5«771 o 7士 o 1 x8a1 o a士o . o s %旦1999 o 97 0"土与xio*士 2 x精密电阻用5个色环表示其阻值

14、和允许误差。第一、二、三色环表示冇效数字，第四个色环表示倍率（乘数），与前4环距离较大的第五个色环表示精度。如图2-2所示。五色环标fill lilll1棕色cft许佼羞） 仝色（倍乘） 一色（第二三位数）图2-2电阻的五色标法例如，具冇蓝、灰、黑、橙、紫这5个色环标注的电阻，其阻值为680x103=680kqo表2-2五环电阻读数方法邑别年一环芽二环第三环坯四环（倍率:>隼五环c ± « ）棕1111o1红2221002333100044<10000録s551oooooo. 5蓝g661oooooo77710300000888100000000白9991000

15、006000o001金0. 150. o11o2. 1.4电阻的主要参数电位器的的主要参数有标称阻值、允许偏差及额定功率。标称阻值：一个电阻器，他所标注的阻值叫标称阻值。不同精度的电阻器，其标称阻值 不同。允许偏差：电阻器的允许偏差是指电阻器的实际阻值对于标称阻值的允许最人偏差范围, 他标志着电阻器的阻值精度。额定功率：指电阻器当大气压力为87-107kpa时，在特定的环境温度范围内所允许承受 的最大功率。2. 1. 5阻值的测量测量电阻一般采用万用表的欧姆档进行（以指针万用表为例），测量前应将万用表调零。 例如，测量470欧电阻，首先将万用表置于rxloq档，将红黑两根表笔短接，调节调零电位

16、 器使万用表指针阻值为零，然后载用表笔接被测电阻两个引脚，此吋指针应指向“47”，将此 时指针指示值乘10,即为被测电阻的阻值。在测试时，若指针指向“0”处，则表明电阻短 路；若指针指向无穷大，则表明电阻内部开路，此时说明电阻失效，不能使用。木设计使用电阻如下：r14. 7kq色环：黄紫红棕作用:降低屯路对极低频声音的灵敏度r210kq色环：棕黑橙棕作比h 限流r310kq色环：棕黑橙棕作用：限流r410kq色环：棕黑橙棕作用：使脚在未触发的情况下为高电平r510kq色环：棕黑橙棕作用：限流r61mq色环：棕黑绿棕作用：定时r7100 q色环：棕黑棕棕作比h镇流2.2电位器的基本知识2. 2.

17、 1电位器的作用电位器实际上是一个可变电阻器，用于电路屮经常改变阻值的位置。声控照明电路屮两 个变位器器分别调节话筒灵敏度和运算放大器的增益。2. 2. 2基本单位电位器的基本单位为欧姆，简称欧，用字母“q”，表示，常用单位：欧（q）、千欧（k q ）、兆欧（mq ）1 mq二 1000 kq=106 q2. 2. 3数码表示法数码表示法一般用3位数字表示电位器阻值的大小，单位为前两位数为有效数字，后一位表示倍率，10 , i为第三位数字，如103代表10x103=10kqo2. 2.4电位器的主要参数电位器的的主要参数有标称阻值、允许偏差及额定功率。2.2.5电位器的质量判别外观检查：检查电

18、位器引出端子是否松动，接触是否良好，转动转轴时应感觉平滑，不 应冇过松、过紧现彖。阻值检测：首先用万用表欧姆（指针式万用表）档测量电位器总阻值，看是否在标称值 范围内，然后将表笔接于活动端子和一个引出端子，反复慢慢的旋动电位器转轴，看万用表 数值是否连续变化，如果变化不连续或变化过程屮阻值不稳定，则说明电位器接触不良，此 电位器不能使用。电位器阻值变化规律如表2-3：表2-3电位器阻值变化阻值变化规律特点适用场合直线式阻值随转轴角度均匀变化电路要求均匀变化 场合，如稳压电源采样点 路对数式电位器开始转动时，阻值变化小。转 角接近最大转角端时，阻值变化大咅量控制电路反对数式电位器开始转动吋，阻值

19、变化大。转 角接近最大转角端吋，阻值变化小音量控制电路，对比度调节电路本设计使用的电位器如下：vr1 10kq作用：调整话筒的灵敏度vr2 1mq作用：调整ic1的增益2.3电容的基本知识2. 3. 1电容器的简介及其作用电容器是电子设备屮大量使用的电子元器件，光反应用于隔直，耦合，旁路，调谐回路, 能量转换，控制电路等方面。电容器的基本作用就是充电与放屯，但出这种基本充放屯作用所延伸出來的许多屯路现 象，使得电容器有着种种不同的用途，例如在电动马达屮，我们用它来产生相移；在照相闪 光灯中，用它来产生高能量的瞬间放电等等；而在电子电路中，电容器不同性质的用途尤多, 这许多不同的用途，虽然也冇截

20、然不同z处，但因其作用均来自充电与放电。下而是一些电 容的常用作用列表：耦合屯容：用在耦合电路中的电容称为耦合电容，在阻容耦合放人器和其他电容耦合电 路屮大量使用这种电容电路，起隔直流通交流作用。滤波电容：用在滤波电路中的电容器称为滤波电容，在电源滤波和各种滤波器电路中使 用这种电容电路，滤波电容将一定频段内的信号从总信号屮去除。旁路电容：用在旁路电路中的电容器称为旁路电容，电路中如果需要从信号中去掉某一 频段的信号，口j以使用旁路电容屯路，根据所去掉信号频率不同，有全频域（所有交流信号） 旁路电容电路和高频旁路电容电路。定时电容：用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容充电、放电进

21、行时 间控制的电路屮使用定时电容电路，电容起控制时间常数大小的作用。2. 3.2图形符号及基木单位电容的图形符号如图2-3所示。丰 半 半普通电容电解电容可变电容图2-3电容图形符号电容的基木单位为法拉，用字母表示，常用单位：法（f）、微法（uf）、纳法（nf）、 皮法（pf）olf=106uf=109nf=10,2pf2. 3.3电容器的识别（1）电解电容（采用直标法）此电容具冇正负极性的。一只新电容长脚为正，短脚为负。另外，也可以从外壳标记来 看正负极性，带有“”标记下的引脚为负极。如图2-4所示。电容容量为：33uf,耐压 6v.图2-4直标电容符号（2）小容量电容表示法（采用数码表示法

22、）小容量电容一般无极性。数码表示法一般用3位数字表示电容的大小，单位为pf。前两位数为有效数字，后一位 表示倍率，10 ' , i为第三位数字。图3所示的电容容量为：1000pf二inf ,耐压为：3kv。2. 3.4电容的主要参数电容的主要参数有标称电容量、允许偏差及额定工作电压。2. 3.5电解电容器质量的判别与正、负极性的判别（1）电容质量好坏的判别对于容量大于5100pf的电容器，可在指针式万用表rxlok档或rxlk档条件下，用表笔 连接电容两端引线。在正常情况下，表针先向右的方向（r=0）摆去，然后向左的方向返回。 如果退不到最左边，而停在某一数值，指针稳定后的阻值就是该电

23、容器的漏电阻。一般电容 器的漏电阻在数十兆欧以上，电解电容器的漏电阻也应该在儿兆欧以上。若测得的漏电阻小 于上述值，则表明该电容器漏电严重、不能使用。在测量过程屮，表针停在最右边，表示电 容器击穿短路；若表针停在最左边，表示电容器内部开路。此两种情况，均说明电容器已坏, 不能使用。（2）电解电容器正、负极性的判别使用时，电源的匸极与电容器的匸极相连接，电源的负极与电容器的负极相连接这时成 为电容器的正接。电容器正接时的漏电阻比反接时大，利用这一点特性判别电解电容的正、 负极性。方法：先任意测一下漏电阻，记住其大小，然后将电容器两引脚短路一下放电，变换红、 黑表笔再测一次，两次测量中漏电阻较大的

24、就是正向接法，黑表笔对应的引脚为屯容器的正 极，红表笔对应的引脚为电容器的负极。本设计使用电容如下：瓷片电容：cl 0. 22uf作用：降低电路对低频声咅的灵敬度c3 o.oluf作用：防止干扰电压引入电解电容：c2 4. 7uf (16v)c4 47ue (16v) 作用：定时第三章声电传感器3. 1 mic电路3. 1. 1 mic传声器mtc是将声音信号转换为电信号的一种电声器件。mtc有两个电极：漏极（d）、源级（s）。 源级一般与外壳相通。驻极体传声器是一种用驻极体材料制造的新型传声器。它具有结构简 单、灵敏度高等优点。驻极体传声器内部主要包描声电转换和阻抗变换两部分。声电转换部 分

25、包括振膜、极板、空隙三部分。声电转换的关键元件是振动膜，它是一片极薄的塑料膜片, 在其中一面蒸发上一层纯金薄膜，然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷，膜 片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开, 这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当声咅传入时，振膜随声波的运动发生振动, 此时振膜与固定电极间的电容量也随声音而发生变化。从而产牛了随声波变化而变化的交变 电压信号，如此就完成了声音转换为电信号的过程。电压变化的大小，反映了外界声压的强 弱，这种电压变化频率反映了外界声咅的频率。驻极体传芦器振膜与极板z间的电容量比较 小，一般为几十pf。因

26、而这个电信号输出阻抗很高，而且很弱。因此，不能将驻极体传声器 的输出直接与音频放大器相接。而场效应晶体管具有输入阻抗极高、噪声系数低的特点，因 此，一般是在传声器内部接入一只输入阻抗极高的结型场效应晶体三极管用来放大驻极休电 容产生的电压信号，同时以比较低的阻抗在源极s或者漏极g输出信号，实现阻抗变换。如 图3-1为一些常用驻体声电传感器。图31常见驻体声电传感器3. 1.2 mic电路的基本原理伽4 rl=2.2ko vs®2.0vti° outputc=10ufterm.2. gnd图3-2 mtc原理图fet：（场效应管）mic的主要器件，起到阻抗变换和放大的作用。c

27、：是一个可以通过膜片震动而改变电容量的电容，声电转换的主要部件。c1,c2：是为了防止射频干扰而设置的，可以分别对两个射频频段的干扰起到抑制作用。c1 一般是 10pf, c2 一般是 33pf, 10pf 滤波 1800mhz, 33pf 滤波 gsm900mhz。rl：负载电阻，它的大小决定灵敏度的高低。vs：工作电压，m1c提供工作电压。co：:隔直电容，信号输出端。3.1.3由声信号到电信号的转换出静电学可知，对于平行板电容器，冇如下的关系式：c二 e s/l 即电容的容量与介质的介电常数成正比，与两个极板的面积成正比，与两个极板之间的 距离成反比。另外，当一个电容器充有q量的电荷，那

28、麽电容器两个极板要形成一定的电压, 有如卜关系式；c二q/v对于一个驻极体传声器，内部存在一个由振膜，垫片和极板组成的电容器，因为膜片上 充有电荷，并口是一个塑料膜，因此当膜片受到声压强的作用，膜片要产生振动，从而改变 了膜片与极板之间的距离，从而改变了电容器两个极板z间的距离，产生了一个ad的变化, 因此由公式可知，必然要产生一个ac的变化，由公式又知，由于ac的变化，充电电 荷又是固定不变的，因此必然产生一个的变化。由于这个信号非常微弱，内阻非常高， 不能直接使用，因此还要进行阻抗变换和放大。fet场效应管是一个电压控制元件，漏极的输出电流受源极与栅极电压的控制。由于电 容器的两个极是接到

29、fet的s极和g极的，因此相当于fet的s极与g极z间加了一个av 的变化量，fet的漏极电流i就产生一个aid的变化量，因此这个电流的变化量就在电阻rl 上产生一个avd的变化量，这个电压的变化量就可以通过电容co输出，这个电压的变化量 是由声压引起的，因此整个传声器就完成了一个声电的转换过程。3. 1.4技术指标1. 灵敏度：用于表示传声器的声-电传换效率，即单位为声压下所能产生电压大小的能 力。单位:v/pa 或 abv/pa0 abv/pci=l v/pa2. 频率范围：指传声器正常工作的频带宽度，通常带宽的下限和上限频率来表示。3. 信号噪声比：传声器有电信号输出时的信号电压与传声器

30、内在噪声电压的比值，即： s/n.4. 源阻抗及推荐的负荷阻抗：指传声器的交流内阻。5. 最人允许声压级：通常以传声器产生0. 5%谐波畸变时的声压级最人容许声压级。6. 隔振能力：包括传声器与其支架间的隔振能力，以及传声器外壳内芯件与壳体隔振能 力。7瞬态响应：指传声器对脉冲型声波的跟踪能力。mic参数的设定包括工作电压，负载电阻。另外还耍对mic的工作电流进行限定，木设计供电电压为4. 5v,可调负载电阻为10kq,因为vd二vsd+id*r,id = (vs- vsd)/ rl为了保证mic 的fet工作在线性工作区，不进入饱和区，应使vsd20. 7v,因此idw (4. 5v-0.

31、7v)/ 10k=0. 38ma,因此在这种情况下,选用的fet的电流不能大于380 u a。3.2 mic电路的测试3. 2. 1 mic的判别1. 极性判别将指针式万用表拨至rxlkq档，将黑表笔任接一个电极红表笔接另一个电极，测量一阻 值；再交换两表笔，又测得一阻值。比较两次结果，阻值小的，黑表笔接触的是源级(s), 红表笔接触的是漏极(d)。2. 质量判别将指针式万用表拨至rxlooq档，黑表笔接mic漏极，红表笔接mic源级(即外壳)，用 嘴对着mic吹气，观察万用表指针的变化。若万用表指针不动，说明mic已坏。若万用表指 针冇摆动，则说明mtc完好，摆动越大，灵敏度越高。3. 2.

32、 2 mic技术指标的测试1. 下图所示为mic测试电路:fetrl电流表vsoutputci> mic图3-3 m1c测量电路电流的测试：出测试仪上直接读出电流的测试结果（山）。（1）灵敏度测试：首先用标准mic校准测试仪的声压级，然后把待测mic放到已校准的 声腔 口上，用测试表笔测试mic的两个极，即可从测试仪上直接读出灵敏度。（2）最大声压级的测试：在消声室内，用测试仪测试，逐渐加大声压级，并观察失真值, 当失真值等于3%时，这时候的声压级就是最大声压级。（3）输出阻抗的测试：将声压级加大传声器上，测量其开路输出电压，然后保持声压不 变，在传声器的输出端并联一个电阻箱，调整其阻值

33、，使输出电压为开路电压的一半，此吋 电阻箱的阻值即为传声器的输出电阻值。（4）s/n的测试：首先测试其灵敏度，然后在相同的条件下在消声室内测试其噪声，计 算s/n二灵敬度电平/噪声电平。第四章发光二极管4.1发光二极管的基本原理和简介发光二极管led (light-emittingdiode)是能将电信号转换成光信号的结型电致发光半 导体器件。基本上，发光二极管只是一个微小的电灯泡。但不像常见的白炽灯泡，发光二极管 没有灯丝，而且又不会特别热。它单单是由半导体材料里的电子移动而使它发光。二极管是半导体设备中的一种最常见的器件,大多数半导体最是由搀杂半导体材料制成 (原子和其它物质)发光二极管导

34、体材料通常都是铝碑化稼，在纯铝础化稼屮，所有的原子都完 美的与它们的邻居结合，没有留下口由电了连接电流。在搀杂物质中，额外的原了改变电平衡, 不是增加自出电子就是创造电子可以通过的空穴。这两样额外的条件都使得材料更具传导性。 带额外电子的半导体叫做n型半导体，由于它带有额外负电粒子，所以在n型半导体材料屮, 自由电子是从负电区域向正电区域流动。带额外“电子空穴”的半导体叫做p型半导体，由 于带冇正电粒子。电子可以从另一个电子空穴跳向另一个电子空穴，从从负电区域向正电区 域流动。因此，电子空穴本身就显示出是从正电区域流向负电区域。二极管是出n型半导体物质 与p型半导体物质结合，每端都带电子。这样

35、排列使电流只能从一个方向流动。当没有电压 通过二极管时，电子就沿着过渡层之间的汇合处从n型半导体流向p型半导体，从而形成一 个损耗区。在损耗区屮，半导体物质会回复到它原来的绝缘状态一所冇的这些“电子空穴” 都会被填满，所有就没有口由电了或电了真空区和电流不能流动。holeselectronsdepletion zone为了除掉损耗区就必须使n型向p型移动和空穴应反向移动。为了达到戸的，连接二极管n型一方到电流的负极和p型就连接到电流的止极。这时在n型物质的口由电了会被负极电子排斥和吸引到正极电子。在p型物质中的电子空穴就移向另一方向。当电压在电子之间足够高的时候，在损耗区的电子将会在它的电子空

36、穴屮和再次开始自由移动。损耗区消失,电流流通过二极管。electronsholescurrent flowsacross this junctionbattery如果尝试使电流向其它方向流动，p型端就边接到电流负极和n型连接到止极，这时电流将不会流动。n型物质的负极电子被吸引到正极电子。p型物质的正极电子空穴被吸引到负 极电子。因为电子空穴和电子都向错误的方向移动所以就没有电流流通过汇合处，损耗区增加。holes depletion zone electro rsno current flows across this junctionbattery发光二极管内部是具有发光特性的pn结。当pn

37、结导通吋，依靠少数载流子的注入以及 随后的复合而辐射发光。普通发光二极管的外形、符号及伏安特性如图1所示。led正向伏 安特性曲线比较陡，在正向导通z前几乎冇电流。当电压超过开启电压时，电流就急剧上升。 因此，led屈于电流控制型半导体器件，其发光亮度l （单位cd/m2,读作坎德拉每平方米） 与正向电流if近似成正双，冇公式l 二k ifm式中,k为比例系数,在小电流范围内（if二110ma） , m=1.31.5。当if>10ma时, m=l,式（5. 10. 1）简化成l 二k if即亮度与正向电流成正比。以磷神化镣黄色led为例，相对发光强度与正向电流的关系 如图2所示。led的

38、正向电压则与正向电流以及管芯的半导体材料有关。使用吋应根据所要 求的显示亮度来选取合适的if值（一般选10ma左右，对于高亮度led可选12ma）,既保 证亮度适屮，也不会损坏led。若电流过大，会烧毁led的pn结。此外，led的使用寿命将 缩短。由于发光二极管的功耗低、体积小，色彩鲜艳、响应速度快、寿命长，所以常用作收录 机、收音机和电子仪器的电平指示器、调谐指示器、电源指示器等。发光二极管在正向导通 时有一定稳压作用，还可作直流稳压器中的稳压二极管，提供基准电压，兼作电源指示灯。 目前市场上述冇一种带反射腔及固定装置的发光二要管（例如bt104-b2、bt102-f）,很容 易固定在仪器

39、面板上。4.2发光二极管的使用注意事项（1）管了极性不得接反，一般讲引线较长的为正极，引线较短的是负极。（2）使用中各项参数不得超过规定极限值。正向电流tf不允许超过极限工作电流tfm 值，并且随着环境温度的升高，必须作降额使用。长期使用温度不宜超过75°c。（3）焊接时间应尽量短，焊点不能在管脚根部。焊接时应使用银子夹住管脚根部散热， 宜用屮性助焊剂（松香）或选用松香焊锡丝。（4）严禁用有机溶液浸泡或清洗。（5）led的驱动电路必须加限流电阻，-般可取一百欧至几百欧，视电源电压而定。（6）在发光亮度基木不变的情况下，采用脉冲电压驱动可以节省耗电。对于led点阵显 示器，采用扫描显示

40、方式能大大降低整机功耗。4.3发光二极管的主要特点（1）在低电压（152.5v）、小电流（530ma）的条件下工作，即可获得足够高的亮度。 发光响应速度快（10-710-9 s）,高频特性好，能显示脉冲信息。（2）单色性好，常见颜色有红、绿、黃、橙等。（3）休积小。发光面形状分圆形、长方形、异形（三角形等）。其中圆形管子的外径有 "1、"2、（）3、©4、©5、©8、©10、©12、©15、420 （mm）等规格，直径 lmm 的屈于 超微型led。（4）防震动及抗冲击穿性能好，功耗低，寿命长。出于led的pn结工

41、作在正向导通状 态，木射功耗低，只要加必要的限流措施，即可长期使用，寿命在10万小时以上，甚至可达 100万小时。（5）使用灵活，根据需要可制成数码管、字符管、电平显示器、点阵显示器、i古i体发光 板、led平极型电视屏等。（6）容易与数字集成屯路匹配。4. 4发光二极管的质量检测1.极性的判别方法一：根据管了的引脚长短识别，电极长的引脚为“ + ”，短的引脚为“-” o方法二：用指针式万用表rxlokq档进行测量，测得电阻小的（几十kq），其2黑表笔 接的引脚为“ + ”极，红表笔接的引脚为“-”极。2. 质量的判别方法一：将指针式万用表置于rxlokq档，测量英正向电阻应为几十kq以内，反

42、向电 阻应在几百kq以上。方法二：将数字万用表置于hfe档，将发光二极管正极插入npn型“c极”插孔，负极 插入“e极”插孔，则发光正常。3. 正反向压降测量将数字万用表置于二极管档，红表笔接发光二极管正极，黑表笔接发光二极管正负极， 屏显示电压在1.8v左右（该数值为发光二极管正向导通压降）；调换表笔再测试，则屏显示 为iv,表示管子合格正常。注意事项：不推荐使用rxlk档测量led的正、反向电阻。因为该档电池电压e仅仅测量正、反向电阻，并不能检查其能否止常发光。由于发光二极管的止向电压vf 般1.52. 5v,而万用表rx1或rx10档的屯池屯压为1.5v,所以不能使管子正向导通并 且发光

43、。rxiok档的电池电压虽然较高，但因内阻太大，提供的正向电流很小，管子也不会 正常发光。采用双表法可以检查发光二极管的发光情况。最好选同一种型号的两块万用表，均拨一 rx1或rx10档，按图1(a)所示串联使用，以提供较高的正向电压。等效电路见(b)图。假定两块万用表均采用mf30型，并且均拨到rx1档。因为一块表的电池电压e=1.5v, 欧姆屮心值r0二25欧姆，所以总电压和总电阻分别是e = 2e= 2x1.5=3vr0 = 2r0= 2x25=50 欧姆如杲把它们看成一块新表，等效电路就简成(c)图。新表的满度电流是：iw 二 e' / r0z 二2e/ 2r0= e/ ro=

44、tm可见满度电流值并未改变。发光二极管在使用时应加上限流电阻r,将正向电流if限制在1030ma为宜，避免功 耗太记而损坏管子。一般典型正向电流可选10ma, if的计算公式为if= e-vf/ r(c)图中的ro能起到限流作用，因此不必另接限流电阻。磷神化镣发光二极管的正 向压降较低，为1.7v左右。e'二3v将r0'二50欧姆，可求出用双表法测量吋的正向电流为if二 e -vf/ r0' =3-1. 7/50=26 ma <30 ma因此对管子没冇危险。电路接通之后，管子能发出品莹夺目的红光。如杲选用的两块万用表rx1档欧姆中心值不等，设分别为r01、r02,

45、而两表rx1档的 电池电压均为e (e二1.5v),则此时iw 二2 e / r01 r02if=2 e -vf / r01 r02实例：测量一只型号不明的发光二极管。第一步，判定正、负极。用mf30型万用表的rxiok档测得止向电阻为26k欧姆，反向 电阻接近无穷大。测正向电阻时，黑表笔接的就是正极。第二步，将两块mf30型万用表均拨至rx1档采用双表测量，被测管发出艳丽的红光。 若把发光二极管的极性反接，加上反向电压时管子就不能发光。然后将两块万用表拨于rx10档，管子发光暗淡。这是因为总电阻r0' =2x250=500欧姆，提供的正向电流较小所致。此时if3-1. 7/500=2

46、.6 ma注意事项：（1）采用双表法必须先调整好两块万用表的欧姆零点。（2）为了不损坏被测发光二极管，测量前应计算im'值，若imz $50ma,需选择rx 10档。例如，两块500型万用表rx1档串联后的总电阻r0二20欧姆，1m'二im二75ma>50ma。 改用rx1档时imz =7.5 ma,与典型正向电流if二10ma就比较接近。实际上发光二极管本身尚冇1.52. 5v压降，因此上述结果均留冇一定余量。假如不知道被测发光二极管的正向电压，也不清楚im'值。建议先把两块表都拨到rx 10档，若发光很暗，再改拨rx1档。第五章7555时基电路5. 1 555

47、定时器的引脚介绍555定时器内部结构和引脚排列图，如图5-1和图5-2所示。555定吋器内部含有一个基 木rs触发器，配个电压比较器c1,c2, 个放电三极管t由三个5k的电阻的分配器，555定 时器因此而得名一个输出缓冲器g3o比较器c1的参考电压为2vcc/3加在同相输入端c2的 参考电压为vcc/3加在反相输入端，两者均由分在器上取得。图5-1 555的内部电路图gnd1str27out36r-4h (图5-2 555定时器引脚排列图555定时器个引线端的用途如下：(1) 1端为接地线；(2) 2端为低电平触发端，也称为触发输入端。当2端的输入高电压高 于vcc/3时，c2 输出为1;当

48、输入电压低于vcc/3吋，c2的输出为0,使基木触发器置1；(3) 3端u。为输出端;(4) 4端是复位端，当r二0时，基本触发器直接置0,使q二0, q =1；(5) 3端为电压控制端，如果co端另加控制电压，则可以改变cl, c2的参考电压。 工作中不使用co端时，一般都通过一个o.oluf的电容接地，以防旁路干扰；(6) 6端th为高电平触发端，当输入电压低于2vcc/3吋，c1的输出为1；当输入电压 高于2vcc/3时，c1的输岀为0,使基本触发器置0,即q0=0, q k,这时定时器输出u0=0；(7) 7端d为放电端。当基木触发器的q k时，放电晶体管t 导通，外接电容元件 通过t

49、放电；(8) 8端为电源端,可在4. 3-1. 6v范围内使用,若为cmos电路，则vcc=3-18vo 如表5t所示555定时器功能表，它全面表示了 555的基本功能。表5-1555定吋器功能表输入输岀阀值输入触发输入复位输di®放电管t0xx00导通11就止10导通3%1不变不变5.2 555定时器构成单稳态触发器5.2. 1电路连接fr作为输入端ui,再将高触发端th和放电管输岀端d接在一起,555定时器将低触发端5. 2. 2工作原理当触发器ui的下降沿到来时，匸氏vcc/3,而th二牝二°,从555定时器的功能表可 以看出，输出端out为高电平，电路进入暂稳态，此

50、时放电管vt截止，vcc则通过r对 c充电，当th二处二2vcc/3时，输出端out跳变为低电平，电路自动返回稳态，此吋放电 管vt导通。电路返回稳态后，c通过导通的放电管t放电，是电路迅速恢复到初始状态。第六章组装和调试过程6.1手工焊接6. 1. 1手工焊接的工具电烙铁的功能构造及结构原理电烙铁由5部分组成：电源线、手柄、管状烙铁身、烙铁芯及烙铁头。电烙铁的工作原理简单的说不就是一个电热器在电能的作用下，发热、传热及散热过程。1. 电烙铁的选用原则焊接小型电了元器件及敬感元器件时，片状元器件等应选用20w内热式电烙铁。焊接大型元器件应选用eoioow的电烙铁。焊接导线及同轴电缆吋，应根据粗

51、细选用3050w的电烙铁。导线粗的可选瓦数大些；反 之选小些。2. 锡焊的条件（1）被焊件必须具备可焊性。（2）被焊金属表面应保持清洁。（3）使用合适的助焊剂。（4）具有适当的焊接温度。（5）具冇合适的焊接时间。6. 1.2焊料与助焊剂1. 焊接材料凡是用来熔合两种或两种以上的金属面，使之成为一个整体的金属或合金都叫焊料。这 里所说的焊料只针对锡焊所用焊料。常用锡焊材料：管状焊锡丝 抗氧化焊锡 含银的焊锡 焊膏2. 助焊剂的选用。在焊接过程中，出于金属在加热的情况下会产生一薄层氧化膜，这将阻碍焊锡的浸润， 影响焊接点合金的形成，容易出现虚焊、假焊现象。使用助焊剂可改善焊接性能。助焊剂有 松香、

52、松香溶液、焊膏焊油等，可根据不同的焊接对彖合理选用。焊膏焊油等具有一定的腐 蚀性，不可用于焊接电子元器件和电路板，焊接完毕应将焊接处残留的焊膏焊油等擦拭干净。 元器件引脚镀锡时应选用松香作助焊剂。卬制电路板上已涂有松香溶液的，元器件焊入时不 必再用助焊剂。6.1.3手工焊接的注意事项元器件引脚上锡焊接z前，一般要对元器件引脚的表而进行清洁处理。手工处理的方法是：用锋利的工 具沿着引线方向外刮，或用较细的砂纸进行打磨，直至元器件引脚上存在的氧化物彻底清除。 然后将引脚的焊接部分镀上一层焊锡。2.手工焊接的技术要领(1) 手握銘铁的姿势掌握正确的操作姿势，可以保证操作者的身心健康，减轻劳动伤害。

53、为减少焊剂加热时挥发出的化学物质对人的危害，减少冇害气体的吸入量，一般情况下，烙 铁到鼻了的距离应该不少于20cm ,通常以30cm为宜。电烙铁有三种握法，如图6-1所°go反握法图6-1握电烙铁的手法示意反握法的动作稳定，长时间操作不易疲劳，适于大功率烙铁的操作；正握法适于中功率 烙铁或带弯头电烙铁的操作；一般在操作台上焊接印制板等焊件吋，多采用握笔法。(2) 焊锡丝一般有两种拿法，如图6-2所示。由于焊锡丝中含有一定比例的铅，而铅是 对人体冇害的一种重金屈，因此操作时应该戴手套或在操作后洗手，避免食入铅尘。图6-2焊锡丝的拿法(3) 电烙铁使用以后，一定耍稳妥地插放在烙铁架上，并

54、注意导线等其他杂物不要碰到 烙铁头，以免烫伤导线，造成漏电等事故。6.1.4手工焊接操作的基木步骤正确的手工焊接操作过程可以分成五个步骤，如图6-3所示。印令板元容件引脚（c步痒三（<|）步骤四<e）步骤五图63手工焊接步骤1 基本操作步骤 步骤一：准备施焊（图（a）左手拿焊丝，右手握烙铁，进入备焊状态。要求烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物，并 在表而镀冇一层焊锡。 步骤二：加热焊件（图（b）烙铁头靠在两焊件的连接处，加热整个焊件全体，时间大约为12秒钟。对于在印 制板上焊接元器件来说，要注意使烙铁头同吋接触两个被焊接物。例如，图（b）屮的导线与 接线柱、元器件引线与焊盘要同时均匀受热。 步骤三：送入焊丝（图（c）焊件的焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件。注意：不要把焊锡丝 送到烙铁头上！ 步骤四：移开焊丝（图（d）当焊丝熔化一定量后，立即向左上45。方向移开焊丝。 步骤五：移开烙铁（图（e）焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上45。方向移开烙铁，结束焊接。从第三 步开始到第五步结束，吋间大约也是1至2s。6.1.