單片機原理及應用

1、安徽師范大學皖江學院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設計報告實訓課程名稱課程設計報告題目夜間標志燈控制電路姓名金姝婉，李紫玉，葛玉剛專業(yè)班級09級計算機（ 1）班指導教師朱強軍日期 2010年 6月 9日2010年 6月 13第1頁安徽師范大學皖江學院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設計報告目錄33 5 66第2頁安徽師范大學皖江學院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設計報告交通燈模擬顯示電路的設計一、設計任務與要求1、電路功能城鎮(zhèn)道路長時間使用會出現(xiàn)路面損壞，而路基下埋有各種各樣的電線電纜、管道管件，它們一旦損壞，就需要將道路扒開施工， 到了晚間，若不加特殊標記，往往容易引起各種交通事故，造成人身傷亡。 而夜間

2、標志燈控制電路， 該標志燈在白天熄滅，晚上當光線暗到一定程度是標志燈就以一定的節(jié)奏閃亮，非常醒目，提醒路人和車輛注意安全，避免發(fā)生意外事故。2、設計要求（ 1）、設計方案要求： 設計一個由環(huán)境光強檢測電路， 超低頻多諧振蕩器和直流電源電路組成的夜間標志燈控制電路， 比較并確定個單元電路的方案， 計算和選取單元電路的元件參數(shù)。 、環(huán)境光強檢測超低頻多諧振直流電源電電路蕩器路（ 2）、設計效果要求：光線強時，發(fā)光二極管不亮；光線弱時，發(fā)光二極管亮。二、元器件簡介1、光敏電阻器光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而第3頁安徽師范大學皖江學院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設計報告

3、改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器， 它是由半導體材料制成的。 光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化， 在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達 110M歐 ,在強光條件（ 100LX ）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.40.76 ）m 的響應很接近，只要人眼可感受的光， 都會引起它的阻值變化。 設計光控電路時， 都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設計大為簡化。2、單向可控硅單向可

4、控硅是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號作用下由關斷變?yōu)閷?，但一旦導通?外部信號就無法使其關斷， 只能靠去除負載或降低其兩端電壓使其關斷。單向可控硅是由三個PN 結(jié) PNPN 組成的四層三端半導體器件與具有一個 PN 結(jié)的二極管相比， 單向可控硅正向?qū)ㄊ芸刂茦O電流控制；與具有兩個 PN 結(jié)的三極管相比，差別在于可控硅對控制極電流沒有放大作用。3、555 定時器555 定時器由 3 個阻值為 5k的電阻組成的分壓器、 兩個電壓比較器 C1 和第4頁安徽師范大學皖江學院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設計報告C2 、基本 RS 觸發(fā)器、放電三極管TD 和緩沖反相器 G4 組成。虛線邊沿標注的數(shù)

5、字為管腳號。其中， 1 腳為接地端； 2 腳為低電平觸發(fā)端，由此輸入低電平觸發(fā)脈沖； 6 腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4 腳為復位端，輸入負脈沖（或使其電壓低于0.7V ）可使 555 定時器直接復位； 5 腳為電壓控制端，在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓，不用時，經(jīng)0.01uF 的電容接地，以防止引入干擾； 7 腳為放電端， 555 定時器輸出低電平時，放電晶體管TD 導通，外接電容元件通過TD 放電；3 腳為輸出端， 輸出高電壓約低于電源電壓1V 3V，輸出電流可達200mA ，因此可直接驅(qū)動繼電器、 發(fā)光二極管、 指示燈等；8 腳為電源端，可在5V 18V 范圍內(nèi)使用

6、。4、發(fā)光二極管發(fā)光二極管（ LED ）是用半導體材料制作的正向偏置的PN 結(jié)二極管。其發(fā)光機理是當在 PN 結(jié)兩端注入正向電流時， 注入的非平衡載流子（電子空穴對）在擴散過程中復合發(fā)光， 這種發(fā)射過程主要對應光的自發(fā)發(fā)射過程。按光輸出的位置不同，發(fā)光二極管可分為面發(fā)射型和邊發(fā)射型。5、電位器電位器是一種可調(diào)的電子元件。 它是由一個電阻體和一個轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)組成。當電阻體的兩個固定觸電之間外加一個電壓時，通過轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)改變觸點在電阻體上的位置， 在動觸點與固定觸點之間便可得到一個與動觸點位置成一定關系的電壓。它大多是用作分壓器，這是電位器是一個四端元件。電位器基本上就是滑動變阻器， 有幾種

7、樣式，一般用在音箱音量開關和激光頭功率大小調(diào)節(jié)。 電位器的作用調(diào)節(jié)電壓（含直流電壓與信號電壓）和電流的大小。電位器的結(jié)構(gòu)特點電位器的電阻體有兩個固定端，通過手動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸或滑柄，第5頁安徽師范大學皖江學院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設計報告改變動觸點在電阻體上的位置，則改變了動觸點與任一個固定端之間的電阻值，從而改變了電壓與電流的大小。6、二極管二極管又稱晶體二極管,簡稱二極管 (diode); 它只往一個方向傳送電流的電子零件。它是一種具有1 個零件號接合的2 個端子的器件，具有按照外加電壓的方向，使電流流動或不流動的性質(zhì)。晶體二極管為一個由p 型半導體和n 型半導體形成的 p-n 結(jié)，在其界面

8、處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。7、三極管三極管，全稱應為半導體三極管，也稱雙極型晶體管,晶體三極管 ,是一種電流控制電流的半導體器件.其作用是把微弱信號放大成輻值較大的電信號, 也用作無觸點開關三、設計原理及數(shù)據(jù)分析1、電路及工作原理標志燈控制電路如下圖所示。 電路由環(huán)境光強檢測電路、 超低頻多諧振蕩器和直流電源電路組成。環(huán)境光強檢測電路RG1 、可變電阻 RP1 和三極管 VT 組成。超低頻多諧振蕩器由 R1,R2,VD1,C1和 IC1 組成，其工作狀態(tài)受環(huán)境光強檢測電路的

9、控制。直流電源電路由可控硅VS ，R4,R5和 VD2 組成。白天時，由于環(huán)境光線較強， RG1 呈低阻， VT 導通， IC1 的 4腳為低電平，可控硅 VS一直關斷，標志燈一直不亮。晚上，當光線暗到一定程度時，RG1 阻值較大，VT 截止， IC1 的 4 腳變?yōu)楦唠娖剑?IC1 輸出的信號使可控硅導通，標志燈點亮。第6頁安徽師范大學皖江學院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設計報告調(diào)節(jié) RP1 可以改變標志燈開始閃爍時的環(huán)境光強。2、元器件清單光敏電阻RG110K-500K電位器RP120K二極管VD1IN4007發(fā)光二極管VD2三極管VT9013單向可控硅VS定時電路IC1NE555電解電容器

10、C147Uf電阻器R1、R262K R33K R4470 R5100 3、制作與調(diào)試第7頁安徽師范大學皖江學院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設計報告在制作此電路時，須注意：光敏電阻應露出玻璃泡以接收光線。焊接NE555時基集成電路時應使用小功率電烙鐵，并利用余熱焊接，有條件的可在安裝集成電路處先焊接一塊集成電路管座，以便更換集成電路。調(diào)試時先將 RP1 調(diào)至最大，然后遮住光敏電阻RG1 ，是照到其上的光線強度暗到一定程度，慢慢由大到小調(diào)節(jié)RP1 ，直到標志燈由熄滅狀態(tài)變?yōu)殚_始明亮即可。4、數(shù)據(jù)分析調(diào)節(jié) RP1 ，當 RP1=2.3K 時，電路調(diào)試成功，此時三極管基極電壓Vb=0.68V 。有光照時

11、，光敏電阻RG1 為 3K ，呈低阻， VT 導通，可控硅VS 一直關斷，發(fā)光二極管不亮；光線暗到一定程度時，光敏電阻RG1 為 150K ，呈高阻， VT 截止， VS 導通，發(fā)光二極管點亮。四、設計中的問題及改進1、設計中出現(xiàn)的問題（ 1）、不論光線強弱，接上電源后發(fā)光二極管皆亮。先考慮到單向可控硅VS 是否接錯線，發(fā)現(xiàn)正確，又重新檢查電路，發(fā)現(xiàn)有一根導線未焊接。（ 2）、不論光線強弱，接上電源后發(fā)光二極管皆不亮。發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)電位器RP1 ，發(fā)光二極管沒反應；后慢慢調(diào)節(jié)電壓，發(fā)現(xiàn)隨電壓升高，發(fā)光二極管慢慢變亮。（ 3）、調(diào)試過程中，一直是用拇指摁住光敏電阻，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管無反應；后才知道應該用

12、整個手掌覆蓋住光敏電阻， 是光敏電阻接收不到光線， 發(fā)光二極管才會由不亮轉(zhuǎn)為亮。（ 4）、調(diào)試成功后，發(fā)光二極管一旦變亮，只有拔掉電源，才能使其不亮。這是由于單向可控硅的性質(zhì)使得。第8頁安徽師范大學皖江學院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設計報告2、改進（ 1）、實際生活應用中，所加電壓為交流 220V ，所以應再加上一個能將交流電轉(zhuǎn)化為直流電的電路。（ 2）、發(fā)光二極管可改為白熾燈，以此滿足交流 220V 。（ 3）、為了能夠?qū)崿F(xiàn)白熾燈閃亮， 可將單向可控硅改為雙向可控硅， 更能實現(xiàn)電路設計的目的。五、總結(jié)通過這次實訓 ,我們了解到單向可控硅在電路中是如何工作的,三極管的工作性能 ,如有關其導通 ,截止 ,在電路中的狀態(tài)等 ,更是知道了 NE555 定時電路的工作原理和工作性能。 這次實訓不僅讓我們充分了解電路的工作原理，更讓我們學會了該如何焊接電路,了解了電烙鐵的有關工作性能,焊接的技術(shù) ,以及各元器件的焊接連線。此次實訓是對我們動手設計能力的一次考察,更是我們提升動手動腦能力的一次良好機會。通過這次的實訓 ,我們的動手能力 ,設計能力 ,開放性思維等都得到了提高 ,更使得我們增強了對電路的理解。六、參考文獻1 張大彪 主編 電子技術(shù)技能訓練 北京：電子工業(yè)出版社， 20052 朱兆優(yōu) 等 電子電路