光敏蜂鸣器课程设计报告.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流光敏蜂鸣器课程设计报告.精品文档.目录第一章 绪论11.1光敏蜂鸣器作用11.2光敏蜂鸣器的构成11.3 光敏蜂鸣器的工作原理1第二章 设计方案22.1光敏蜂鸣器元器件的介绍22.1.1 555芯片即各引脚的介绍22.1.2 光敏电阻的介绍32.2设计流程52.3设计电路图5第三章 元器件的检测63.1电阻的测试63.1.1碳膜电阻63.1.2光敏电阻63.2电容的测试73.2.1陶瓷电容73.3三极管的测试73.4 555芯片8第四章 制作与调试94.1光敏蜂鸣器的制作与调试94.2调试结果分析10第五章 个人小结11参考文献12第一章 绪

2、论1.1光敏蜂鸣器作用光敏蜂鸣器是通过蜂鸣器的声音来体现光敏电阻在不同光照下对电路的影响，如果手拿实验电路板移动，扬声器就会随这移动时光照强度的变化，发出多变的鸣叫，如果将本电路放置在霓虹灯前，则扬声器就会随着光线强度变化无穷的音色。1.2光敏蜂鸣器的构成 名 称数 值数 量型 号碳膜电阻10K1碳膜电阻1001三极管19013555芯片1光敏电阻2.6K30K1陶瓷电容0.1UF2蜂鸣器11.3 光敏蜂鸣器的工作原理电路中，555 和 R1、RG1、C1 等组成多谐振荡器，光敏电阻 RG1 是利用光致导电的特性，它的阻值会随照射光的强度而变化，当光照射时阻值小，光照弱时阻值大。本电路利用这一

3、光敏特性，来改变振荡器的充放电的时间的常数，从而改变多谐振荡器的频率，本电路的振荡频率为：=1.44(R1+RG1)C1，555输出的可变频率信号经过 R2限流后，驱动三极管 VT1带动扬声器发出多变的鸣叫声。第二章 设计方案2.1光敏蜂鸣器元器件的介绍2.1.1 555芯片即各引脚的介绍555 芯片是定时器,是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200

4、mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电

5、源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下

6、比较器提供基准电压.所以称之为555.555属于cmos工艺制造. 555引脚图介绍如下:1 地 GND 2 触发 3 输出 4 复位 5 控制电压 6 门限(阈值） 7 放电 8 电源 Vcc2.1.2 光敏电阻的介绍（1）光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电流暗电流：光敏电阻在室温条件下，全暗（无光照射）后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时在给定电压下流过的电流。亮电流：光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻。此时流过的电流。光电流：亮电流与暗电流之差。 光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小则性能越好。也就是说，暗电流越小，光电流越大，这样的光敏电阻的灵敏度越高。 实用的光敏电阻

7、的暗电阻往往超过1M,甚至高达100M，而亮电阻则在几k以下，暗电阻与亮电阻之比在102106之间，可见光敏电阻的灵敏度很高。 （2）光敏电阻的光照特性下图表示CdS光敏电阻的光照特性。在一定外加电压下，光敏电阻的光电流和光通量之间的关系。不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。因此它不宜作定量检测元件，这是光敏电阻的不足之处。一般在自动控制系统中用作光电开关。（3）光敏电阻的光谱特性光谱特性与光敏电阻的材料有关。从图中可知，硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较高的灵敏度，峰值在红外区域；硫化镉、硒化镉的峰值在可见光区域。因此，在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类

8、结合起来考虑，才能获得满意的效果。（4） 光敏电阻的伏安特性在一定照度下，加在光敏电阻两端的电压与电流之间的关系称为伏安特性。图中曲线1、2分别表示照度为零及照度为某值时的伏安特性。由曲线可知，在给定偏压下,光照度较大，光电流也越大。在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象。但是电压不能无限地增大，因为任何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导致光敏电阻永久性损坏。2.2设计流程（1）根据光敏蜂鸣器的工作原理设计光敏蜂鸣器的电路图，在EWB上画出图形，进行仿真，观察输出波形，分析电路的正确性（2）根据所画电路图，给电路板布

9、线，然后焊接。（3）对所焊的电路板进行测量，得到相关的数据2.3设计电路图 光敏蜂鸣器设计电路第三章 元器件的检测3.1电阻的测试3.1.1碳膜电阻A将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。由于欧姆挡刻度的非线性关系，它的中间一段分度较为精细，因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的2080弧度范围内，以使测量更准确。根据电阻误差等级不同。读数与标称阻值之间分别允许有5、10或20的误差。如不相符，超出误差范围，则说明该电阻值变值了。B注意：测试时，特别是在测几十k以上阻值的电阻时，手不要触及表笔

10、和电阻的导电部分；被检测的电阻从电路中焊下来，至少要焊开一个头，以免电路中的其他元件对测试产生影响，造成测量误差；色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定，但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。3.1.2光敏电阻A 用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近无穷大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏，不能再继续使用。B 将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减少， 此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大，表明光敏电阻内部开路损坏，也不能再继续使用。C 将光敏电阻透光窗口

11、对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。3.2电容的测试3.2.1陶瓷电容A检测10pF以下的小电容因10pF以下的固定电容器容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电，内部短路或击穿现象。测量时，可选用万用表R10k挡，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零，则说明电容漏电损坏或内部击穿。B检测10PF001F固定电容器是否有充电现象，进而判断其好坏。万用表选用R1k挡。两只三极管的值均为1

12、00以上，且穿透电流要小。可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。由于复合三极管的放大作用，把被测电容的充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观察。应注意的是：在测试操作时，特别是在测较小容量的电容时，要反复调换被测电容引脚接触A、B两点，才能明显地看到万用表指针的摆动。C对于0.01F以上的固定电容，可用万用表的R10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。3.3三极管的测试A判定基极。用万用表R100或R1k挡测量三极管三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值

13、。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，则可判定被测三极管为PNP型管；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。B判定集电极c和发射极e。(以PNP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。3.4

14、 555芯片555的结构图Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。 Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。 Pin 3 (输出) -当时间周期开始555的输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。 Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。 Pin 5 (控制) -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当

15、计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。 Pin 6 (重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。 Pin 7 (放电) -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。 Pin 8 (V +) -这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。第四章 制作与调试4.1光敏蜂鸣器的制作与调试制作：光敏百灵鸟所用到的主要元器件：555芯片、光敏电阻、三极

16、管、电容、电阻、蜂鸣器、+5V电源。根据元器件与原理图对万能板分析设计其走线方式（设计简单和清晰的电路），然后安插元器件对其进行焊接。焊接电路板正面 焊接电路板反面调试：光敏电阻在光线的照射下为2.6K，在没有光线照射下为30K,C1电容为0.1uf，R1的阻值为10K。本电路的的振荡频率为：f=1.44(R1+2RG)C1所f1=1.44(10K+2*2.6K)*0.1U=2.188KHz f2=1.44(10K+2*30K)*0.1U=10.8KHz 没有遮住光时的波形 示波器所调置的位置 遮住光时的波形 示波器所调整的位置4.2调试结果分析本电路利用光敏特性来改变振荡器的频率。当有光线照

17、射在光敏电阻上时振荡频率大所以蜂鸣器响，而没有光线照射在光敏电阻上时振荡频率小所以蜂鸣器不响。蜂鸣器会随移动的光照强度的变化，发出多变的鸣叫。第五章 个人小结为期五天的课程设计即将结束。在这一周的学习中，我们学到了很多，也找到了自己身上的不足。感受良多。获益匪浅。通过这一次的课程设计，我们不仅仅学到了专业知识，更是我们懂得如何做事，其实每一次的课程设计都是在教会我怎么样做事情，它告诉我完成一件事情，光靠努力是没有任何优势的，关键在于能够灵活运用所学到的知识，通过此次课程设计我懂得理论知识要与实际结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实际相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的独立思考能力和动手能力。在这次的设计中同学们都做的很快。我由于知识不扎实不懂变通做的慢了些，以后会争取学好专业知识，此外，在这次设计中还受到了同学，老师的帮助让我感受到了亲人般的温暖，在此再次谢谢老师的耐心指导。参考文献胡宴如：模拟电子技术 2000年 高等教育出版社梁森：自动检测与转换技术 2005年 机械工业出版社黄锦安：电路与模拟电子技术 2008年 机械工业出版社