單片機(jī)原理及應(yīng)用

1、安徽師范大學(xué)皖江學(xué)院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告實(shí)訓(xùn)課程名稱課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目夜間標(biāo)志燈控制電路姓名金姝婉，李紫玉，葛玉剛專業(yè)班級(jí)09級(jí)計(jì)算機(jī)（ 1）班指導(dǎo)教師朱強(qiáng)軍日期 2010年 6月 9日2010年 6月 13第1頁安徽師范大學(xué)皖江學(xué)院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告目錄33 5 66第2頁安徽師范大學(xué)皖江學(xué)院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告交通燈模擬顯示電路的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、電路功能城鎮(zhèn)道路長時(shí)間使用會(huì)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(biāo)記，往往容易引起各種交通事故，造成人身傷亡。 而夜間

2、標(biāo)志燈控制電路， 該標(biāo)志燈在白天熄滅，晚上當(dāng)光線暗到一定程度是標(biāo)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(shè)計(jì)要求（ 1）、設(shè)計(jì)方案要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)由環(huán)境光強(qiáng)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(biāo)志燈控制電路， 比較并確定個(gè)單元電路的方案， 計(jì)算和選取單元電路的元件參數(shù)。 、環(huán)境光強(qiáng)檢測超低頻多諧振直流電源電電路蕩器路（ 2）、設(shè)計(jì)效果要求：光線強(qiáng)時(shí)，發(fā)光二極管不亮；光線弱時(shí)，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(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而第3頁安徽師范大學(xué)皖江學(xué)院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

3、改變的電阻器；入射光強(qiáng)，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(dǎo)體材料制成的。 光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化， 在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá) 110M歐 ,在強(qiáng)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(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì)可見光（0.40.76 ）m 的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光， 都會(huì)引起它的阻值變化。 設(shè)計(jì)光控電路時(shí)， 都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計(jì)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(hào)作用下由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通，但一旦導(dǎo)通， 外部信號(hào)就無法使其關(guān)斷， 只能靠去除負(fù)載或降低其兩端電壓使其關(guān)斷。單向可控硅是由三個(gè)PN 結(jié) PNPN 組成的四層三端半導(dǎo)體器件與具有一個(gè) 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(gè) PN 結(jié)的三極管相比，差別在于可控硅對(duì)控制極電流沒有放大作用。3、555 定時(shí)器555 定時(shí)器由 3 個(gè)阻值為 5k的電阻組成的分壓器、 兩個(gè)電壓比較器 C1 和第4頁安徽師范大學(xué)皖江學(xué)院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)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(biāo)注的數(shù)

5、字為管腳號(hào)。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(fù)位端，輸入負(fù)脈沖（或使其電壓低于0.7V ）可使 555 定時(shí)器直接復(fù)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(shí)，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(shí)器輸出低電平時(shí)，放電晶體管TD 導(dǎo)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(dá)200mA ，因此可直接驅(qū)動(dòng)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(dǎo)體材料制作的正向偏置的PN 結(jié)二極管。其發(fā)光機(jī)理是當(dāng)在 PN 結(jié)兩端注入正向電流時(shí)， 注入的非平衡載流子（電子空穴對(duì)）在擴(kuò)散過程中復(fù)合發(fā)光， 這種發(fā)射過程主要對(duì)應(yīng)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(gè)電阻體和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)組成。當(dāng)電阻體的兩個(gè)固定觸電之間外加一個(gè)電壓時(shí)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)改變觸點(diǎn)在電阻體上的位置， 在動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)之間便可得到一個(gè)與動(dòng)觸點(diǎn)位置成一定關(guān)系的電壓。它大多是用作分壓器，這是電位器是一個(gè)四端元件。電位器基本上就是滑動(dòng)變阻器， 有幾種

7、樣式，一般用在音箱音量開關(guān)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(hào)電壓）和電流的大小。電位器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)電位器的電阻體有兩個(gè)固定端，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸或滑柄，第5頁安徽師范大學(xué)皖江學(xué)院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告改變動(dòng)觸點(diǎn)在電阻體上的位置，則改變了動(dòng)觸點(diǎn)與任一個(gè)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(gè)方向傳送電流的電子零件。它是一種具有1 個(gè)零件號(hào)接合的2 個(gè)端子的器件，具有按照外加電壓的方向，使電流流動(dòng)或不流動(dòng)的性質(zhì)。晶體二極管為一個(gè)由p 型半導(dǎo)體和n 型半導(dǎo)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(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)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(yīng)為半導(dǎo)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(dǎo)體器件.其作用是把微弱信號(hào)放大成輻值較大的電信號(hào), 也用作無觸點(diǎn)開關(guān)三、設(shè)計(jì)原理及數(shù)據(jù)分析1、電路及工作原理標(biāo)志燈控制電路如下圖所示。 電路由環(huán)境光強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(shí)，由于環(huán)境光線較強(qiáng)， RG1 呈低阻， VT 導(dǎo)通， IC1 的 4腳為低電平，可控硅 VS一直關(guān)斷，標(biāo)志燈一直不亮。晚上，當(dāng)光線暗到一定程度時(shí)，RG1 阻值較大，VT 截止， IC1 的 4 腳變?yōu)楦唠娖剑?IC1 輸出的信號(hào)使可控硅導(dǎo)通，標(biāo)志燈點(diǎn)亮。第6頁安徽師范大學(xué)皖江學(xué)院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告調(diào)節(jié) RP1 可以改變標(biāo)志燈開始閃爍時(shí)的環(huán)境光強(qiáng)。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(shí)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(xué)皖江學(xué)院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告在制作此電路時(shí)，須注意：光敏電阻應(yīng)露出玻璃泡以接收光線。焊接NE555時(shí)基集成電路時(shí)應(yīng)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(shí)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(qiáng)度暗到一定程度，慢慢由大到小調(diào)節(jié)RP1 ，直到標(biāo)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(dāng) RP1=2.3K 時(shí)，電路調(diào)試成功，此時(shí)三極管基極電壓Vb=0.68V 。有光照時(shí)

11、，光敏電阻RG1 為 3K ，呈低阻， VT 導(dǎo)通，可控硅VS 一直關(guān)斷，發(fā)光二極管不亮；光線暗到一定程度時(shí)，光敏電阻RG1 為 150K ，呈高阻， VT 截止， VS 導(dǎo)通，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。四、設(shè)計(jì)中的問題及改進(jìn)1、設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題（ 1）、不論光線強(qiáng)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(cuò)線，發(fā)現(xiàn)正確，又重新檢查電路，發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線未焊接。（ 2）、不論光線強(qiáng)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(yīng)；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(yīng)；后才知道應(yīng)該用

12、整個(gè)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(huì)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(xué)皖江學(xué)院電子信息系模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告2、改進(jìn)（ 1）、實(shí)際生活應(yīng)用中，所加電壓為交流 220V ，所以應(yīng)再加上一個(gè)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(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)的目的。五、總結(jié)通過這次實(shí)訓(xùn) ,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(guān)其導(dǎo)通 ,截止 ,在電路中的狀態(tài)等 ,更是知道了 NE555 定時(shí)電路的工作原理和工作性能。 這次實(shí)訓(xùn)不僅讓我們充分了解電路的工作原理，更讓我們學(xué)會(huì)了該如何焊接電路,了解了電烙鐵的有關(guān)工作性能,焊接的技術(shù) ,以及各元器件的焊接連線。此次實(shí)訓(xùn)是對(duì)我們動(dòng)手設(shè)計(jì)能力的一次考察,更是我們提升動(dòng)手動(dòng)腦能力的一次良好機(jī)會(huì)。通過這次的實(shí)訓(xùn) ,我們的動(dòng)手能力 ,設(shè)計(jì)能力 ,開放性思維等都得到了提高 ,更使得我們?cè)鰪?qiáng)了對(duì)電路的理解。六、參考文獻(xiàn)1 張大彪 主編 電子技術(shù)技能訓(xùn)練 北京：電子工業(yè)出版社， 20052 朱兆優(yōu) 等 電子電路