課程設(shè)計(jì)-led燈

1、<p><b>　　目 錄 </b></p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　工程概況1</b></p><p><b>　　正文1</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)的目的1</

2、b></p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)的要求1</b></p><p>　　3.聲控電平指示器的主要模塊1</p><p><b>　　4.工作原理2</b></p><p><b>　　4.1電源電路2</b></p><p>　　4

3、.2音頻放大電路2</p><p><b>　　4.3分頻電路3</b></p><p><b>　　4.4驅(qū)動(dòng)電路4</b></p><p>　　5.元器件介紹與檢測(cè)4</p><p><b>　　5.1 電阻4</b></p><p>　　

4、5.1.1 電阻色環(huán)的判斷5</p><p>　　5.2三極管引腳的判別5</p><p>　　5.2.1 基極的判別5</p><p>　　5.2.2集電極和發(fā)射極的判別6</p><p>　　5.3三極管的主要參數(shù)：6</p><p>　　5.3.1 9013三極管主要參數(shù)：6</p>&

5、lt;p>　　5.3.2 9012三極管主要參數(shù)：7</p><p><b>　　6.元件清單7</b></p><p>　　7.電路板安裝要求和注意事項(xiàng)8</p><p>　　8.焊接好后的成品8</p><p>　　9.調(diào)試注意事項(xiàng)9</p><p>　　10.此次課設(shè)中出現(xiàn)的

6、問(wèn)題9</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：10</b></p><p><b>　　課程總結(jié)11</b></p><p><b>　　附圖12</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　本次課

7、程設(shè)計(jì)的主要方面是SAL-30聲控電平指示器的功能、設(shè)計(jì)、以及應(yīng)用。在SAL-30聲控電平指示器中，會(huì)有三種不同的頻段，每頻段的靈敏度各不相同。根據(jù)不同的電壓大小，使得每個(gè)頻段的LED燈亮個(gè)數(shù)的不同。而且當(dāng)一次震動(dòng)之后，在很小的一段時(shí)間內(nèi)，這些亮的指示燈會(huì)亮一段時(shí)間，過(guò)了這段時(shí)間，燈就會(huì)自動(dòng)熄滅。根據(jù)電容量大小的不同可以把SAL-30聲控電平指示器有三段不同的頻段，分別是低頻率段為紅色、中頻率段為綠色、高頻率段為藍(lán)色。（此間的高頻率、中

8、頻率和低頻率是相對(duì)而言的）</p><p><b>　　工程概況</b></p><p><b>　　正文</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　?。?）掌握SAL-30聲控電平指示器的組成及工作原理；</p><p&

9、gt;　?。?）掌握基本的電氣元器件的知識(shí)，解決課設(shè)當(dāng)中的問(wèn)題；</p><p>　?。?）熟悉集成電路及有關(guān)電子元器件的使用。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)的要求</b></p><p>　　根據(jù)SAL-30聲控電平指示器的相關(guān)原理圖和要求，進(jìn)行硬件的搭建與焊接；</p><p>　　設(shè)計(jì)一臺(tái)根據(jù)聲音的響度的大

10、小以及依據(jù)聲音振幅、強(qiáng)度的大小來(lái)控制LED指示燈亮的個(gè)數(shù)的多少以及強(qiáng)弱。</p><p>　　3.聲控電平指示器的主要模塊</p><p><b>　　4.工作原理</b></p><p>　　SAL-30聲控電平指示器主要由電源電路、音頻放大電路、分頻電路及LED驅(qū)動(dòng)電路四大部分構(gòu)成。</p><p><b>

11、;　　4.1電源電路</b></p><p>　　電源電壓輸入9V--15V，D1可防止電源極性接反而損壞三端穩(wěn)壓，C4濾波后由L7806三端穩(wěn)壓為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的6V電壓。7806三端穩(wěn)壓管是一種半導(dǎo)體器件，它可以直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高的電阻。穩(wěn)壓管在反向擊穿時(shí)，在一定的電流范圍內(nèi)，端電壓器件兩端電壓差或者器件某端相對(duì)地的電壓幾乎不變，這樣就會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)壓特性。 </p>&l

12、t;p><b>　　4.2音頻放大電路</b></p><p>　?。?）駐極體話筒MK1將拾取的聲音轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 駐極體話筒的工作原理可以用下圖來(lái)表示： </p><p>　　話筒的基本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個(gè)上面有若干小孔的金屬電極（被稱為背電極）構(gòu)成。駐極體面與背電極相對(duì)，中間有一個(gè)極小的空氣隙，形成一個(gè)以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)，以背電

13、極和駐極體上的金屬層作為兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極，由于駐極體薄膜上分布有自由電荷。 </p><p>　　當(dāng)聲波引起駐極體薄膜振動(dòng)而產(chǎn)生位移時(shí)；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定，根據(jù)公式：Q =CU 所以當(dāng)C變化時(shí)必然引起電容器兩端電壓U的變化，電壓變化就會(huì)產(chǎn)生電流，從而輸出電信號(hào)。當(dāng)外界的聲波傳來(lái)時(shí)，聲波會(huì)引起駐極體薄膜振動(dòng)而產(chǎn)

14、生位移；產(chǎn)生位移就會(huì)改變駐極體薄膜和金屬電極之間的距離，距離改變就會(huì)改變電容容量，（Q =CU）但是又由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定，電壓變化就會(huì)輸出電信號(hào)。</p><p>　?。?）晶體三極管Q1，Q2組成的多級(jí)音頻放大器。阻容元件C1和Q1組成了阻容耦合放大電路（耦合指的是第一級(jí)電路到第二級(jí)電路的傳遞過(guò)程），擔(dān)任前置音頻電壓放大電路。駐極體話筒接收到聲波信號(hào)后，輸出相應(yīng)的微弱電信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)電容器C1耦合

15、到Q1的基極進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)由集電極輸出，再經(jīng)過(guò)C2耦合到Q2進(jìn)行二級(jí)放大。（各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，而且只要耦合電容C1，C2，C3足夠大，放大器的交流信號(hào)損失就小，保證了較高的放大倍數(shù)。）在低頻信號(hào)的傳遞和放大過(guò)程中，為防止前后兩級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，采用電容耦合來(lái)防止信號(hào)中低頻分量損失過(guò)大。而C3起濾波作用，使之輸出穩(wěn)定的交流電壓，輸出的電壓大小在0-2.5V之間。電流放大后經(jīng)過(guò)滑動(dòng)變阻器，其中滑動(dòng)變阻器通過(guò)改變自身

16、電阻的大小來(lái)調(diào)節(jié)電流的大小，從而調(diào)節(jié)Q2信號(hào)的大小，從而調(diào)節(jié)整個(gè)電路的靈敏度。按電源濾波的要求，7806的輸入、輸出端都應(yīng)該接大電容，一般是幾百u(mài)F級(jí)別，兩端選擇的電容都是220uF的，因?yàn)?806的自激是低頻的，大電容已經(jīng)可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。</p><p><b>　　4.3分頻電路</b></p><p>　　分頻電路分頻電容分別選擇的是：C11，4.7uF

17、，低頻；C10，10000pf，中頻；C6，2200pf，低頻。由于不同大小的電容有不同的頻率特性，就可以用不同的電容選擇不同頻段的信號(hào)。電容的選取有一定的參考，一般情況下，電解電容的作用是過(guò)濾掉電流中的低頻信號(hào)，但即使是低頻信號(hào)，其頻率也分為了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此為了適合在不同頻率下使用，電解電容也分為高頻電容和低頻電容。</p><p>　　分頻電路采用三段完全獨(dú)立的LED指示，共分為紅、綠、藍(lán)三種。所以加入三

18、個(gè)分頻電路，其中紅色的是低頻的，大概在50-400HZ之間；綠色的是中頻的，大概在50-800HZ之間；藍(lán)色的是高頻的，大概在1000HZ以上。</p><p>　　f=；（ls是等效串聯(lián)電感，C是電容的容量大小，f是頻率）。根據(jù)這個(gè)公式可知，電容的頻率大小和其容量成反比，也就是說(shuō)電容量大的電容對(duì)高頻率不是很敏感，而低容量的電容對(duì)低頻率不敏感，對(duì)高頻率敏感。所以，根據(jù)電容的大小可以得到不同頻率的交流電壓信號(hào)。用以

19、指示不同頻段聲音的電平，VR2、VR3、VR4分別調(diào)節(jié)各段LED指示的靈敏度，利用C6、C10和C11的容量不同，可以分出三個(gè)不同頻段的聲音信號(hào)，再經(jīng)后面二級(jí)三極管的進(jìn)一步分頻及放大，在Q4、Q5、Q18集電極上得到三個(gè)不同頻段且隨外界聲音大小變化而電化的電壓（即外界聲音越大，此電壓越高）。</p><p>　　電源濾波電容的大小，第一級(jí)用4.7uF,用于濾低頻，第二級(jí)用0.1uF，用于濾高頻，4.7uF的電容作

20、用是減小輸出脈動(dòng)和低頻干擾，0.1uF的電容是減小由于負(fù)載電流瞬時(shí)變化引起的高頻干擾。</p><p><b>　　4.4驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　每一頻段有9只1N4148二極管，每個(gè)頻段的每只二極管都是相互串聯(lián)的，串聯(lián)分壓，在一定范圍內(nèi)，最前面的LED指示燈是最亮的，最后面的LED指示燈之最暗的，因?yàn)榉值降碾妷盒　?N4148二極管導(dǎo)通后有0.4-0.

21、5v的導(dǎo)通壓降，在最后面的LED二極管電壓可能會(huì)很低，亮度沒(méi)有前面LED指示燈亮。因?yàn)殡妷翰粔?，沒(méi)有達(dá)到其額定電壓。</p><p>　　5.元器件介紹與檢測(cè)</p><p><b>　　5.1 電阻</b></p><p>　　電阻是阻礙電流流過(guò)的物理量。因?yàn)槲镔|(zhì)對(duì)電流產(chǎn)生的阻礙作用，所以稱其該作用下的電阻物質(zhì)。電阻將會(huì)導(dǎo)致電子流通量的變化，

22、電阻越小，電子流通量越大，反之亦然。沒(méi)有電阻或電阻很小的物質(zhì)稱其為電導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱導(dǎo)體。不能形成電流傳輸?shù)奈镔|(zhì)稱為電絕緣導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱絕緣體。</p><p>　　5.1.1 電阻色環(huán)的判斷</p><p>　　色環(huán)電阻分為四色環(huán)和五色環(huán)。先說(shuō)四色環(huán)，顧名思義，就是用四條有顏色的環(huán)代表阻值大小。每種顏色代表不同的數(shù)字，對(duì)于四色環(huán)來(lái)說(shuō)：</p><p>　　第一條色環(huán)：阻值的

23、第一位數(shù)字； </p><p>　　第二條色環(huán)：阻值的第二位數(shù)字； </p><p>　　第三條色環(huán)：10的冪數(shù)； </p><p>　　第四條色環(huán)：誤差表示。 </p><p>　　還有精確度更高的“五色環(huán)”電阻，用五條色環(huán)表示電阻的阻值大小，具體如下： </p><p>　　第一條色環(huán)：阻值的第一位數(shù)字； <

24、/p><p>　　第二條色環(huán)：阻值的第二位數(shù)字； </p><p>　　第三條色環(huán)：阻值的第三位數(shù)字； </p><p>　　第四條色環(huán)：阻值乘數(shù)的10的冪數(shù)； </p><p>　　第五條色環(huán)：誤差（常見(jiàn)是棕色，誤差為1%）</p><p>　　5.2三極管引腳的判別</p><p>　　最常用的

25、判別方法是使用萬(wàn)用表電阻檔進(jìn)行判別。三極管內(nèi)部有兩個(gè)PN結(jié)，可用萬(wàn)用表電阻檔分辨e、b、c三個(gè)極。在型號(hào)標(biāo)注模糊的情況下，也可用此法判別管型。 </p><p>　　5.2.1 基極的判別 </p><p>　　判別管極時(shí)應(yīng)首先確認(rèn)基極。對(duì)于PNP管，用黑表筆接假定的基極，用紅表筆分別接觸另外兩個(gè)極，若測(cè)得電阻都小，約為幾百歐幾千歐；而將黑、紅兩表筆對(duì)調(diào)，測(cè)得電阻均較大，在幾百千歐以上，此

26、時(shí)假定極就是基極。NPN管，情況正相反，測(cè)量時(shí)兩個(gè)PN結(jié)都正偏（電阻均較?。┑那闆r下，紅表筆接基極。 </p><p>　　實(shí)際上，小功率管的基極一般排列在三個(gè)管腳的中間，可用上述方法，分別將黑、紅表筆接基極，既可測(cè)定三極管的兩個(gè)PN結(jié)是否完好（與二極管PN結(jié)的測(cè)量方法一樣），又可確認(rèn)管型。 </p><p>　　5.2.2集電極和發(fā)射極的判別 </p><p>　

27、　確定基極后，假設(shè)余下管腳之一為集電極c，另一為發(fā)射極e，用手指分別捏住c極與b極（即用手指代替基極電阻Rb）。同時(shí)，將萬(wàn)用表兩表筆分別與c、e接觸，若被測(cè)管為NPN，則用黑表筆接觸c極、用紅表筆接e極（PNP管相反），觀察指針偏轉(zhuǎn)角度；然后再設(shè)另一管腳為c極，重復(fù)以上過(guò)程，比較兩次測(cè)量指針的偏轉(zhuǎn)角度大的一次表明IC大，管子處于放大狀態(tài)，相應(yīng)假設(shè)的c、e極正確。</p><p>　　5.3三極管的主要參數(shù)：<

28、;/p><p>　　5.3.1 9013三極管主要參數(shù)：</p><p>　　5.3.2 9012三極管主要參數(shù)：</p><p><b>　　6.元件清單</b></p><p>　　7.電路板安裝要求和注意事項(xiàng)</p><p>　　（1）焊接時(shí)要注意先大到小，先高到低的原則依次焊接，有跳線先焊接跳

29、線。</p><p>　?。?）有極性的元器件應(yīng)注意正負(fù)放置，以免接反。</p><p>　?。?）焊接時(shí)不要在板上停留太久，否則有可能導(dǎo)致覆銅板線或焊盤(pán)脫落，另外有可能導(dǎo)致元器件燒壞。</p><p>　?。?）注意三極管的封裝是否與PCB板封裝一致。</p><p>　?。?）焊接完畢后，先檢查有無(wú)短路，焊接等問(wèn)題，此后方可上電調(diào)試。&l

30、t;/p><p><b>　　8.焊接好后的成品</b></p><p>　　接通電源后如下圖所示：</p><p><b>　　9.調(diào)試注意事項(xiàng)</b></p><p>　　在通電調(diào)試之前，必須認(rèn)真檢查電路連線是否正確，對(duì)照電路圖按照一定順序逐級(jí)檢測(cè)，特別要注意電源是否接錯(cuò)，電源與地是否短接，二極管是

31、否接反，輕輕撥一撥元器件，觀察焊點(diǎn)是否牢固。如用萬(wàn)用表檢測(cè)時(shí)，將萬(wàn)用表兩表筆接觸電路板相連處即可。通電后，人體不允許接觸電路板的任一部分，防止觸電，注意安全。若通電后觀察電路有冒煙、起火等現(xiàn)象，應(yīng)立即斷電，排除故障后繼續(xù)通電，并注意觀察各器件引腳是否正常。打開(kāi)電源，給系統(tǒng)加上激勵(lì)信號(hào)源（如拍手聲，音樂(lè)）等等，觀察指示燈是否按要求變化。如不能順利完成以上功能，則應(yīng)認(rèn)真檢查電路的連接及功能設(shè)計(jì)是否有誤并作出相應(yīng)調(diào)整。</p>

32、<p>　　接通電源，對(duì)話筒播放音樂(lè)，發(fā)現(xiàn)有部分電平指示器燈不亮，將萬(wàn)用表調(diào)到電壓檔，連接測(cè)試電源的接口，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有信號(hào)電壓信號(hào)；反過(guò)來(lái)測(cè)試，同樣沒(méi)有信號(hào)。斷開(kāi)電源，將萬(wàn)用表調(diào)到電阻檔，將表筆分別連接導(dǎo)線接線端與它對(duì)應(yīng)的電源端口，發(fā)現(xiàn)接負(fù)極的導(dǎo)線沒(méi)有導(dǎo)通，此時(shí)可能導(dǎo)線沒(méi)有接通。</p><p>　　10.此次課設(shè)中出現(xiàn)的問(wèn)題</p><p>　　在此次課設(shè)中，焊接發(fā)光二極管時(shí)，考慮

33、到可能出現(xiàn)的發(fā)光二極管的損壞，我們只是焊接了所有二極管的一個(gè)引腳，在測(cè)試的時(shí)候，出現(xiàn)了幾個(gè)發(fā)光二極管不亮的情況，經(jīng)過(guò)老師和團(tuán)隊(duì)同學(xué)們共同的努力，我們最終找到了導(dǎo)致此問(wèn)題的原因：由于部分發(fā)光二極管另一只引腳懸空，所造成的接觸不良，導(dǎo)致其無(wú)法接通。經(jīng)過(guò)調(diào)試和焊接，我們完成了這次的課設(shè)，達(dá)到了最終的效果。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　

34、[1].閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）.高等教育出版社，2006.</p><p>　　[2].王成華，王友仁，胡志忠，現(xiàn)代電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）.北京航空航天大學(xué)出版社. </p><p><b>　　課程總結(jié)</b></p><p>　　對(duì)于電路圖來(lái)說(shuō)，能看懂是最基本的，關(guān)鍵是要知道怎么設(shè)計(jì)電路圖，為什么要這樣設(shè)計(jì)電路圖，還有

35、就是為什么要用這個(gè)元件，換一個(gè)其他參數(shù)的元件行不行。掌握它的工作原理和每一個(gè)元器件在此電路中起到的作用，以及弄明白為什么要選用此型號(hào)的元器件，換一個(gè)其他參數(shù)的元器件會(huì)不會(huì)對(duì)電路有所影響。比如說(shuō)，在LED驅(qū)動(dòng)電路中，電源濾波電容的大小，前面的要用4.7uF,這是因?yàn)橐獮V掉中、低頻，不用這個(gè)4.7的也可以，但是要足夠大，要能夠?yàn)V掉我們的低頻，不能對(duì)高頻產(chǎn)生干擾。再比如說(shuō)，在音頻放大電路中C1，C2，C3都采用4.3uF容量的電容。要使各級(jí)的

36、靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，就要必須保證耦合電容C1，C2，C3的容量足夠大，這樣放大器的交流信號(hào)損失就小，就會(huì)保證較高的放大倍數(shù)。</p><p>　　對(duì)于焊接PCB板來(lái)說(shuō)，我們第一步要做的就是清理元器件，各元器件的參數(shù)值，測(cè)量方法，以及電路的工作原理等。還有就是要測(cè)量每一個(gè)元器件的具體參數(shù)，其次，當(dāng)我們拿到器材的時(shí)候，不是直接就開(kāi)始焊接，而是要先對(duì)每種元器件的值進(jìn)行測(cè)量，將實(shí)際值與參考值進(jìn)行比較，此基礎(chǔ)上同時(shí)也可以檢

37、測(cè)到元器件是否能正常工作，以免在焊接完成時(shí)出現(xiàn)故障，而影響整個(gè)工作進(jìn)度。，例如，二極管，三極管，滑動(dòng)變阻器和電容，要注意它們的正負(fù)之分，以免焊反。在安裝的過(guò)程中要遵循先大后小，先高后低的原則進(jìn)行，以免出現(xiàn)漏焊的情況。焊錫時(shí)不能在電板上停留過(guò)久，以免導(dǎo)致元器件燒壞，也要避免錫連接在一起，它有可能會(huì)造成短路，同時(shí)還要注意虛焊和懸空。</p><p>　　對(duì)于調(diào)試來(lái)說(shuō)，在最后我們接通電源的時(shí)候發(fā)現(xiàn)有三盞燈不亮，第一步，

38、我們應(yīng)該檢查是否為虛焊，我們沒(méi)有具體的科學(xué)檢測(cè)，但是有一種方法就是再一次進(jìn)行焊接。第二步檢測(cè)LED指示燈是否已經(jīng)損壞，用萬(wàn)用表的R×10K可以大致判定發(fā)光二極管的好壞。正常時(shí)，二極管正向電阻阻值為幾十至200KΩ,反向電阻的值為 ∞。假如正向電阻值為0或?yàn)椤?，反向電阻值很小或?yàn)?，則損壞。</p><p>　　我們?cè)谡{(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)有些燈不亮，最后通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)二極管出現(xiàn)了懸空的狀況，還有一個(gè)是虛焊，最后