目錄摘要IIAbstractII第一章LED樓道聲控燈的概述3第二章LED樓道聲控燈的原理52.1LED樓道聲控燈的根本原理52.2LED樓道聲控燈工作原理及參數(shù)計算92.3單片機實現(xiàn)LED樓道聲控燈的根本原理10第三章LED樓道聲控燈硬件的選擇123.1定時器NE555133.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74HC123143.3發(fā)光二級管LED153.4駐極體話筒183.5LM358運算放大器203.6光敏電阻213.7STC89C52單片機23第四章PCB制作與性能測試分析274.1LED樓道聲控的PCB圖274.2LED樓道聲控燈的制作284.3LED樓道聲控燈的調(diào)試31第五章制作LED樓道聲控燈的總結(jié)32參考文獻〔References〕33致謝34附錄35樓道聲控燈電路設(shè)計專業(yè)：電子信息工程學號：7020908017學生姓名：周鋮指導教師：趙俊摘要：為了滿足人們對高質(zhì)量生活的要求，設(shè)計了更加節(jié)能的聲光雙控延時開照顧明燈。方案一：設(shè)計了以NE555定時器和74HC123單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，用電容、電阻來控制延時，用LM358運算放大器實現(xiàn)光控電路的比較作用和用三極管實現(xiàn)聲控電路的放大作用。方案二：設(shè)計了以STC89C52單片機為核心來實現(xiàn)樓道聲控燈的功能。通過單元電路設(shè)計、電路調(diào)試與選擇以及數(shù)據(jù)與分析等方面的研究，實現(xiàn)在白天不工作，晚上突發(fā)聲響信號時自動開燈，并亮燈后延時60S后自動熄滅的控制要求。該電路設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能效果顯著、體積小、本錢低。關(guān)鍵詞：節(jié)能，NE555，74HC123，運算放大器，單片機Corridorvoice-activatedlightscircuitdesignAbstract:Inordertomeetthehighqualityoflife,designmoreenergy-efficientacoustic-opticdual-controldelayswitchlights.SchemeOne:DesignthevoicecircuitsoftheNE555timerand74HC123mono-stableintegratedmono-stabletriggercircuitwiththecapacitorandresistortocontrolthedelay,thelightcontrolcircuitandtransistortoachievetheLM358opampamplification.SchemeTwo:designedtoSTC89C52microcontrollercorecorridorvoice-activatedfeatures.Cellcircuitdesign,circuitdebuggingandselection,anddataanalysisdoesnotworkduringtheday,night,suddensoundsignalsautomaticallyturnonthelights,andlightsautomaticallyswitchoffdelay60Scontrolrequirements.Thecircuitdesignofthestructureissimple,significantenergysavingeffect,smallsizeandlowcost.Keywords:Energysaving,NE555,74HC123,Opamp,Micro-controller第一章LED樓道聲控燈的概述當今世界在以電子信息技術(shù)為前提下推動社會跨越式的進步，科學技術(shù)的飛速開展日新月異帶動了各國生產(chǎn)力的大規(guī)模提高。由此可見科技已成為各國競爭的核心，尤其是電子信息技術(shù)更顯得極為重要，在國民生產(chǎn)各部門電子信息技術(shù)得到了廣泛的應用。由于電子計數(shù)器的出現(xiàn)使得聲控電路能更好的實現(xiàn)智能化。在白天由光控部件控制電路，無論外界有無聲音發(fā)出電路都不會工作，而到了夜晚光控部件就不再起作用由聲控部件控制電路，只要在一定范圍內(nèi)有聲音發(fā)出且到達一定響度電路就會導通工作，又由延時部件控制其工作時間。該電路的設(shè)計較完備，在電能節(jié)約方面處理的較好，但該電路也存在一定的缺陷如要使燈常亮那么該電路無法實現(xiàn)；為此要對該電路進行升級，所謂升級就是對電路的功能進行進一步完善。我們可以為其添加一些硬件使在不影響電路正常智能化實現(xiàn)的前提下，電路能受人為所控制以至更好的為人們效勞。環(huán)保、節(jié)能這兩大主題，時時刻刻都圍繞在我們身邊，面對我們生存的地球，每個人都有責任去保護它。于是越來越多的能人智者去創(chuàng)造和創(chuàng)造一切有利于我們生存環(huán)境的產(chǎn)品，或者技術(shù)。例如LED燈杯，等等。一個節(jié)能環(huán)保的工程變成一個企業(yè)時，它所作的對社會，對人類的奉獻是無限大的。LED燈杯等產(chǎn)品的誕生對人們來說，無疑是值得驕傲的。它具有以下價值和意義：1．節(jié)能價值，對社會產(chǎn)生巨大的能源效益中國綠色照明工程辦公室節(jié)能調(diào)查結(jié)果十分驚人，12%的中國能源用在了照明上，每年約3000億度以上，如果用LED技術(shù)取代全部白熾燈或局部取代熒光燈，可節(jié)省1/3的照明用電，就意味著節(jié)約1000億度，相當于一個總投資超過2000億元人民幣的三峽工程全年的發(fā)電量。這對能源供給緊張日益凸顯的中國來說，無疑具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

2．環(huán)保價值，對人類產(chǎn)生“功在當今，利在千秋”的環(huán)保效益〔白光〕LED不僅節(jié)能，而且無熱輻射、不含水銀等重金屬，無污染及廢棄物處理問題等眾多優(yōu)點，因此被視為“綠色照明光源”的明日之星，在不久的將來，將取代目前為照明市場的主流白熾燈泡及熒光燈〔日光燈〕；其廣泛應用將同樣產(chǎn)生不可估量的環(huán)保效益。因此，LED技術(shù)產(chǎn)業(yè)其自身的節(jié)能和環(huán)保特征，是影響一個國家或地區(qū)“能源戰(zhàn)略”和“環(huán)保戰(zhàn)略”的重要產(chǎn)業(yè)，因此世界各國、地區(qū)領(lǐng)導人都十分重視這一產(chǎn)業(yè)的開展培育。開展半導體照明對節(jié)能、環(huán)保和建設(shè)節(jié)約型社會都有重要的戰(zhàn)略意義，正逐漸成為人們的共識，世界各國均加大投入，將LED通用照明作為未來國家能源戰(zhàn)略的重點。我國也把半導體照明作為一個重大工程進行推動。LED〔半導體發(fā)光二極管〕是目前各國科學家和照明領(lǐng)域技術(shù)工作者公認的一種最節(jié)能、環(huán)保的新型光源，具有優(yōu)越的經(jīng)濟效益和社會效益，它的應用前景非常廣闊。LED作為一種發(fā)光材料，與其它發(fā)光材料相比，以其綠色環(huán)保、高效節(jié)能、平安可靠、色彩豐富、長壽耐用等優(yōu)勢，使其它發(fā)光材料黯然失色。隨著技術(shù)進步、發(fā)光效率提高、工藝日臻成熟、規(guī)?；a(chǎn)，大功率LED的本錢不斷下降，LED產(chǎn)品將逐步替代傳統(tǒng)的照明燈具，成為照明領(lǐng)域的新寵。國際社會對LED產(chǎn)業(yè)反響強烈，目前全球范圍內(nèi)半導體照明技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)開展空前活潑,國外的開展進程極快,興旺國家相繼推出國家/地區(qū)半導體照明方案,迅速加大研究開發(fā)和與產(chǎn)業(yè)促進力度。從全球來看，半導體照明產(chǎn)業(yè)已形成以美國、亞洲、歐洲三大區(qū)域為主導的三足鼎立的產(chǎn)業(yè)分布與競爭格局。美國Cree、Lumileds,日本Nichia、ToyodaGosei，德國Osram等壟斷高端產(chǎn)品市場。隨著市場的快速開展,美國、日本、歐洲各主要廠商紛紛擴產(chǎn),加快搶占市場份額.根據(jù)目前全球LED產(chǎn)業(yè)開展情況，預測LED照明將使全球照明用電減少一半,2008年LED產(chǎn)值即將到達500億美元，開展LED照明成為全球產(chǎn)業(yè)的焦點。

日本早在1998年就開始實施“21世紀光方案”，美國在2000年開始推進“國家半導體照明方案”，歐盟同年也啟動“彩虹方案”，目的都是要推動LED的應用。

很多國家都在加緊立法,鼓勵使用節(jié)能型光源.歐盟、澳大利亞和美國分別將從2009、2010和2020年開始禁用白熾燈泡。國際主要照明廠商和第三方咨詢機構(gòu)都預測，至2010年LED將廣泛應用于室內(nèi)照明。我國政府對LED產(chǎn)業(yè)高度重視，我國的科學工作者在LED應用研究方面從未停止過探索，開展LED照明符合我國產(chǎn)業(yè)開展戰(zhàn)略，我國政府十分重視半導體產(chǎn)業(yè)的開展，相繼出臺了一系列政策，促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)開展。2003年6月，科技部聯(lián)合信息產(chǎn)業(yè)部、教育部、建設(shè)部、中科院、輕工業(yè)聯(lián)合會等單位成立國家半導體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導小組，緊急啟動國家半導體照明工程。中國半導體照明工作小組的成立標志著政府對于LED在照明領(lǐng)域的開展寄予厚望，LED作為光源進入通用照明市場成為日后產(chǎn)業(yè)開展的核心。2006年初，國務院發(fā)布了《國家中長期科學和技術(shù)開展規(guī)劃綱要》，“高效節(jié)能、長壽命的半導體照明產(chǎn)品”被列入中長期規(guī)劃第一重點領(lǐng)域〔能源〕的第一優(yōu)先主題〔工業(yè)節(jié)能〕，在國內(nèi)外引起廣泛關(guān)注。2006年7月，建設(shè)部公布的《“十一五”城市綠色照明工程規(guī)劃綱要》中明確表示要實現(xiàn)單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低20%的目標,強調(diào)要落實節(jié)約資源和保護環(huán)境的要求,建設(shè)低投入、高產(chǎn)出、低能耗、少排放、能循環(huán)、可持續(xù)的國民經(jīng)濟體系和資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，并把“綠色照明——在公用設(shè)施、賓館、商廈、寫字樓以及住宅中推廣高效節(jié)電照明系統(tǒng)等”列為十大節(jié)能重點工程之一。而LED的特性使其成為21世紀最適宜的綠色光源，2006年10月，國家“十一五”863方案“國家半導體照明工程”重大工程正式啟動。國家高新技術(shù)研究開展方案(863方案)新材料技術(shù)領(lǐng)域重大工程“半導體照明工程”專門提出了“半導體照明規(guī)模化系統(tǒng)集成技術(shù)研究”的方向，提出依托“北京奧運”、“上海世博會”等重大工程，形成半導體照明集成應用成套技術(shù)，制定LED器件產(chǎn)品技術(shù)標準、LED夜景工程監(jiān)理規(guī)程、LED施工驗收技術(shù)標準等景觀照明技術(shù)與測試標準，促進國家級測試平臺建立的思想。相信通過政府的正確引導，我國半導體照明的設(shè)計和應用水平將穩(wěn)步提高.在“國家半導體照明工程”的推動下,形成了上海、大連、南昌、廈門和深圳等國家半導體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地。長三角、珠三角、閩三角以及北方地區(qū)那么成為中國LED產(chǎn)業(yè)開展的聚集地。我國LED行業(yè)開展情況目前，我國半導體照明產(chǎn)業(yè)開展形勢看好，外延芯片企業(yè)的開展尤其迅速、封裝企業(yè)規(guī)模繼續(xù)保持較快增長、照明應用取得較大進展。在產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速增長的同時，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也有了較大提升，中高端產(chǎn)品份額逐步增加，如顯示屏芯片、SMD和大功率封裝產(chǎn)品、路燈等照明產(chǎn)品都有明顯進步。2007年我國LED封裝產(chǎn)值到達168億元，較2006年的148億元增長15%；產(chǎn)量那么由2006年的660億只增加24%,到達820億只，其中高亮LED產(chǎn)值到達120億元，占LED總銷售額的71%。同時從產(chǎn)品和企業(yè)結(jié)構(gòu)來看國內(nèi)也有較大改善,SMD和大功率LED封裝增長較快,目前全國大功率封裝產(chǎn)能已到達10KK/月左右。

目前，我國上游產(chǎn)業(yè)參與單位多，但與國際先進水平比較，技術(shù)差距大，能滿足市場需要且規(guī)?；a(chǎn)的企業(yè)少，封裝所需芯片尤其高檔芯片主要靠進口。中游封裝產(chǎn)業(yè)從上個世紀六七十年代開始開展，一個LED的綜合質(zhì)量是由芯片質(zhì)量和封裝質(zhì)量所決定的，二者各占50%的比重.因此，中游的封裝技術(shù)在整個LED產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要地位。而我國目前在LED中游產(chǎn)業(yè)技術(shù)上和國外差距不大，但規(guī)模與國外大公司比，差距較大。傳統(tǒng)引線型LED封裝技術(shù)已相對成熟，但新型LED包括ChipLED、TopLED、PowerLED的封裝剛剛起步，仍面臨一些設(shè)備和技術(shù)問題需要克服。

我國的優(yōu)勢在于應用技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新能力走在全球前例，與產(chǎn)業(yè)配套的能力強；市場已啟動且潛力巨大。LED產(chǎn)業(yè)在我國已初具規(guī)模，已初步形成從外延片生產(chǎn)、芯片制造、器件封裝到集成應用比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈。但目前大多是低端產(chǎn)品，高端產(chǎn)品方面國內(nèi)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)水平與國外相比有一定的差距，因此國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的開展重心，就是強化可持續(xù)開展的、以企業(yè)為主體的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研發(fā)能力和以政府、企業(yè)聯(lián)動的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺。在中國國家產(chǎn)業(yè)扶持、臺商參加及國際巨頭三方推進下，中國的上海、大連、南昌、廈門、深圳這5大LED產(chǎn)業(yè)基地產(chǎn)能有了全面提升,中國已成為繼日本、臺灣、韓國之后又一個國際LED產(chǎn)業(yè)基地。開展LED產(chǎn)業(yè)對環(huán)境保護具有重大意義LED光源的加工、生產(chǎn)、使用、回收過程中不會產(chǎn)生對環(huán)境有害影響的物質(zhì)，符合綠色工業(yè)的標準要求，并且其節(jié)能效果是傳統(tǒng)燈具無法比較的。

人類社會隨著工業(yè)文明的開展、城鎮(zhèn)化進度加快，各種照明器具和某體顯示器的需求不斷增大，對電力能源的需求量也不斷擴大。而電力供給的很大一局部是來自燃燒油料或礦物質(zhì)的火力發(fā)電供給的,就我國的電力結(jié)構(gòu)來說,70％電力以上都是由煤炭的火力發(fā)電廠產(chǎn)生的。以目前的火電廠技術(shù)水平，發(fā)一度電大約要用341克煤。

煤炭由于在開采、燃燒過程中產(chǎn)生的矸石、灰渣，煙塵中的SO2、CO2、NOX等有害氣體,對環(huán)境污染較其他能源更為嚴重，1噸煤要排放20公斤SO2，440公斤(以碳基計算)CO2及15公斤煙塵和260公斤的灰渣。目前我國大氣中90%的SO2、85%的CO2、80%的ROx〔粉塵〕和50%的NOx均來自煤的燃燒。

由于CO2是產(chǎn)生溫室效應的主要氣體,各種物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的大量CO2促使地球大氣層產(chǎn)生溫室效應，造成地球外表溫度逐年升高，使人類生態(tài)環(huán)境受到極大的威脅，人類文明進程中所產(chǎn)生的溫室氣體的負面作用正威脅著人類本身的生存和開展。

SO2雖不是溫室氣體，但卻是很有害的氣體，它與空氣中的水蒸汽結(jié)合生成的亞硫酸和硫酸對森林植被、農(nóng)作物、建筑物、文物古跡、牲畜等一切生物及人類本身都有很大的危害。大規(guī)模低效率的煤炭燃燒〔主要是火力發(fā)電〕所產(chǎn)生的CO2、SO2和NOX等卻已成為我國大氣污染和溫室氣體不斷增加的罪魁禍首。北方城市尤其在采暖季節(jié)，由于燃煤排放的煙塵到大氣中的總浮微粒年平均超過800微克/標準立方米,有些城市冬季超過1000微克/標準立方米,超過國家大氣質(zhì)量二級標準2倍多。我國每年排放的SO2總排放量超過2000萬噸，造成中國1/3的國土遭受酸雨污染，每年經(jīng)濟損失達1000億以上,直接威脅13億人口和16億耕地的平安。

現(xiàn)在很多工業(yè)較興旺的地區(qū)，空氣質(zhì)量指數(shù)普遍偏低，人們生活在塵埃飛揚的環(huán)境中。現(xiàn)在居家主婦需要每天清掃房間，很多人家不敢長時間讓窗戶敞開。

LED燈具和媒體顯示器比傳統(tǒng)的產(chǎn)品能節(jié)約電力到達60％以上,換句話說,如果能全部用LED燈具和媒體顯示器替代傳統(tǒng)的產(chǎn)品，火力發(fā)電所排放的粉塵、有害氣體可以大大下降，人們可以再次享受到風和日麗、空氣清晰的生活環(huán)境。在當今社會我們應時時刻刻圍繞“環(huán)保、節(jié)能”這兩大主題，每個人都有責任去保護我們生存的地球。于是越來越多有利于我們生存環(huán)境的產(chǎn)品、技術(shù)被人們創(chuàng)造和創(chuàng)造出來。由于LED燈具具有提高環(huán)保、節(jié)能的水平的能力，所以為了更節(jié)能的樓道聲控燈的出現(xiàn)，在樓道聲控燈的設(shè)計中應采用LED燈來替換普通的燈泡。第二章LED樓道聲控燈的原理2.1LED樓道聲控燈的根本原理用LM358組成聲控放大電路，當有聲音時，駐極體話筒接收信號經(jīng)過電容隔直通交作用后經(jīng)LM358運算放大器放大。聲控電路如下：圖2-1聲控電路用LM358接成電壓跟隨器。當有光時，光感電阻阻值減小運算放大器的2腳電壓小于3腳電壓，1腳輸出高電平；當無光時，光感電阻阻值增大運算放大器的2腳電壓大于3腳電壓，1腳電壓輸出低電平。光控電路如下：圖2-2聲控電路用NE555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)電路，電路圖如下：圖2-3施密特電路將定時器的2腳和6腳相連作為輸入端即可構(gòu)成施密特觸發(fā)器。施密特觸發(fā)器可以對輸入波形進行整形，最重要的特點是能夠把變化緩慢的輸入波形整形成邊沿陡峭的矩形脈沖，他的傳輸是一條帶有滯回特性的曲線，及觸發(fā)器輸出由低電平到高電平和由高電平變?yōu)榈碗娖剿鶎拈撝惦妷菏遣煌腫1]。其波形如下列圖所示：圖2-4施密特波形圖74HC123單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成單穩(wěn)態(tài)延時電路，延時控制根據(jù)電容C1和電阻R6控制，其延時時間。電路圖為如下：圖2-5單穩(wěn)態(tài)延時電路總電路圖的設(shè)計是將聲控放大電路、光控電路、NE555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器和74HC123構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組合起來，這樣就能實現(xiàn)聲控、光控、波形整形和延時的功能。其整體電路圖如下所示：圖2-6整體電路使用Proteus對總電路圖進行仿真。其仿真電路如下所示：圖2-7整體仿真電路通過Proteus對總電路的仿真，其仿真結(jié)果符合LED樓道聲控燈的根本功能。由于仿真軟件Proteus中缺少光敏電阻和駐極體話筒等元件，在仿真電路中使用滑動變阻器和正弦信好分別代替光敏電阻和駐極體話筒。當移動滑動變阻器至運算放大器的1腳輸出高電平時，LED燈會時而發(fā)出光并延時幾秒后熄滅從而實現(xiàn)樓道聲控燈的功能[2]。2.2LED樓道聲控燈工作原理及參數(shù)計算運用運算放大器LM358集成電路的5腳和6腳作為輸入，7腳作為輸出接成聲控放大電路，2腳和3腳作為輸入，1腳作為輸出接成光控電路。將定時器NE555的2腳和6腳連在一起構(gòu)成具有施密特觸發(fā)器功能電路，并與接成放大電路的LM358的7腳相連，NE555控制端的4腳與接成放大電路的LM358的1腳相連。分別將74HC123可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的1腳和2腳與N555的輸出端和電源高電平相連，13腳接發(fā)光二級管和電阻[3]。電路的延時功能在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形整理功能及連在其14腳和15腳的電容和電阻的適當組合上實現(xiàn)的，本次設(shè)計使用的時低功耗電路所以選著K歐及電容連串組合，經(jīng)計算其延時時間約為60秒。當光線足夠時，光感電阻阻值很小，LM358的2腳分壓少，電壓比較器LM358的1腳輸出為低電平。定時器NE555的4腳為低電平有效，此時不管2腳和6腳輸入是高電平或低電平，3腳輸出端復位為零。74HC123的1腳也為低電平，其13腳輸出也為低電平，發(fā)光二極管正端為低電平，等不會亮。當光線缺乏時，光感電阻阻值很大，LM358的2腳分壓多，電壓比較器LM358的1腳輸出為高電平。定時器NE555的4腳為高電平無效，此時假設(shè)有聲音信號通過駐極體話筒時，通過電容隔直通交后輸入LM358放大電路，經(jīng)放大后輸入NE55的2腳和6腳，正弦波形變化為反相矩形波，3腳輸出由底到高。74HC123的1腳接收到一個上升沿脈沖，輸入到74HC123后再次波形整形，13腳產(chǎn)生一個上升沿脈沖，此時發(fā)光二級管正端為高，發(fā)光并延時。聲音信號消失，13腳上升沿維持60秒后發(fā)光二級管自動熄滅[4]。2.3單片機實現(xiàn)LED樓道聲控燈的根本原理用兩個與非門將聲控電路與光控電路組合成聲、光控電路。當同時滿足無光和有聲音時，駐極體話筒接收信號經(jīng)過電容隔直通交作用后經(jīng)三極管放大LJ1腳輸出高電平，光敏電阻阻值增大LJ2腳輸出高電平，經(jīng)過第一次次與非門后輸出低電平，在經(jīng)過一次與非門由P20腳輸出高電平。聲、光控電路如下所示：圖2-8聲、光控電路用STC89C52單片機接成控制延時電路。當運算放大器的1腳和7腳輸出的都是高電平經(jīng)單片機處理后使LED燈發(fā)光并延時60S后熄滅。其控制電如下所示：圖2-9單片機控制電路總電路圖的設(shè)計是將聲控放大電路、光控電路和單片機的控制電路組合起來，這樣就實現(xiàn)聲控、光控和延時的功能。其整體電路圖如下所示：圖2-10整體電路使用Keil對單片機控制程序進行調(diào)試。其程序如下：#include<reg51.h>sbitP2.1=P2^1;sbitP2.0=P2^0;intx;inty;voiddelay(intx){for(y=110;y>0;y--);for(x;x>0;x--);}voidmain(){intm;P2.1=0;不能同滿足無光和有聲的時候，while(1){if(P2.0==1)如果同時滿足無光和有聲音產(chǎn)生時{P2.1=1;就送一個高電頻讓燈發(fā)for(m=0;m<60;m++)循環(huán)60次delay(1000);延時1SP2.1=0;60S后燈就滅了}}}使用Proteus對總電路圖進行仿真。其仿真電路如下所示：圖2-11整體仿真電路使用Keil將程序?qū)敕抡骐娐返膯纹瑱C中，再對仿真電路進行仿真。第三章LED樓道聲控燈硬件的選擇3.1定時器NE555555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為555，用CMOS工藝制作的稱為7555，除單定時器外，還有對應的雙定時器556/7556。555定時器的電源電壓范圍寬，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，輸出驅(qū)動電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。圖3-1NE555定時器內(nèi)部圖圖3-1555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖555定時器本錢低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555定時器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如下圖。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個RS觸發(fā)器，一個放電管T及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC/3和2VCC/3。555定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當5腳懸空時，那么電壓比較器C1的同相輸入端的電壓為2VCC/3，C2的反相輸入端的電壓為VCC/3。假設(shè)觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3，那么比較器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時TR端的電壓大于VCC/3，那么C1的輸出為0，C2的輸出為1，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為0電平[5]。它的各個引腳功能如下：1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5~16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3~18V。一般用5V。3腳：輸出端Vo2腳：低觸發(fā)端6腳：TH高觸發(fā)端4腳：是直接清零端。當端接低電平，那么時基電路不工作，此時不管、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。5腳：VC為控制電壓端。假設(shè)此端外接電壓，那么可改變內(nèi)部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個比較器A1、A2基準電壓分別為的情況下，555時基電路的功能如下圖。555的應用：表3-1NE555功能表輸入輸出高出發(fā)端TH地處發(fā)端TL復位〔Rd〕輸出〔U0〕放電管TXX00導通>2/3Vcc>1/3Vcc10導通<2/3Vcc<1/3Vcc11截止<2/3Vcc>1/3Vcc1不變不變555定時器圖3-2NE555施密特電路圖構(gòu)成施密特觸發(fā)器，用于TTL系統(tǒng)的接口，整形電路或脈沖鑒幅等；構(gòu)成多諧振蕩器，組成信號產(chǎn)生電路；如右圖，振蕩周期：T=0.7〔R1+2R2〕C構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用于定時延時整形及一些定時開關(guān)中。555應用電路采用這3種方式中的1種或多種組合起來可以組成各種實用的電子電路，如定時器、分頻器、脈沖信號發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測電路、玩具游戲機電路、音響告警電路、電源交換電路、頻率變換電路、自動控制電路等[6]。3.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74HC12374HC123是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。其RxCx(7,15)和Cx端(6,14)接定時的電阻和電容,即決定觸發(fā)后Q端產(chǎn)生的單脈沖寬度。Rbar(3,11)是低電平復零,不作復零時為高電平。Abar(1,9)是下降沿觸發(fā)輸入端,通過Abar用負脈沖觸發(fā),不用時保持高電平。B(2,10)是上升沿觸發(fā)輸入端,通過B用正脈沖觸發(fā),不用時置低。Q(5,13)與Qbar(4,12)分別輸出正負定時單脈沖[7]。器件中單穩(wěn)觸發(fā)器作用是不管觸發(fā)信號持續(xù)多長時間，只固定維持外圍阻容給定的一段時間就恢復觸發(fā)前狀態(tài)，外圍電阻電容決定單穩(wěn)時間，因為觸發(fā)是由邊緣觸發(fā)，上升或下降沿?？稍儆|發(fā)單穩(wěn)不同之處是前次觸發(fā)后的單穩(wěn)沒有恢復觸發(fā)前狀態(tài)而又有觸發(fā)信號時，可再觸發(fā)單穩(wěn)將在觸發(fā)邊緣開始繼續(xù)維持阻容給定的單穩(wěn)時間，而單穩(wěn)是不理會在翻轉(zhuǎn)后的觸發(fā)信號的。此芯片也可做多諧振蕩器用。74HC123單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。它有兩種輸入，A為低電平有效，B為高電平有效。有兩種輸出，正好相反。用外接的電阻電容作定時元件，時間自己定，比74LS電路易用。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74HC123及外圍電路來實現(xiàn)該功能。74HC123為雙可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)，其輸出脈沖的寬度主要取決于定時電阻R與定時電容C，脈寬的計算為電容值與電阻值的乘積即：WP=R′C，在實際設(shè)計中R=5kW，C=80pF，輸出脈寬為400ns、幅度約5V。脈沖快沿放大與射極跟隨輸出電路，主要作用是對整形與展寬后的觸發(fā)脈沖進行加速和放大，以便得到有較高幅度和較快上升沿的脈沖信號去觸發(fā)場效應管2SC3306[8]。其外引線擺列如下所示：圖3-374H123引腳圖其功能如下圖：圖3-474H123功能圖3.3發(fā)光二級管LEDLED的主要含義：LightEmittingDiode，發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED〔LightEmittingDiode〕，發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩局部組成，一局部是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結(jié)”。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長決定光的顏色，是由形成P-N結(jié)材料決定的。圖3-5LED結(jié)構(gòu)圖據(jù)分析，LED的特點非常明顯，壽命長、光效高、無輻射與低功耗。LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可超過150lm/W〔2010年〕。將LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈進行比照，結(jié)果顯示：普通白熾燈的光效為12lm/W，壽命小于2000小時，螺旋節(jié)能燈的光效為60lm/W，壽命小于8000小時，T5熒光燈那么為96lm/W，壽命大約為10000小時，而直徑為5毫米的白光LED光效理論上可以超過150lm/W，壽命可大于100000小時。有人還預測，未來的LED壽命上限將無窮大。然而，LED燈的工作原理使得在大功率LED照明行業(yè)里散熱問題變得非常突出，許多LED照明方案不夠重視散熱，或者是技術(shù)水平有限，所以目前量產(chǎn)的大功率LED燈普遍存在實際使用壽命遠遠不如理論值，性價比低于傳統(tǒng)燈具的為難情況。為了提高LED燈具的使用壽命，真正做到適合商業(yè)化的量產(chǎn)，LED照明行業(yè)正在獨立或者和專業(yè)的導熱材料供給商合作加緊研制新型導熱材料，比方導熱塑料等等[9]大功率，一般指大于0.65W，這一點不同公司內(nèi)部也會有不同的標準，因為目前在大功率LED領(lǐng)域還沒有形成大家一致認可的行業(yè)標準。光強與流明比小功率大，但同樣散熱也很大，現(xiàn)在大功率大多是單顆應用，加上有效散熱面積很大的散熱片，也出現(xiàn)了集成在一起的LED燈矩陣，但是散熱效果不是很好。小功率一般是0.06W左右的。現(xiàn)在LED手電一般是用小功率用的，光散不散，取決于LED的發(fā)光角度，有大角度小角度之分，小角度不散，大角度才散。市面上的手電筒一般是用草帽頭做的。效果很好?，F(xiàn)在就擔憂有些廠家不重質(zhì)量，拿的次品LED做電筒，用不了多久就有死燈。LED的亮度是跟LED的發(fā)光角度有必然關(guān)系的,LED的角度越小它的亮度越高,沒有什么超亮不超亮的,那是騙小孩的,如果是質(zhì)量好的LED不管是哪家LED廠家生產(chǎn)的大家的亮度都差不多的,只是生產(chǎn)工藝不一樣,使用壽命略有不同,因為大家用的都是那幾家國外的LED芯片.如果是5MM的LED180度角的白光的亮度只有幾百MCD,如果是15度角的亮度就要去到一萬多兩萬MCD的亮度了,亮度相差好幾十倍了,如果是用于照明用的,在戶外最好是用大功率的LED了,亮度就更高了,單個功率有1W,3W,5W,還有的是用多個大功率組合成一個大功率的LED,功率去到幾百都有[10]。鑒于LED的自身優(yōu)勢，目前應用于以下幾大方面：顯示屏、交通訊號顯示光源的應用LED燈具有抗震耐沖擊、光響應速度快、省電和壽命長等特點，廣泛應用于各種室內(nèi)、戶外顯示屏，分為全色、雙色和單色顯示屏，全國共有100多個單位在開發(fā)生產(chǎn)。交通信號燈主要用超高亮度紅、綠、黃色LED,因為采用LED信號燈既節(jié)能，可靠性又高，所以在全國范圍內(nèi)，交通信號燈正在逐步更新?lián)Q代，而且推廣速度快，市場需求量很大，是個很好的市場時機。汽車工業(yè)上的應用汽車用燈包含汽車內(nèi)部的儀表板、音響指示燈、開關(guān)的背光源、閱讀燈和外部的剎車燈、尾燈、側(cè)燈以及頭燈等。汽車用白熾燈不耐震動撞擊、易損壞、壽命短，需要經(jīng)常更換。1987年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈。由于LED響應速度快,可以及早提醒司機剎車，減少汽車追尾事故，在興旺國家，使用LED制造的中央后置高位剎車燈已成為汽車的標準件，美國HP公司在1996年推出的LED汽車尾燈模組可以隨意組合成各種汽車尾燈。此外，在汽車儀表板及其他各種照明局部的光源，都可用超高亮度發(fā)光燈來擔當，所以均在逐步采用LED顯示。我國汽車工業(yè)正處于大開展時期，是推廣超高亮度LED的極好時機。近幾年內(nèi)會形成年產(chǎn)10億的產(chǎn)值，5年內(nèi)會形成每年30億元的產(chǎn)值。LED背光源以高效側(cè)發(fā)光的背光源最為引人注目，LED作為LCD背光源應用，具有壽命長、發(fā)光效率高、無干擾和性價比高等特點，已廣泛應用于電子手表、、BP機、電子計算器和刷卡機上，隨著便攜電子產(chǎn)品日趨小型化，LED背光源更具優(yōu)勢，因此背光源制作技術(shù)將向更薄型、低功耗和均勻一致方面開展。LED是關(guān)鍵器件，一部普通或小靈通約需使用10只LED器件，而一部彩屏和帶有照相功能的那么需要使用約20只LED器件?，F(xiàn)階段背光源用量非常大，一年要用35億只LED芯片。目前我國生產(chǎn)量很大，而且大局部LED背光源還是進口的，對于國產(chǎn)LED來說，這是個極好的市場時機。家用室內(nèi)照明的LED產(chǎn)品越來受人歡送，LED筒燈，LED天花燈，LED日光燈，LED光纖燈已悄悄地進入家庭。LED的內(nèi)在特征已決定了它具有很多優(yōu)點：體積小LED根本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常小，非常輕。二、耗電量低LED耗電相當?shù)停绷黩?qū)動，超低功耗〔單管瓦〕，電光功率轉(zhuǎn)換接近30%。一般來說LED的工作電壓是2-3.6V，工作電流是0.02-0.03A；這就是說，它消耗的電能不超過0.1W，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能近80%。三、使用壽命長有人稱LED光源為長壽燈。它為固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒有松動的局部，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點，在恰當?shù)碾娏骱碗妷合?，使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上。四、高亮度、低熱量LED使用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比普通照明燈具低很多。五、環(huán)保LED是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用。光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，冷光源，可以平安觸摸，屬于典型的綠色照明光源。六、鞏固耐用LED被完全封裝在環(huán)氧樹脂里面，比燈泡和熒光燈管都鞏固。燈體內(nèi)也沒有松動的局部，使得LED不易損壞。3.4駐極體話筒駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個場效應管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話筒在工作時需要直流工作電壓。圖3-6駐極體話筒結(jié)構(gòu)圖聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動膜。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄膜。然后再經(jīng)過高壓電場駐極后，兩面分別駐有異性電荷。膜片的蒸金面向外，與金屬外殼相連通。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開。這樣，蒸金膜與金屬極板之間就形成一個電容。當駐極體膜片遇到聲波振動時，引起電容兩端的電場發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變化的交變電壓。駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為幾十pF。因而它的輸出阻抗值很高(Xc=1/2~tfc)，約幾十兆歐以上。這樣高的阻抗是不能直接與音頻放大器相匹配的。所以在話筒內(nèi)接入一只結(jié)型場效應晶體三極管來進行阻抗變換。場效應管的特點是輸入阻抗極高、噪聲系數(shù)低。普通場效應管有源極(S)、柵極(G)和漏極(D)三個極。這里使用的是在內(nèi)部源極和柵極間再復合一只二極管的專用場效應管。接二極管的目的是在場效應管受強信號沖擊時起保護作用。場效應管的柵極接金屬極板。這樣，駐極體話筒的輸出線便有三根。即源極S，一般用藍色塑線，漏極D，一般用紅色塑料線和連接金屬外殼的編織屏蔽線[11]。駐極體話筒與電路的接法有兩種：源極輸出與漏極輸出。源極輸出類似晶體三極管的射極輸出。需用三根引出線。漏極D接電源正極。源極S與地之間接一電阻Rs來提供源極電壓，信號由源極經(jīng)電容C輸出。編織線接地起屏蔽作用。源極輸出的輸出阻抗小于2k，電路比較穩(wěn)定，動態(tài)范圍大。但輸出信號比漏極輸出小。漏極輸出類似晶體三極管的共發(fā)射極放入。只需兩根引出線。漏極D與電源正極間接一漏極電阻RD，信號由漏極D經(jīng)電容C輸出。源極S與編織線一起接地。漏極輸出有電壓增益，因而話筒靈敏度比源極輸出時要高，但電路動態(tài)范圍略小。Rs和RD的大小要根據(jù)電源電壓大小來決定。一般可在2.2～5.1k間選用。例如電源電壓為6V時，Rs為4.7k，RD為2.2k。圖3輸出電路中，假設(shè)電源為正極接地時，只須將D、S對換一下，仍可成為源、漏極輸出。一聲控電路前置放大級中駐極體話筒的源極輸出和漏極輸出的兩種不同的接法，最后要說明一點，不管是源極輸出或漏極輸出，駐極體話筒必須提供直流電壓才能工作，因為它內(nèi)部裝有場效應管。極性判別關(guān)于駐極體電容式話筒的檢測方法是：首先檢查引腳有無斷線情況，然后檢測駐極體電容式話筒。駐極體話筒體積小，結(jié)構(gòu)簡單，電聲性能好，價格低廉，應用非常廣泛。駐極體話筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖。由聲電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和場效應管兩局部組成。它的電路的接法有兩種：源極輸出和漏極輸出。源極輸出有三根引出線，漏極D接電源正極，源極S經(jīng)電阻接地，再經(jīng)一電容作信號輸出；漏極輸出有兩根引出線，漏極D經(jīng)一電阻接至電源正極，再經(jīng)一電容作信號輸出，源極S直接接地。所以，在使用駐極體話筒之前首先要對其進行極性的判別。在場效應管的柵極與源極之間接有一只二極管，因而可利用二極管的正反向電阻特性來判別駐極體話筒的漏極D和源極S。將萬用表撥至R×1kΩ檔，黑表筆接任一極，紅表筆接另一極。再對調(diào)兩表筆，比較兩次測量結(jié)果，阻值較小時，黑表筆接的是源極，紅表筆接的是漏極。靈敏度測試在收錄機、機等電器中廣泛應用的駐極體話筒，其靈敏度直接影響送話和錄放效果。這類話筒靈敏度的上下可用萬用表進行簡單測試。將萬用表撥至R×100檔，兩表筆分別接話筒兩電極〔注意不能錯接到話筒的接地極〕，待萬用表顯示一定讀數(shù)后，用嘴對準話筒輕輕吹氣〔吹氣速度慢而均勻〕，邊吹氣邊觀察表針的擺動幅度。吹氣瞬間表針擺動幅度越大，話筒靈敏度就越高，送話、錄音效果就越好。假設(shè)擺動幅度不大〔微動〕或根本不擺動，說明此話筒性能差，不宜應用。對于三根引腳駐極體電容式話筒檢測方法同上，只是黑表棒接輸出引腳2腳，紅表棒接引腳3腳。工作原理駐極體話筒體積小，結(jié)構(gòu)簡單，電聲性能好，價格低廉，應用非常廣泛。高分子極化膜上生產(chǎn)時就注入了一定的永久電荷(Q)，由于沒有放電回路，這個電荷量是不變的，在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動，因此和背極的距離也跟著變化，也就是鎖極化膜和背極間的電容是隨聲波變化。我們知道電容上電荷的公式是Q=C×V，反之V=Q/C也是成立的。駐極體總的電荷量是不變，當極板在聲波壓力下后退時，電容量減小，電容兩極間的電壓就會成反比的升高，反之電容量增加時電容兩極間的電壓就會成反比的降低。最后再通過阻抗非常高的場效應將電容兩端的電壓取出來，同時進行放大，我們就可以得到和聲音對應的電壓了。由于場效應管是有源器件，需要一定的偏置和電流才可以工作在放大狀態(tài)，因此，駐極體話筒都要加一個直流偏置才能工作[12]。選配注意駐極體話筒價格很低，損壞后做更換處理，關(guān)于駐極體話筒選配要注意以下幾點：〔1〕兩根和三根引腳的駐極體話筒之間不能直接替代，一般情況下也不做改動電路的代替?！?〕這種話筒沒有型號之分，相同引腳數(shù)的話筒可以代替，只是存在性能上的差異。3.5LM358運算放大器圖3-7LM358內(nèi)部圖LM358內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組,音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合[13]。LM358特性：內(nèi)部頻率補償；直流電壓增益高(約100dB)；單位增益頻帶寬(約1MHz)；電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(±1.5一±15V)；低功耗電流，適合于電池供電；低輸入偏流；低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流；共模輸入電壓范圍寬，包括接地；差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍；輸出電壓擺幅大〔0至Vcc-1.5V)。LM358主要參數(shù)：輸入偏置電流45nA；輸入失調(diào)電流50nA；輸入失調(diào)電壓2.9mV；輸入共模電壓最大值VCC~1.5V；共模抑制比80dB；電源抑制比100dB。3.6光敏電阻圖3-8光敏電阻元件圖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1~10M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〔0.4~0.76〕μm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(shè)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(shè)計大為簡化[14]。光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應。在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，那么價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對了半導體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時，電流就會隨光強的而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導體的導電能力取決于半導體導帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導彈制導、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保護裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面[15]。光敏電阻的主要參數(shù)是：〔1〕光電流、亮電阻。光敏電阻器在一定的外加電壓下，當有光照射時，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX”表示?！?〕暗電流、暗電阻。光敏電阻在一定的外加電壓下，當沒有光照射的時候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示?！?〕靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值〔暗電阻〕與受光照射時的電阻值〔亮電阻〕的相對變化值?！?〕光譜響應。光譜響應又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。假設(shè)將不同波長下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應的曲線?！?〕光照特性。光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。假設(shè)進一步增大光照強度，那么電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。〔6〕伏安特性曲線。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大?！?〕溫度系數(shù)。光敏電阻的光電效應受溫度影響較大，局部光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度那么較低。〔8〕額定功率。額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當溫度升高時，其消耗的功率就降低。3.7STC89C52單片機STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器〔FPEROM-FlashProgramableandErasableReadOnlyMemory〕的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。1.時鐘電路STC89C52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖4—2(a)所示，在RXD和TXD引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時鐘電路如圖二十所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。圖3-9時鐘電路RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用[16]。2.復位及復位電路〔1〕復位操作復位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵重新啟動。除PC之外，復位操作還對其他一些存放器有影響，它們的復位狀態(tài)如表所示。表3-2復位狀態(tài)表存放器復位狀態(tài)存放器復位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H〔2〕復位信號及其產(chǎn)生RST引腳是復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù)24個振蕩周期(即二個機器周期)以上。假設(shè)使用頗率為6MHz的晶振，那么復位信號持續(xù)時間應超過4us才能完成復位操作。產(chǎn)生復位信號的電路邏輯如圖二十一所示：圖3-10復位電路整個復位電路包括芯片內(nèi)、外兩局部。外部電路產(chǎn)生的復位信號(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復位電路在每個機器周期的S5P2時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內(nèi)部復位操作所需要的信號?！瞐〕〔b〕〔c)圖3-11三種復位方式圖復位操作有上電自動復位相按鍵手動復位兩種方式。上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖3-11〔a〕所示。這佯，只要電源Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復位初始化。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復位是通過使復位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的，其電路如圖3-11〔b〕所示；而按鍵脈沖復位那么是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的。其電路如圖3-11〔c〕所示：上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能保證復位信號高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。本系統(tǒng)的復位電路采用圖3-11〔b〕上電復位方式。STC89C52具體介紹如下：①主電源引腳〔2根〕VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源GND(Pin20)：接地線②外接晶振引腳〔2根〕XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端③控制引腳〔4根〕RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平那么從內(nèi)部程序存儲器讀指令。④可編程輸入/輸出引腳〔32根〕STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位〔8根引腳〕，共32根。PO口〔Pin39～Pin32〕：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7。P1口〔Pin1～Pin8〕：8位準雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7。P2口〔Pin21～Pin28〕：8位準雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7。P3口〔Pin10～Pin17〕：8位準雙向I/O口線，名稱為P3.0～P3.7。STC89C52主要功能如表所示：表3-3單片機的主要功能表主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復擦寫FlashROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能第四章PCB制作與性能測試分析4.1LED樓道聲控的PCB圖圖4-1NE555制作PCB圖圖4-2單片機制作PCB圖4.2LED樓道聲控燈的制作PCB板的生成通過Altium將LED樓道聲控燈的PCB圖打印到轉(zhuǎn)印紙上，將打印好的的轉(zhuǎn)印紙包著銅板通過加熱儀將PCB圖印上銅板，然后將帶有PCB圖的銅板進行氧化留下線路圖。用砂紙將線路上的碳磨去留下銅線，最后對相應的元件空進行鉆孔制成PCB板。焊接的工具電烙鐵

電烙鐵是最常用的焊接工具。我們使用20W內(nèi)熱式電烙鐵。如圖。圖4-3電烙鐵實物圖新烙鐵使用前，應用細砂紙將烙鐵頭打光亮，通電燒熱，蘸上松香后用烙鐵頭刃面接觸焊錫絲，使烙鐵頭上均勻地鍍上一層錫。這樣做，可以便于焊接和防止烙鐵頭外表氧化。舊的烙鐵頭如嚴重氧化而發(fā)黑，可用鋼挫挫去表層氧化物，使其露出金屬光澤后，重新鍍錫，才能使用。

電烙鐵要用220V交流電源，使用時要特別注意平安。應認真做到以下幾點：

〔1〕電烙鐵插頭最好使用三極插頭。要使外殼妥善接地。

〔2〕使用前，應認真檢查電源插頭、電源線有無損壞。并檢查烙鐵頭是否松動。

〔3〕電烙鐵使用中，不能用力敲擊。要防止跌落。烙鐵頭上焊錫過多時，可用布擦掉。不可亂甩，以防燙傷他人。

〔4〕焊接過程中，烙鐵不能到處亂放。不焊時，應放在烙鐵架上。注意電源線不可搭在烙鐵頭上，以防燙壞絕緣層而發(fā)生事故。

〔5〕使用結(jié)束后，應及時切斷電源，拔下電源插頭。冷卻后，再將電烙鐵收回工具箱。焊接的條件焊接的條件分為：1〕被焊件必須具備可焊性。2〕被焊件外表應保持清潔。3〕使用適宜的助焊劑。4〕一定的溫度和時間。1被焊件必須具備可焊性從焊接的定義可知，焊接的質(zhì)量主要取決于焊料潤濕被焊件外表的能力，即兩種金屬材料的可潤濕性或者說可焊性。如果被焊件的可焊性差就不可能焊出合格的焊點。可焊性好差的評定標準就是看焊點是否全部潤濕接觸。良好的焊接沒有半潤濕和不潤濕。2被焊件外表應保持清潔即使選用可焊性好的材料做為被焊件，但由于各種原因仍然會影響合金層的形成。例如：被焊件外表附有指紋、油污、灰塵和雜質(zhì)。被焊件由于儲存時間較長或保管不善等原因，使其生成氧化膜。因此在進行焊接前必須保證被焊件外表清潔。對于油脂和灰塵等物質(zhì)，可用溶劑清洗方法去除，對于氧化膜一類物質(zhì)，可借助于助焊劑將它除掉，對于氧化嚴重的也可用酸性清潔劑進行去除。但清潔后必須徹底沖洗并枯燥。3使用適宜的助焊劑我們知道助焊劑有溶解氧化物、減少外表張力，增加焊錫的流動性等功能，所以使用助焊劑有助于提高被焊件的可焊性。但焊劑的種類繁多，其效果也不一樣，使用時必須根據(jù)被焊件的材料，外表狀態(tài)和焊接工具的類型來選擇，焊劑的用量越大，助焊效果越大，可焊性就越好，但焊劑殘渣不僅會腐蝕被焊件，而且還會使產(chǎn)品的絕緣性能變差，因此，在焊接完成后，必須對其殘渣進行徹底清洗。4一定的溫度和時間焊接溫度和時間是影響焊接質(zhì)量的主要工藝參數(shù)，通過實驗我們知道，焊接強度并不是隨著溫度和時間的增加而不斷的增加，而是當?shù)竭_一定值后，強度不但不增加，反而減小。從下列圖可以看出，使一個焊點的焊接強度最高時的焊接工藝參數(shù)應是：焊接溫度：260±20焊接時間：3s～5s圖4-4焊接溫度、時間曲線圖將兩個物質(zhì)焊接,它有兩個目的:1、電氣連接：電功率/信號2、持久牢固的機械連接要到達持久牢固的機械連接，必須將焊點的溫度上升到焊錫熔點以上30焊錫熔點溫度下：180-183依靠外表張力的作用將器件引腳、焊錫、焊盤連接住。在發(fā)生化學反響的溫度下：210-220在1-2秒鐘內(nèi)，生成的介質(zhì)厚度為0.5微米在適當?shù)幕瘜W反響中形成了牢固的連接強度。當溫度升至太高時,化學反響劇烈,形成太厚介質(zhì)層反而降低了機械連接強度。助焊劑與焊料焊接時，還需要焊錫和助焊劑。

〔1〕焊錫：焊接電子元件，一般采用有松香芯的焊錫絲。這種焊錫絲，熔點較低，而且內(nèi)含松香助焊劑，使用極為方便。

〔2〕助焊劑：常用的助焊劑是松香或松香水〔將松香溶于酒精中〕。使用助焊劑，可以幫助去除金屬外表的氧化物，利于焊接，又可保護烙鐵頭。焊接較大元件或?qū)Ь€時，也可采用焊錫膏。但它有一定腐蝕性，焊接后應及時去除殘留物。焊接的考前須知1.檢查上下電極平整密合度，并以復寫紙壓印檢查。2.電極要平整，不能有凹洞，如果有，須拆下來研磨。3.作業(yè)時，根據(jù)不同產(chǎn)品采用對應的焊接設(shè)定程序。4.生產(chǎn)過程中，要定時用砂紙(1000目〕擦拭電極的氧化層(焊渣)。5.電極應隨時保持清潔。6.作業(yè)時，料件如有灰塵，要擦干凈再焊接。7.不充許空焊〔沒放產(chǎn)品〕。8.焊機要接有冷卻裝置，冷卻水水位適中。LED樓道聲控燈的焊接首先將元件對照PCB圖放入PCB板沒有銅線的那面的相應位置，在有銅線的那一面對每個孔進行焊接。由于駐極體話筒元件沒有腳就需要焊上兩個腳在放入PCB板中然后再對其焊接。對每個孔焊接完成后就完成LED樓道聲控燈的焊接。焊接的檢查〔一〕、焊接檢驗的分類〔1〕破壞性檢驗優(yōu)點：以統(tǒng)計數(shù)學為根底，直接且可靠，結(jié)果定量，無需高的檢驗技術(shù)，結(jié)果與使用情況直接一致。缺點：抽樣評定，破壞性，非重復性，不適合廣泛的試驗，使用有局限〔本錢〕，不能測時間累積效應，不適合使用中的零件，制備需機加工，投資人力消耗高?！?〕非破壞性檢驗優(yōu)點：與零件本錢、數(shù)量無關(guān)；可普驗，可抽檢；同產(chǎn)品可采用不同檢驗方法或可重復，可在使用中檢驗；可測累積效應；可查失效機理；試驗少無需制備；設(shè)備便攜〔現(xiàn)場〕；勞動本錢低。缺點：需熟練的技術(shù)；結(jié)果看法不一致；結(jié)果定性或相對；原始投資大?！捕?、檢驗依據(jù)：施工圖樣、技術(shù)標準〔三〕、焊接檢驗過程：由焊前檢驗、焊接過程檢驗、焊后檢驗、安裝調(diào)試質(zhì)量檢驗和產(chǎn)品服役質(zhì)量檢驗等。〔四)