无线遥控变色灯毕业设计

无线遥控变色灯毕业设计内容摘要：

八通道等多种结构，使用非常方便。 （ 5）可替代变压器隔离，不会因触点跳动而产生尖峰噪音，且抗震动和抗冲击能力强。 单结晶体管 BT33 单结晶 体管 BT33 在本设计中起振荡器作用。 单结晶体管 BT33 有一个 PN 结和三个电极，即一个发射极和二个基极，所以又叫双基极 二极管。 它的符号和外形 如 图 24。 图 24 BT33 的符号和外形 单结晶体管的内部结构 （如图 25） ：在一块高阻率的 N 型硅片两端，引出 两个接触电极，分别叫第一基极 B1 和第二基极 B2， 并在 PN 的 P 型本科 毕业设计（论文） 13 半导体 上引出电极 E，叫 做 发射极。 B1 和 B2 之间的 N 型区域 可以等效为一个纯电阻，即基区电阻，在正常工 作 时，该电阻阻值随着发射极电流的变化而改变。 PN 结的作用相当于一个二极管。 在阻值比较中， EB1 的阻值较大， EB2 的阻值较小。 用万用表测 单结晶体管的阻值，第一基极 B1 和第二基极 B2 之间的正反 电阻 均一样 为正常， 否则该单结晶体管性能不好。 单结晶体管 两基极 B1 与 B2 之间的电阻称为基极电阻： rbb=rb1+rb2。 当 B1— B2 间加电源 时 ，且发射极开路时，A 点电位及基极 B2 的电 位 ： VA=[rb2/(rb1+rb2)]vbb=(rb2/rbb)vbb=ηVbb Ibc=Vbb/rbb 图 25 单结晶体管的内部结构图 式中 η 称为单结晶体管的分压比，其数值与管子的结构有关，一般在～ 之间 ，如发射极电压 VE由零逐渐增加，就可测得单结晶体 管的伏安特性，如图 26。 图 26 单结晶体管的伏安特性 当 Ve＜ η Vbb 时，发射结处于反向偏置，管子截止，发射极只有本科 毕业设计（论文） 14 很小的漏电流 Ice。 当 Ve≥η Vbb+VD 时， VD 为二极管正向压降（约为 伏）， PN结正向导通， Ie 显著增加， rb1 阻值迅速减小， Ve 相应下降，这种电压随电流增加反而下降的特性，称为负阻特性。 管子由截止区进入负阻区的临界 P 称为峰点，与其对就的发射极电压和电流，分别称为峰点电压 Vp 和峰点电流 Ip 和峰点电流 Ip。 Ip 是正向漏电流，它是使单结晶体管导通所需的最小电流，显然 Vp=ηVbb。 随着发射极电流 ie 不断上升， Ve 不断下降，降到 V 点后， Ve 不在降了，这点 V 称为谷点，与其对应的发射极电压和电流，称为谷点电压，Vv 和谷点电流 Iv。 过了 V 点后，发射极与第一基极间半导体内的载流子达到了饱和状态，所以 uc 继续增加时， ie 便缓慢地上升，显然 Vv是维持单结晶体管导通的最小发射极电压，如果 Ve＜ Vv，管子重新截止。 单结晶体管具有大的脉冲电流能力而且电路简单，因此在各种开关应用中，在构成定时电路或触发 SCR 等方面获得了广泛应用。 它的开关特性具有很高的温度稳定性，基本上不随温 度而变化。 因此 主要应用于各种张驰震荡器， 定时电压读出电路，具有频率易调，温度特性好的优点。 图 27 所示为单结晶体管组成的振荡电路。 当合闸通电时，电容 C 上的电压为零，管予截止，电源 VBB 通过电阻 R 对 C 充电，随时间增长电容上电压 UC 逐渐增大；一旦 UEB1 增大到峰点电压 UP 后，管子进入负阻区，输入端等效电阻急剧减小，使 C 通过管子的输入回路迅速放电， IE 随之迅速减大 ， 当 UEB1 减小到谷点电压 Uv后，由于此时电流不再增大，管子截止；电容又开始充电。 上述过程循环往返，只有当断 电时才会停止，因而产生振荡。 由于充电 时间常数远大于放电时间常数 ， 当稳定振荡时 ， 电容上电压的波形如图 28 所示。 本科 毕业设计（论文） 15 图 27 振荡电路图 图 28 电压的波形图 二进制同步加计数器 CD4520 CD4520 是本设计中心控制电路的核心元器件之一。 CD4520 是一个双四位二进制同步加计数器，它的引脚图如图 29 所示，功能图如图 210 所示 图 29 CD4520 引脚图 图 210 CD4520 功能图 CD4520 引脚功能 (管脚功能 )如表 211 本科 毕业设计（论文） 16 表 211 CD4520 引 脚功能 引脚 符号 功能 1 9 CLOCK 时钟输入端 15 7 RESET 消除断 2 10 ENABLE 计数允许控制端 3 4 5 6 Q1AQ4A 计数输出端 11 12 13 14 Q1BQ4B 计数输出端 8 VSS 地 16 VDD 电源正 CD4520 控制功能： CD4520 有两个时钟输入端 CLOCK 和 ENABLE，若用时钟上升沿触发 ， 信号由 CLOCK 输入 ， 此时 ENABLE 端为高电平 “ 1” ，若用时钟下降沿触发 ， 信号由 ENABLE 输入 ， 此时 CLOCK 端为低 电 平 “ 0”，同时 复位端 RESET 也保持低电平 “ 0”， 只有满足了这些条件时 ， 电路才会处于计数状态。 否则没办法工作。 CD4520 的工作原理： CD4520 的 逻辑图 如图 212， CD4520 的真值表如 表 213 所示。 两个时钟输入端： CLOCK、 ENABLE。 CLOCK 端靠上升沿触发，此时 ENABLE＝ 1； ENABLE 端靠下降沿触发，要求 CLOCK＝ 0。 巧妙地利用 CLOCK端和 ENABLE 端，还可作为数字频率计的计数门。 RESET 为复位端 ， RESET＝ 1（接高电平或正脉冲）时计数器复零，正常计数时 RESET＝ 0。 Q4～Q1 为 BCD 码输出端，可输出 1 编码的数据。 图 212 CD4520 的逻辑图 本科 毕业设计（论文） 17 表 213 CD4520 的真值表 CLOCK ENABLE RESET ACTION 上升沿 1 0 加 计数 0 下降沿 0 加计数 下降沿 X 0 不变 X 上升沿 0 不变 上升沿 0 0 不变 1 下降沿 0 不变 X X 1 Q0Q4=不变 图 214 CD4520 的时序图 CD4520 的最高工作频率与电源电压有关，当 UDD＝＋ 5V 时，fmax≈1MHz； UDD＝ 15V 时， fmax≈7MHz。 为保证计数可靠，要求时钟信号的沿口陡直。 若以 CLOCK l～ CLOCK 16 表示 16 个时钟脉冲，其计数过程如下：复位脉冲过后，计数状态为 0000。 当 CP1 来到时，触发器 T1 置1，计数状态是 0001。 CP2 来到时， T1 置 0， T2 置 1，计数状态为 0010。 当 CP3 来到时， T1 置 1， T2 不变，计数状态变成 0011。 当 CP4 来到时，T3 置 1，而 T1 和 T2 均置 0，计数状态为 0100。 „ CP8 来到时， T4置 1，T T T3 均置 0，输出为 1000。 当 CLOCK 15 来到时，输出为 1111。 当CLOCK 16 来 到时，计数状态又恢复成 0000。 当脉冲不断的来到时，计数状态由 0000～ 1111 不断变化。 本科 毕业设计（论文） 18 双向触发二极管 双向触发 二极管 亦称二端交流器件（ DIAC ）， 属三层结构，具有对称性的二端半导体器件。 与双向晶闸管同时问世 ， 由于 结构简单、价格低廉，所以常用来触发双向 晶闸管 ，还可构成过压保护等电路。 图 215（ a） 是它的构造示意图。 图 215（ b） 、图 215（ c） 分别是它的符号及等效电路，可等效于基极开路、发射极与集电极对称的 NPN 型晶体管。 因此完全可用二只 NPN 晶体管 如图 215（ d） 连接来替代。 图 215 双向触发二极管 的结构、 符号及等效电路 双向触发二极管正、反向伏安特性几乎完全对称（见图 216）。 当器件两端所加电压 U 低于正向转折电压 V（ B0）时，器件呈高阻态。 当 UV(B0)时，管子击穿导通进入负阻区。 同样当 U 大于反向转折电压 V（ BR）时，管子同样能进入负阻区。 转折电压的对称性一般应小于 2 伏。 双向触发二极管的正向转折电压值一般有三个等级： 2060V、 100150V、 200250V。 由于转折电压都大于 20V，可以用万用表电阻挡正反向测双向二极管，表针均应不动（ R 10k),但还不能完 全确定它就是好的。 检测它的好坏，并能提供大于 250V 的直流电压的电源，检测时通过管子的电流不要大于是5mA。 用晶体管耐压测试器检测十分方便。 如没有，可用兆欧表按图 217所示进行测量（正、反各一次），电压大的一次 V（ BR）。 图 216 伏安特性 图 217 测试电路 本科 毕业设计（论文） 19 双向触发二极管除用来触发双向晶闸管外，还常用在过压保护、定时、移相等电路。 本科 毕业设计（论文） 20 第 3 章 基本的电路模块设计 音乐节奏控制模块的设计 该模块主要有滑动变阻器 bt3 901 9014 等组成，其 电路图如图31 所示。 音乐信号由 MIC 拾取，经过 T1 放大后再由电解电容 C2 耦合后获得控制电压，对自激振荡器的振荡频率进行调整。 R5 与 C3 决定振荡器的振荡频率。 滑动变阻器及 T2 的导通与 T2 的导通程度（即动态电阻）来实现对自激振荡器的振荡频率进行调整。 R6 在此保证产生脉冲时间比较稳定。 图 31 音乐节奏控制电路 中心控制模块的设计 本科 毕业设计（论文） 21 图 32 中心控制电路 中心控制部分电路由 双四位 二进制同步加计数器 CD45 与非门CD401 可控硅 SCR、 二极管 4N32 等组成，电路图如图 32 所示。 中心控制部分电路可分为色彩控制和亮度控制两部分，色彩控制部分由遥控器上的按钮 A 和 C 来实现，亮度控制部分由遥控器上的按钮 B 来实现，当按下 D 时 ， 关闭所有功能。 本科 毕业设计（论文） 22 色彩控制部分 该部分 使用双四位二进制同步加计数器 CD4520 的一组的 3 个输出端，分别控制红色、绿色、蓝色灯。 在遥控器或在音乐节奏控制下进行同步加法计数。 当按下遥控器的 A 按钮时， IC1A 打开，计数器 IC2A 打开，从而开始计数。 别按 00 0 01 100、 10 1 11 000 状态输出。 由于CD4520 的 3 个输出端，每一位代表一种颜色，当该位为“ 1”即高电平时，使相应的可控硅导通、对应颜色的灯泡发光，从而呈现出 7 种不同的颜色（当三个灯泡都不发光时不算一种颜色）。 音乐强度可改变单结管震荡频率，使变色的节奏根据音乐强度自动不停的变换，呈现出美轮美奂的效果。 当按 下 按钮 C 时， IC1B 打开，计数器 IC2A 打开开始计数，但此时需要手动操作，每 下一次，变色灯的色彩才会变换一次。 从而呈现出所有颜色。 当下 按钮 D 时， 变色和亮度全部关闭。 亮度控制部分 当按 下 按钮 B， IC1C 打开，计数器 IC2B 打 开，从而开始计数。 由于只使用了 IC2B 的 Q0 输出端， 通过 控制相应的可控硅导通 来控制中央的大白炽灯发光或者不发光，从而调节灯的开与关。 电源控制部分 遥控电路的电源供给分两类，即干电池供电和交流电源供电。 干电池供电主要用于袖珍式遥控器和手持式遥控发射器，由于电池容量有限，使用时间短，费用较高。 而交流电源供电由于不受容量的限制且价格便宜，是一种广泛应用的电源。 采用交流电源供电，需将高压交流电源通过电源变压器降压、整流元件整。 流、电容器滤波后向电路供电。 为了使供电电源有较好的稳定性，在整流后需加滤波 电容，滤波电容的容量需根据用电的电负荷的大小来选取，通常选用几十微法至几百微法。 有些要求较高的直流电源，还需增设本科 毕业设计（论文） 23 集成稳压器进行稳压，以取得纹波较小的高质量的稳压电源。 本设 计采用 6V 电源电压为其供电。 直流稳压电源一般有电源变压器、整流滤波电路以及稳压电路所组成，如图 33 所示。 图 33 电源电路 各组成作用 电源变压器：电网提供的交流电一般为 220V（ 380V），而各种电子设备所需要直流电压的幅值却各不相同，因此，常常需要将电网电压先经过电源变压器，然后将变换以后的二次电压再去整流，滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值 整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单向的脉动电压 滤波器：主要有电容电感等储能原件组成，作用是尽可能地。