电子科技制作设计报告.docx

XINYU UNIVERSITY

电子科技制作项目报告

题 目 路灯开关模块电路的制作
二级学院 中兴通讯信息学院
专 业 通信工程
班级学号 1516211012
学生姓名 侯书伟
指导教师 李耐根

 目录
l 摘要·························1
l 一、项目课程总体要求·················1
l 1.1 制作任务及要求··················1
l 二、电路仿真·······················2
l 2.1电路原理图及原理介绍················2
l 2. 2 电路仿真图及仿真结果分析················3
l 三、实际焊接及功能调试················4
l 3.1实际焊接图······················4
l 3.2功能测试及故障分析··················6
l 总结·························6
l 参考文献·······················7
l 致谢·························7
l 附录---计算元器件清单················7

摘要
本实验的路灯控制器是由光敏元件，放大器，继电器，受控灯和电源电路组成，运用到了模拟电子技术中得多级放大电路。主要用于安装在公共场所或道路两旁的路灯通常希望随日照光强度的变化而自动开启和关断，既满足行人的需要，又能节电。一些芯片和元器件的功能及其应用，以达到将理论知识学以致用、融会贯通的目的。
关键词IC555、继电器、CD4011

一、项目课程的总体要求

1.1制作任务

(1)学习运放放大电路的识别与测试与偏置技术。
(2)研究秒脉冲信号发生电路、稳压电流源特性和设计方法。
(3)掌握路灯开关电路的结构、原理与设计方法。
(4)培养良好的职业道德、组织与协调和善于与他人合作共事的能力。
(5)锻炼勇于创新和抗挫折的能力。

1.2制作要求

(1)有一集镇的街道路灯，以高压汞灯与钠灯交叉安排在街道两旁，为节约用电，当行人稀少的后半夜，将钠灯关闭，仅保留汞灯。也就是说，傍晚全部灯亮约6小时后隔盏关灯，第二天清早全部关闭，傍晚路灯又自动开启，后半夜隔盏关灯，清早关闭……如此循环往复。
(2)令红色发光管模拟高压汞灯，绿灯发光管模拟钠灯，一秒钟模拟一小时，学习设计电路，完成制作，使其作品能演示上述路灯控制开关的模拟操作。

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二、 电路仿真

2.1电路原理图

电路原理介绍：
1．白天
RG见日灯(演示时可用灯光替代），阻值很小，VRG电位很低，即CD4011的①、②脚为低电位，③脚为高电位，④脚为低电位，⑩脚为高电位，于是：
（1）CD4011的⑪脚为低电平，三极管9013截止，继电器K1的线圈无电流流过，其动接点不动作，常开点K1-2不得电，绿色发光管不亮。
（2）CD4011的⑩脚突变为高电位的同时，这意味着一正脉冲触发IC555的②脚，则IC555的③脚输出低电位，继电器K2的线圈无电流通过，红色发光管不亮，这就模拟出白天路灯不亮的情景。
2．晚上
随着傍晚天色渐渐变暗，RG失光（也可用电工黑胶布遮住RG表面进行演示），阻值变大，VRG电位升高，即CD4011的①、②脚变为高电位，③脚为低电位，④脚变为高电位，⑩脚变为低电位，于是：
（1）CD4011的⑪脚为高电平，三极管9013导通，继电器K1的线圈有电流通过，动接点动作，脱离静接点K1-1，接触静接点K1-2，绿色发光二极管得电发光（这模拟着高压汞灯被点亮）。
（2）CD4011的⑩脚变为低电位的同时，意味着一负脉冲触发IC555的②脚，U2<1/3VDD,则IC555的③脚输出高电平，则继电器K2的线圈有电流通过，K2的动接点动作，脱离静接点K2-1，接触静接点K2-2，红色发光二极管得电，发亮（这意味着高压钠灯被点亮）。
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3．后半夜
IC555的②脚获得负脉冲，红色发光二极管开始发亮的同时，IC555的放电管截止，⑦脚呈高阻抗，⑥、⑦脚上连接的充电电容器C4亦开始充电，约6秒（模拟6小时）钟后，VC4的充电电压>=2/3VDD(即8V），则IC555的③脚变为低电平，K2线圈电流切断，K2的动接点便脱离K2-2，回到K2-1，使红色发光二极管失电不亮（这就模拟着后半夜隔盏关灯）。
4．第二天清晨
此时回到了白天（演示时将黑胶布揭去，让RG见光），光敏电阻RG见光阻值变小，使VRG变为低电位，三极管9013截止，绿色发光二极管失电不亮，与此同时IC555的②脚获得正脉冲，使IC555的③脚输出低电平，K2的线圈仍无电流通过，确保了红色发光二极管失电不亮，即是白天路灯全部关闭。
2.2 电路仿真图及仿真结果分析

仿真结果分析：
开始加电压时上下两排灯都亮，过了大概6秒的时间下面那一排灯熄灭，上面一排的灯照常工作，之后调节光敏电阻Rg使它增大到一定的值，在观察到上下所有的灯都熄灭，即满足原理条件。

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三、实际焊接与功能调试
3.1实际焊接图

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3.2功能测试及故障分析
功能测试：
将电路板的正负极分别接上电源，然后用黑胶带遮住光敏电阻，调节滑动变阻器可以发现电路板上下两排灯都不亮，过了大概6秒的时间上下两排的灯也没反应，跳过继电器，用一根导线的一端接IC555的④脚，另一端接上排灯泡的正极，上排灯泡全亮，同理下排的灯泡用同样的方法也全亮，说明上部分所接的电路没有问题，同样用一根导线一端接电源的负极，另一端接灯泡的正极，灯泡都会亮，综上所述，说明电路板功能基本实现。

故障分析：
现象：将电路板接入电源后，光敏电阻遮光或不遮光，两排灯都不亮,之后用铜线短接之后遮住光敏电阻灯不亮，打开后亮；
排除故障：
1.光敏电阻用黑胶带遮光，将万能表调至电压档用红表笔放在集成块4011的1引脚，黑表笔依次放在3,4,10,11引脚发现3,10引脚为低电位，4,11引脚为高电位，这说明集成块4011没有损坏；
2.把胶带拿去，重复上面的步骤发现3,10为高电位，4,11为低电位，说明Rg没有损坏；
3.三极管的c接红表笔e接黑表笔万能表有一个很小的电压说明三极管没有问题；
4. 把黑表笔放在集成块Ne555的1引脚，把红表笔分别放在2,3,4,5,6,7,8引脚发现电压表有电压显示，说明集成块Ne555未损坏；
5.将万能表调至欧姆档，然后用红黑表笔接触发光二极管的正负极，可以看到二极管发出微弱的光，这说明发光二极管未损坏；电路故障的原因可能是限流电阻过大。换了一个较小的限流电阻后调节滑动变阻器，发现Rg遮光后，上下两排二极管都亮了，且在约6秒的时间下面的二极管熄灭而上面的二极管正常工作。
6.观察到三极管用的9012而不是9013,9012的设计原理刚好与9013相反，遮住光敏电阻时反而不亮，打开时反而亮。之后将9012三极管换成9013三极管之后再次调节光敏电阻时遮住亮，而不遮住时则不亮。

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总结
实训，就是把我们在学校所学的理论知识，运用到客观实际中去，是自己所学到的理论知识有用武之地，只学不实践，那么所学的就等于零。理论应该与时间相结合。在整个实训过程中，我感受颇深，从简单的焊接，到最后复杂的组装，使我从中了解到学习和实践是相互统一和相互依存的，少了哪一样，都不可能成功做好。课程虽然结束了，但学海无涯，知识的海洋浩瀚无边，我需要学习的还有很多。电子原件的魅力才在我的世界刚刚开始，只有继续以电子实习的感受和经验为基础，渐渐学习总结下去，才能使自己得到更多的提高对于这次实习，我获得的心得体会大致总结如下:活学活用所涉及的知识。在为期一周的实训中，通过与同学交流实训方面的问题，我得以完成这次实训，所以我深刻认识到合作的重要性；同时也少不了老师的帮助，所以我也认识到我们应当在不懂得方面上虚心请教，也应当学会不耻下问，这样能够帮助你解决一些你不知道的问题。我也在这次实训中学到了一些原件的原理，怎么按照他们的原理制作原理图，怎么按照原理图进行排版，怎样把排版好的零件进行焊接，怎样分析问题，怎样去找出问题，以及怎样去解决问题。对问题的分析处理能力有了很大的进步，由于一开始的盲目行动，我犯了很多低级的错误，比如一开始居然把元件焊在了印制板的反面，先焊了集成块等等，随着实习的进行，我深刻体会到了事前分析规划的重要性，相信这是没有进行过这种实训活动的人所体会不到的。对电子原件的错误检查有了更多的经验。我的路灯制作真的可谓命途多舛，从第一次接通电源它一点反应都没有，到最后可以根据原理进行亮和熄灭，都得通过多次的检查电子原件才得以成功，这些都帮助我获得了一些关于电子原件如何检查错误的技能。所有的这些都帮助我在下一次的实训中更好地发挥自己的实力，也帮助到我在下一次的实训中能够更快更好的去完成它。
致谢：
本次课程设计是在李耐根老师的悉心指导下完成的。老师用他那渊博的知识在这次的电路仿真和实际制作过程中帮助了我很多，这次作品的成功都离不开老师的指导和帮助。还有老师那严谨的治学态度，一丝不苟的工作作风，平易近人的性格都是我学习的榜样。在此谨向李耐根老师致以忠心的感谢和崇高的敬意。同时感谢实验室的老师，他们给我们提供了必要的实验器材，为电路板的制作提供了很大的帮助；为我们讲解了一些制作注意事项，使我们收获很多。在电路板焊接时遇到的问题，老师为我耐心地讲解，帮助很大。最后要感谢我们班上的石云和刘芳同学，因为她们在我的电路出现故障时为我提供了很多帮助，同时我们互相也学到了很多东西。在此，对她们致以真诚的谢意。

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参考文献：
《电子设计制作基础》主编 王港元 江西科学技术出版社
附录:
元器件清单
名称
型号
数量
三5集成块
Ne555
1个
电磁继电器

2个
三极管
S9013
1个
4011集成块
CD4011
1个
滑动变阻器
104
1个
电容
10uF
2个
电容
220uF
1个
电阻
2kΩ
2个
电阻
300Ω
1个
发光二极管

6个

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