简易广告彩灯电路课设

江西理工大学应用科学学院信息工程系《Protel软件应用》课程设计报告设计题目：简易广告彩灯电路专业：通信工程班级：131班学号：0807031312308070313122姓名：黄希成同组人员：黄煌指导老师：曾璐完成日期：2016.6.13指导老师评语：得分：指导教师签名：《Protel软件应用》课程设计说明书——简易广告彩灯电路目录1设计任务和性能指标............................................................................11.1设计任务..........................................................................................................11.2性能指标..........................................................................................................12设计方案与论证....................................................................................13系统硬件设计........................................................................................23.1电路原理图......................................................................................................23.2元器件清单.....................................................................................................33.3元器件功能......................................................................................................34绘制原理图和PCB................................................................................65PCB板制作、焊接与调试.....................................................................85.1PCB板制作......................................................................................................85.2元器件的焊接................................................................................................125.3系统的调试....................................................................................................127总结.......................................................................................................13致谢...........................................................................................................13参考文献...................................................................................................13《Protel软件应用》课程设计说明书——简易广告彩灯电路11设计任务和性能指标1.1设计任务以8050三极管为驱动，设计周期可调的彩灯闪烁电路。通过设计电位器，改变闪烁速度。给出彩灯闪烁周期的计算方法，选择电路元件并给出元件参数。利用protel设计硬件电路原理图和PCB图。1.2性能指标LED广告彩灯电路采用两只NPN三极管8050驱动多只LED组成。1、以8050三极管驱动放光二极管，发光二极管并联使用。2、闪烁快慢要求选择电阻和电容的参数。调节电位器R1、R2的大小，可以改变闪烁速度。计算出闪烁周期公式。3、电压过高会烧坏发光二极管。工作电压从3V开始调大，当提供的电源电压高于5V后应当串入一个2.2～27欧姆的电阻作为限流电阻，以免烧坏发光二极管。2设计方案与论证1、设计原理：这个电路由两个三极管控制亮暗，两边对称，各有一个电解电容，当一侧电容充电时，该侧的发光二极管导通发光，此时另一侧电容放电，同侧的发光二极管截止，不能发光。当放电结束后，开始充电；充电的一侧开始放电，如此反复充电放电，就产生交替闪烁的现象。调节电阻值的大小可以改变闪烁的频率。2、应该在5V后应当串入一个2.2～27欧姆的电阻作为限流电阻，以免烧坏发光二极管。彩灯闪烁的周期是：T=0.7×(R1+R3)×C2+0.7×(R2+R4)×C13、分析：当接通电源时，C1充电，同侧的发光二极管导通发光，电流一部分到Q2基极，C2此时放电，为Q2集电极供电，Q2导通，C2放电，Q1截止，所以右侧发光二极管不能导通。当C1充电完成，C2放电完成后，C1开始放电，C2充电，相反的一侧发光二极管发光，另一侧截止。如此反复快速的充电放电，实现闪烁的现象。我们都知道天底下没有两样相同的东西，电子元件也一样，所以总有一个差那么一丢丢，电流也是相当现实的东西，总会选择先选择好的元件，因此我们假设Af比As好一些，那么电流会先选择Af然后再选择As，那么Af先导通，但是，Af导通时，电流经过R1，R3在经过C1完成一个回路，那么C1就可以像手机电池一样被充电，这时有贡献电流流过电容，电容相当于短路，所以城门失火，殃及池鱼连着他的是As，意味着电流不往Q2去了，全被C1抢了，完了，被迫关断，但是Q2也不是省油的灯，他也做了同样的事情，R2，C4流过电流也会往C2去，对C2充电，相当短路，掐断Af的电流补给，Af也被迫关断，相当于同归于尽，As先挂掉，然后Af再挂，（总体来说就是电容两端的电压不《Protel软件应用》课程设计说明书——简易广告彩灯电路2能突变，）亮灭了一次以后，很明显是As先灭，所以下次他笨鸟先飞，他先复活，（Af关断的时间早于Af，所以他导通时间也早于Af，虽然他们质量有差距，但是他们的起跑点不一样），电容C1先充电，所以他先充满，那么充满后没有贡献电流通过，此时的电容相当于断路，这时C1放电，电流与充电电流相反，R1，R3，C1的电流汇聚在G点，流向Af的基极，使As先闭合，电源经过右边的LED再经过As的C2，E2极构成一个闭合回路，同样的原理，Af也会跟着闭合，但是他们俩总是是阴阳两隔，无耻的无限开外挂复活，要么As死，要么As死。就形成了交替闪烁的目的了。要能自动控制一只三极管的饱和和截止，按上一节电路的思路还需要再用一只三极管，并且两个三极管的导通和截止是相反的：一只管子导通时，另一只三极管就截止了。在这里我们也可以使用这种想法，但必须满足—个条件，当三极管处于饱和时，必须在它上面找到一个可以使另一只三极管处于截止的电压或电流，而在三极管处于截止时，也必须在它上面找到一个可以使另一只三极管处于饱和的电压或电流，这样才可以使—只三极管的饱和能促使另一只三极管截止，而另一只三板管的截止也才能反过来促使这一只三极管的导通，形成一个“雪崩”。那么三极管上有没有这样一个地方能产生这样的电压呢?有，就是它的集电极。当三极管的基极电压提高而使三极管导通后，流过集电板的电流就会增加，而这个电流同时也流过集电极电阻，使它上面消耗的电压(叫做电阻的压降)增加，而电源的电压是不变的，电阻用掉的电压增加了，三极管集电板上的电压就肯定得下降，这下降的电压不正好能用于另一只三极管的截止吗?根据这个思路，我们把一只三极管的基极接在另一只三极管的集电极上，而另一只三极管的基极也同样接在前—只三极管的集电极上，如图所示．因为一只三极管饱和而另一只三板管截止后，这个状态就被两只三极管牢牢地锁住了，这不是长明灯就是长灭灯，不是我们要的闪光灯。要闪光，必须要有电容做的延时电路，这在上一节我们就知道了，把它加入到上面的电路中就可以了。3系统硬件设计3.1电路原理图《Protel软件应用》课程设计说明书——简易广告彩灯电路33.2元器件清单3.3元器件功能3.3.1微调电阻《Protel软件应用》课程设计说明书——简易广告彩灯电路4A.电器特性阻值范围：100~2.2MΩ阻值特性：B最高使用电压：不超过50V额定功率：0.1W残留阻值：不超过标称阻值的5%，最大不超过30Ω旋转寿命：空载旋转100圈后，阻值变化最大为±15%负载寿命：加载额定功率3小时，阻值变化最大为±5%B.机械特性旋转角度：200°±20°旋转力矩：60~150g.cm止档强度：大于500g.cm机械强度：电阻片可承受1KG压力不破裂C.环境特性工作环境温度：-5℃~70℃温度特性：以70℃烤5小时，阻值变化在5%~-30%以内湿度特性：加额定功率，在40℃与90%的相对湿度环境下350h，阻值变化最大20%D.焊锡条件焊锡温度：250℃焊锡时间：2秒《Protel软件应用》课程设计说明书——简易广告彩灯电路53.3.2发光二极管发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：R=（E－UF）/IF。式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。如图3-2.图3-2发光二极管3.3.3三极管管脚识别方法：(a)判定基极。用万用表R×100或R×1k挡测量管子三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测管子为PNP型三极管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管。(b)判定三极管集电极c和发射极e。(以PNP型三极管为例)将万用表置于R×100或R×1K挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。在阻值小的一次测量中，黑表笔所接《Protel软件应用》课程设计说明书——简易广告彩灯电路6管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极。图3-1三极管4绘制原理图和PCB制作确定设计目标后，用ProtelDXP软