高亮度led控制電路設計方案

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第一章 緒 論1</p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>

2、;　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.3 本文研究的內(nèi)容2</p><p>　　第二章 LED控制電路設計方案4</p><p>　　2.1 LED光電特性4</p><p>　　2.2 LED的驅(qū)動方式6</p><p>　　2.3 電源的設計方案8</p>

3、;<p>　　2.4 時間控制的設計方案9</p><p>　　第三章 LED控制電路設計11</p><p>　　3.1 系統(tǒng)的功能11</p><p>　　3.2 LED驅(qū)動設計11</p><p>　　3.3 電源的設計12</p><p>　　3.4 時間控制的設計21<

4、;/p><p>　　3.5 總體電路設計27</p><p><b>　　第四章 總結29</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p><b>　　附 錄31</b></p><p><b>　　參考文獻

5、33</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著信息時代高新技術的飛速發(fā)展，人們對及時獲取并顯示各類信息的愿望日益強烈，由此帶動了信息傳媒的飛速發(fā)展，發(fā)光二極管（LED）顯示屏就是信息顯示的重要傳媒之一。LED顯示技術是將光電、計算機及控制等技術綜合一體的現(xiàn)代新技術。由于它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和城市照明方面應用很廣泛，因此

6、對其驅(qū)動電路的設計顯得尤為重要。</p><p>　　本文詳細的分析了LED的驅(qū)動方式，給出了LED顯示控制系統(tǒng)具體的設計方案。整個系統(tǒng)分文電源設計部分和時間控制部分。</p><p>　　電源部分采用5V直流穩(wěn)壓電源，電源設計采用了變壓、濾波、穩(wěn)壓、整流這4個部分。每個部分都有不同的選擇，選擇不同的電路達到的目的和效果也和不同，因此本文通過仿真和實際詳細分析了每個部分的功能和為什么選擇這

7、種連接方式。</p><p>　　時間控制部分主要采用了555定時器，因為其靈活、功能強大、價格便宜受到很多人的喜歡。根據(jù)外圍電路的不同連接可組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)，多穩(wěn)態(tài)觸發(fā)和多諧振蕩三種方式。本次設計主要采用多穩(wěn)態(tài)觸發(fā)方式達到定時的目的，定時部分采用二極管的亮滅來顯示。</p><p>　　總體實現(xiàn)一個定時系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以控制LED亮滅時間。</p><p>　　關鍵詞

8、：LED，電源，時間控制，定時，發(fā)光二極管顯示</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of high-tech information age, people have desire in acquiring and displaying all types of informa

9、tion timely strong , thus driving the rapid development of information media, light-emitting diode (LED) display is one of the important display information media. LED display technology is integrated optical-electronic,

10、 computer and control technologies as a modern technology. As its applications is very wide in industry, agriculture, medicine, and urban lighting. So the d</p><p>　　This paper analyses LED driving mode deta

11、iled, give the special design scheme in LED display control system. The whole system is divided in power design section and time control section. Part of the overall system power supply design dime and time control secti

12、on. </p><p>　　The power section adopt 5V DC regulated power supply and power design is made of four part such as transforming, filtering, voltage regulating and  commutation. Every part has different ch

13、oice and different choice in circuit get different object and effect. So this paper analyses detailed in function with every part and the reason of choosing this link mode through circuit simulation and actul.</p>

14、<p>　　The 555 timer is the main part of time control, Owe to its flexible, powerful, inexpensive that many people like. According to the various peripheral circuits connected to the monostable trigger component, mu

15、lti-trigger and multi-harmonic steady-state oscillation in three ways. This design is main adopt multi-steady trigger to get the purpose of timing, the part of timing adopt LED bright or not to display.</p><p&

16、gt;　　The whole design get the realization of an timing system and this system can control the time for LED bright or not.</p><p>　　Keywords: LED ,power supply, time control, timing, LED display</p>&l

17、t;p><b>　　1 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　如今全世界對LED研究已經(jīng)很成熟了，為什么科學家發(fā)明了LED這種光源呢？LED相比于熱光源有很多優(yōu)點：體積小、耗電量低、使用壽命長、高亮度、低熱量、環(huán)保、堅固耐用、多變幻、高新尖。</p><p>　　在

18、城市工業(yè)中，城市夜景照明追求的不是亮度，而是藝術的創(chuàng)意設計，小功率的LED產(chǎn)品應該能夠找到他的用武之地。LED發(fā)光角度小，方向性強，可作局部重點照明。問題是要給設計師提供有足夠大的選擇范圍，外觀上也應有美觀的要求?？梢钥隙ǖ卣f，LED將會在未來引領照明的時尚與新潮。</p><p>　　在設施農(nóng)業(yè)中,通常所采用的人工光源是熒光燈與高壓鈉燈。近年來，隨著光電技術的發(fā)展,發(fā)光二極管(LED)的亮度與效率也大幅度提高,

19、使得這種光源在設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用變?yōu)榭尚?，尤其對封閉可調(diào)控的設施農(nóng)業(yè)環(huán)境 (如植物工廠，組織培養(yǎng)室、植物生長箱等) 是一種非常合適的人工光源.為此,主要介紹了LED在設施農(nóng)業(yè)中的應用及發(fā)展趨勢[1]。</p><p>　　市景觀照明追求的不是亮度，而是藝術的創(chuàng)意設計，LED產(chǎn)品應該能夠找到它的用武之地。發(fā)光角度小的LED方向性強，可作局部重點照明；在封裝材料中添入散射劑可以實現(xiàn)175度的發(fā)光角適合較大范圍內(nèi)的照

20、明，問題是目前城市夜景照明中建設單位過于追求高亮度難以給設計師提供足夠大的選擇范圍，目前在城市夜景照明工程中常用的LED光源主要有：線性發(fā)光燈具、裝飾草坪燈、景觀燈、球泡、水下燈、地面燈具：地埋燈、發(fā)光地磚、石燈、利用太陽能電池作為能源的LED燈具[2]。</p><p>　　國際上LED的醫(yī)學應用研究工作從20世紀90年代開始，1993年美國太空總署（NASA）首先提出LED生物醫(yī)學應用研究。其研究內(nèi)容包括：利

21、用LED照射舒緩宇航員運動疲勞、處理傷口，用于腫瘤的光動力治療和消除皮膚炎癥、潰瘍，促進創(chuàng)傷愈合以及面部嫩膚、除皺、除斑，治療座瘡等等。相繼推出LED醫(yī)療應用成果的還有以色列和英國。通過大量臨床實踐，各國生物醫(yī)學界專家一致認為LED醫(yī)療器械是目前最能替代He-Ne激光器進行光療的器械，在醫(yī)學應用領域有著極其廣泛的開發(fā)前景[3]。</p><p>　　故LED電路的設計顯得尤為重要，沒有驅(qū)動LED永遠發(fā)不了光。每個

22、廠家所用LED都是一樣的，不同之處在于驅(qū)動電路的不同，好的驅(qū)動電路能使其工作時間更長，發(fā)揮更多的作用，節(jié)約更多的能源，LED相比于普通的白熾燈所用電量更少，但能發(fā)出同樣的光芒，使用年限也更長，正因為有各種高性能高質(zhì)量的電路使得LED能發(fā)揮其歷史性的作用，來為我們照福，為國家照福，為人類照福。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　1.2.1 國外LE

23、D電路發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　半導體照明技術的開發(fā)研究引起了全球研究機構和企業(yè)的重視。國外共有近200家公司參與GaN器件、材料和設備的開發(fā)，近300所大學和研究所參與GaN的研發(fā)。目前，功率型白光LED光視效能（發(fā)光效率）已經(jīng)達到100 lm/W，研究水平達到160 lm/W。經(jīng)過技術發(fā)展和市場競爭，世界主要LED廠商已經(jīng)形成各自的技術特色。日本日亞化學處于全球技術領先水平，壟斷高端白色、藍、綠色LED的

24、市場，豐田合成在白光LED及車燈照明技術開發(fā)據(jù)國際前端；美國Cree的碳化硅襯底生長GaN外延片國際領先，傳統(tǒng)照明巨頭Philips絕對控股的美國Lumileds功率型白光LED國際領先；傳統(tǒng)照明巨頭Osram歐司朗控股的德國歐司朗光電半導體功率型LED封裝和車用LED燈具開發(fā)國際領先[4]。</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)LED電路發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　國內(nèi)的外延片生長技

25、術主要源于美國、基本上是進口美國的有機金屬化學氣相沉淀（MOCVD）裝備，這些裝備在美國就不是一流的裝備，在整個LED產(chǎn)業(yè)外延片的生長、芯片、芯片封裝3個環(huán)節(jié)中，外延片生長投資要占到70%，外延片成本要占到封裝成成品的70%，同時外延片生長技術的人才全世界都缺乏，簡單的說，外延片的水平?jīng)Q定了整個LED產(chǎn)業(yè)水平，國內(nèi)近幾年也陸續(xù)引進了50多臺MOCVD裝備，均處理大生產(chǎn)工藝摸索階段，一旦工藝成熟，則會上10倍地增大裝備數(shù)量形成規(guī)模生產(chǎn)，市

26、場需求巨大。</p><p>　　國家“863”計劃和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金及時支持了國產(chǎn)外延設備如液相外延爐和MOCVD設備的研發(fā)（中科院半導體所、中電科技集團公司第四十八所），通過整機消化吸收，關鍵技術再創(chuàng)新等措施，填補了國內(nèi)空白，使長期制約我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的裝備瓶頸得以突破?！‰S著國家照明工程的起步，國內(nèi)LED芯片設備的巨大需求再次引起了國外半導體設備生產(chǎn)商的積極響應，他們?nèi)找嬷匾曋袊@個巨大的市場，但是，這里

27、面也存在著一個隱憂，國外芯片設備高昂的價格，相對制約了國內(nèi)企業(yè)的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，也消耗了國家大量寶貴的外匯。同樣也擠占了國內(nèi)設備生產(chǎn)商的發(fā)展空間。 </p><p><b>　　本文研究的內(nèi)容</b></p><p>　　論文在查閱了大量有關文獻的基礎上，詳細的分析了LED光源特性和LED的驅(qū)動方式，給出了LED顯示控制系統(tǒng)具體的設計方案。整個系統(tǒng)分為電源部分和時

28、間控制部分。</p><p><b>　　LED光源特性</b></p><p>　　了解LED光源特性及種類，不同種類LED應用于不同的場合。因為其發(fā)光效率高、耗電少、使用壽命長、安全可靠性強、環(huán)保。所以在惡劣的場合應使用壽命長、精度要求不需太高的LED發(fā)光管。在實驗室或者精密測量的場合應使用精度高、電氣特性好的LED發(fā)光管。同時按照材料的不同LED的種類也很多，有

29、單管、七段數(shù)碼管、LED顯示屏等等。可根據(jù)不同的要求選用不同的LED。</p><p><b>　　LED驅(qū)動方式</b></p><p>　　了解LED的四種驅(qū)動方式直流驅(qū)動、恒流驅(qū)動、脈沖驅(qū)動和掃描驅(qū)動。并知道每種方式應用于什么場合。</p><p>　　1.3.3 LED電源部分</p><p>　　電源部分采用

30、5V直流穩(wěn)壓電源。由于該電源主要由變壓、濾波、穩(wěn)壓、整流這4部分組成。所以本文電源部分主要從這4部分入手，每部分都有不同的選擇，主要通過仿真觀看波形來最終選擇合適的電路。選擇該電源的主要原因是簡單而且很實用，畢竟提供LED發(fā)光不需要太高的電壓和電流，而且這次設計所用的是單管LED，因此對電源的要求很低。</p><p>　　1.3.4 時間控制部分</p><p>　　時間控制部分主要采

31、用555定時器。該芯片比較器靈敏度高、輸出驅(qū)動電流大、功能靈活，因此在電子電路中獲得廣泛應用。555時基電路可用作：脈沖發(fā)生器、方波發(fā)生器、單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、自由振蕩器、內(nèi)振蕩器、定時電路、延時電路、脈沖調(diào)制電路、儀器儀表的各種控制電路。</p><p>　　在本次設計中僅用到其定時的功能，來控制LED發(fā)光管的亮滅時間。該定時電路在日常生活中很常見，如電飯煲、空調(diào)等家用電器需要定時開關的。所以非

32、常實用。第二章 LED控制電路總體方案</p><p><b>　　LED光電特性</b></p><p>　　LED器件的發(fā)光原理</p><p>　　發(fā)光二極管，是一種把電能變成光能的特種器件，當電流通過它的時候，產(chǎn)生可視的光。當在PN結上加以正向電壓之后，P區(qū)的空穴注入至N區(qū)，N區(qū)的電子注入至P區(qū)，LED顯示屏接口電路設計相互注入的電子

33、與空穴相遇后即產(chǎn)生復合，這些少數(shù)載流子在注入和復合中產(chǎn)生輻射而發(fā)光。利用這個特性來實現(xiàn)發(fā)光[8]。如圖2-1所示。通過電流的表達式見(2-1)式：</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　其中V代表二級管兩端的電壓，R代表限流電阻，I代表通過的電流。</p><p><b>　　LED光源特點</b&

34、gt;</p><p>　　(1)電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。</p><p>　　(2)效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80%。</p><p>　　(3)適用性：很小，每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境。

35、</p><p>　　(4)穩(wěn)定性：10萬小時，光衰為初始的50%。</p><p>　　(5)響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級。</p><p>　　(6)對環(huán)境污染：無有害金屬汞。</p><p>　　(7)顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學修飾方法，調(diào)整材料的能帶結構和帶隙，實現(xiàn)紅黃綠蘭橙多

36、色發(fā)光。如小電流時為紅色的LED，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬S色，最后為綠色。</p><p>　　(8)價格：LED的價格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只LED的價格就可以與一只白熾燈的價格相當，而通常每組信號燈需由上300～500只二極管構成。</p><p>　　2.1.3 LED的分類</p><p>　　我們所說的LED知識一個概括的名詞，其實隨著L

37、ED在60年代進出商業(yè)后，經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)發(fā)展了很多很多種類，其主流的大類有[5]：</p><p>　　(1) LED（Light emitting diode）</p><p>　　我們有叫它LAMP LED產(chǎn)品的、有叫它P2產(chǎn)品的、也有叫它插件LED的，不管怎么樣只要是直插式的都歸與一種。而LED種類里面還有很多種類：</p><p>　　1)按膠體形狀分

38、：3mm、4mm、5mm、8mm、10mm、12mm、方形、橢圓形、墓碑形、還有一些特殊形狀等等。</p><p>　　2)按膠體顏色分：無色透明、有色透明、有色散射、無色散射等。</p><p>　　3)按顏色分：紅色（red）、橙色（orange）、黃色（yellow）、黃綠色（green yellow）、綠色 （green）、 藍綠色（blue green）、藍色（blue)、紫色（

39、pink）、紫外線（uv）、白色（white）、紅外線等等。</p><p>　　(2)SMD（Suface mount device）</p><p>　　表面貼裝二極管或表面貼裝元器件都是他的叫法，這個里面也有多中類別：</p><p>　　1)按形狀大小分：0603、0805、1210、5060、1010等等，一般smd都是菱形的，所以其叫法都是根據(jù)長*寬的尺

40、寸來叫，行業(yè)善用的都是英寸，不是毫米，也有用毫米叫的，不如1608（1.6*0.8mm)等。</p><p>　　2)發(fā)光顏色和膠體的種類和LED產(chǎn)品一樣，只是產(chǎn)品的形狀發(fā)生了很大的變化。 </p><p>　　(3)食人魚（Flux led）</p><p>　　這個是因LED的發(fā)光效率不能滿足汽車使用其要求，所以就開發(fā)了這個產(chǎn)品，是小功率產(chǎn)品，其驅(qū)動電流一般

41、在50MA、一般LED用的20MA，最高電流可以達到70mA，就是因為其散熱比較好，一般用在汽車后尾燈。</p><p>　　他的分類也是按膠體形狀不同分的：3mm、5mm平頭的，還有，還有根據(jù)頂部的珠子不同滿足不同客戶角度的要求等等。你像30、50、70、120度等等。</p><p>　　(4)大功率（power led）</p><p>　　這個大家應該都比較

42、熟悉了，現(xiàn)在是這個行業(yè)炒的最熱火的。都爭先恐后的還取代現(xiàn)有照明的產(chǎn)品。不知道的看看圖片是什么樣子的：</p><p>　　1)按功率分：1w、3w、5w、等等。 </p><p>　　2)按頂部發(fā)光透鏡分:平頭、聚光、酒杯形狀等。</p><p>　　3)按工藝還有鋁基板的和防luminous的。</p><p>　　(5)數(shù)碼管（Displ

43、ay）</p><p>　　這個大家是最早用在來做顯示屏和數(shù)碼顯示用的。</p><p>　　1)按外形分：1位、2位、3位、4位等等。</p><p>　　2)表面顏色：灰面黑膠的、也有黑面白膠的等等。</p><p>　　3)極性：共陰、共陽。</p><p>　　4)顏色也和LED一樣可以做很多種類。</p

44、><p>　　(6)點陣（LED Dot Matrix）</p><p>　　從LED器件的發(fā)光機理可以知道，當向LED器件加正向電壓時流過器件的正向電流使其發(fā)光。因此LED的驅(qū)動就是要使它的PN結處于正偏置，同時為了控制它的發(fā)光強度，還要解決正向電流的調(diào)節(jié)問題。具體的驅(qū)動方式有直流驅(qū)動、恒流驅(qū)動、脈沖驅(qū)動和掃描驅(qū)動等，本論文LED器件的驅(qū)動方式為直流驅(qū)動方式【6】。</p>&

45、lt;p>　　2.2 LED的驅(qū)動方式</p><p>　　2.2.1 直流驅(qū)動</p><p>　　直流驅(qū)動是最簡單的驅(qū)動方法，由滑阻R2與發(fā)光二極管LED串聯(lián)以后連接到電源Vcc上，R1為限流電阻。如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 LED的直流驅(qū)動</p><p>　　連接時令LED的陰極接電源的負極方向，陽極接正

46、極方向。只要保證LED處于正偏置，發(fā)光二極管與電阻的位置是可以互換的。直流驅(qū)動時，LED的工作點由電源電壓k、串聯(lián)電阻R和LED器件的伏特性共同決定。對應于工作點的電壓電流分別為vf和I，。改變R2的值，可以調(diào)解I的值，從而調(diào)節(jié)LED的發(fā)光強度。如圖2-3所示: </p><p>　　圖2-3 LED特性曲線</p><p>　　直流驅(qū)動方式適合于LED器件比較少、發(fā)光強度恒定的情況，例如

47、目前有的公交車上用于固定顯示“XX”字樣的顯示器上，就可以用這種驅(qū)動方式。一方面它顯示的字數(shù)很少，另一方面它的顯示內(nèi)容固定不變。因此只要在需要顯示字樣的筆畫上排列LED發(fā)光燈就可以了。這樣一塊屏上大約有100只管子。采用直流驅(qū)動可以簡化電路，降低造價。</p><p>　　2.2.2 恒流驅(qū)動</p><p>　　由于LED器件的正向特性比較陡，加上器件的分散性，使得在同樣電影電壓和同樣

48、的限流電阻的情況下，各器件的正向電流并不相同，引起發(fā)光強度的差異。如果能夠?qū)ED正向電流直接進行驅(qū)動，只要恒流值相同，發(fā)光強度就比較接近(同樣存在著法光強度與正向電流之間各個器件的分散性，但是這種分散性沒有伏安特性那么陡，所以影響也就小得多)。晶體管輸出特性具有恒流性質(zhì)。如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 LED恒流驅(qū)動</p><p>　　2.2.3 脈沖驅(qū)動</p

49、><p>　　脈沖驅(qū)動方式主要利用人眼視覺暫留現(xiàn)象驅(qū)動LED發(fā)光，利用該方式驅(qū)動LED可以通過改變驅(qū)動頻率從而達到改變LED發(fā)光時間以及亮度。</p><p>　　2.2.4 掃描驅(qū)動</p><p>　　掃描驅(qū)動通過數(shù)字邏輯電路，使若干LED器件輪流導通，用以節(jié)省控制驅(qū)動電路。如圖2-5所示。</p><p>　　圖2-5 LED掃描驅(qū)動&l

50、t;/p><p>　　LED顯示屏是將發(fā)光燈按行按列布置的，驅(qū)動時也就按行按列驅(qū)動。在掃描驅(qū)動方式下可以按行掃描，按列控制：也可以按列掃描，按行控制。掃描就是指依次循環(huán)接通整行的LED器件，某一列的LED器件是否應該點亮，由列控制電路來負責。</p><p>　　依據(jù)上述分析，本文由于控制一個發(fā)光二極管，故只用直流驅(qū)動，既簡單又實用，所用元器件少。也可以用滑動變阻器代替定值電阻來調(diào)節(jié)LED的亮

51、度。</p><p>　　2.3 電源的設計方案</p><p>　　2.3.1 開關電源</p><p>　　開關電源主要采用開關式穩(wěn)壓電路，電路中的調(diào)整管工作在開關狀態(tài)，即調(diào)整管主要工作在飽和導通和截止兩種狀態(tài)。由于管子飽和導通時管壓降和截止時管子的電流都很小，管耗主要發(fā)生在狀態(tài)開于關的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中，電源效率可提高到75%～95%。由于省去了電源變變壓器和

52、調(diào)整管的散熱裝置，所以其體積小、重量輕。它的主要缺點是輸出電壓中所含紋波較大，對電子裝備的干擾較大，而且電路比較復雜，對元器件要求較高。但由于工藝已經(jīng)成熟，而優(yōu)點又突出，已成為宇航、計算機、通信、家用電器和功率較大的電子設備中電源的主流，應用日趨廣泛【7】。</p><p>　　2.3.2 線性電源</p><p>　　線性電源主要采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路，由于調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，因此

53、在負載電流較大時，調(diào)整管的集電極損耗先當大，電源效率較低，一般為40%～60%，有時還要配備龐大的散熱裝置。但其電路結構簡單，輸出電壓中所含紋波較小，所以廣泛應用于小信號、小功率電路中。</p><p>　　2.3.3 比較與選取</p><p>　　從上面對兩種電源的分析并結合本次設計的要求，決定選用線性電源。理由如下：</p><p><b>　　(

54、1)輸出電壓方面</b></p><p>　　開關電源輸出電壓紋波較大，線性電源較小。而本次設計是對LED和555提供電源，這些小型的器件對電壓的穩(wěn)定性要求較高，故選擇線性電源。</p><p><b>　　(2)電路整體方面</b></p><p>　　開關電源整體電路復雜，對元器件要求高，線性電源則相反。根據(jù)本次設計屬于簡單的定

55、時電路。電路相對簡單，故選取線性電源。</p><p>　　(3)電源轉(zhuǎn)換效率方面</p><p>　　開關電源轉(zhuǎn)換效率高，功耗小，線性電源轉(zhuǎn)換效率低，功耗高。但是由于LED的特性可知，其需要的電流很低，所以也不需要大功率的電源，線性電源足以。</p><p>　　所以綜上所述，選擇線性電源。在設計過程中困難在于變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓這4個部分的選取和鏈接以及完成后

56、對電路的仿真。</p><p>　　2.4 時間控制的設計方案</p><p>　　2.4.1 用555定時器組成的施密特觸發(fā)器</p><p>　　其功能主要是將輸入任何波形轉(zhuǎn)變?yōu)榫匦尾?，由正、負閾值電壓決定高低電平?？捎糜跒V波電路，濾除噪聲等等干擾。</p><p>　　2.4.2 用555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p>

57、;<p>　　其功能是用作失落脈沖檢測，或?qū)﹄姍C轉(zhuǎn)速或人體的心律進行監(jiān)視，如果轉(zhuǎn)速不穩(wěn)或人體的心律不齊時，輸出低電平可用作報警信號。</p><p>　　如果將單穩(wěn)態(tài)電路的電壓控制端加入一個變化的電壓，當控制電壓升高時，電路的閾值電壓升高，輸出的脈沖寬度隨之增加；而當控制電壓降低時，電路的閾值電壓也降低，單穩(wěn)的輸出脈寬則隨之減小。如果加入的控制電壓是三角波，則在單穩(wěn)的輸出端便可得到一串隨控制電壓變化

58、的脈寬調(diào)制波形?？捎迷撾娐纷鳛槎〞r電路【8】。</p><p>　　2.4.3 用555定時器組成的多諧振蕩器</p><p>　　其功能是產(chǎn)生多諧振蕩，每隔一段時間就有電平觸發(fā)，其占空比是根據(jù)外圍RC元件的參數(shù)決定的，時間主要由電容的沖放電時間決定。因此改變RC的參數(shù)就可以改變觸發(fā)時間。如果將電阻用滑動變阻器代替，則可實現(xiàn)頻率可調(diào)的驅(qū)動電路。</p><p>　

59、　綜上所述，結合本次設計要求應當選擇555定時器組成的多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。其優(yōu)點在于比較器的靈敏度高、輸出驅(qū)動電流大、功能活，在電子電路中獲得廣泛應用。但是選擇該電路存在一個問題，就是定時時間不能太長，而且時間精度不高。不適于那些精密儀器的定時。當然，可以將做好后的電路通過精密的儀器測量其定時時間，也就是測量其觸發(fā)電平時間間隔。也可以用示波器觀看輸出波形來計算時間。</p><p>　　第三章 LED控制電

60、路設計</p><p><b>　　系統(tǒng)的功能</b></p><p>　　系統(tǒng)的總體結構如圖3-1所示，在該系統(tǒng)中以5V直流穩(wěn)壓電源為各器件提供電源，采用555定時器定時功能和波形產(chǎn)生功能驅(qū)動LED發(fā)光。該系統(tǒng)可控制LED發(fā)光時間及頻率，達到定時預報的功能。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)總體結構圖</p><p>

61、;<b>　　LED驅(qū)動設計</b></p><p>　　3.2.1 LED脈沖驅(qū)動</p><p>　　脈沖驅(qū)動方式，采用向LED器件重復通斷供電的方法使之點燃．就是利用人眼的視覺暫留特性，采用這種方式時應該注意兩個問題：脈沖電流幅值的確定和重復頗率的選擇。首先，要想獲得與直流驅(qū)動方式相當?shù)陌l(fā)光強度的話，脈沖驅(qū)動電流的平均值Ia就應該與直流驅(qū)動的電流值相同。如圖3

62、-2所示，平均電流Ia是瞬時電流i的時間積分，對于矩形波來說，其表達式如(3-1)式所示：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　其中Ia代表買中電流的平均值。</p><p>　　圖3-2 LED的脈沖驅(qū)動</p><p>　　脈沖驅(qū)動時，脈沖電流的幅值應該比直流驅(qū)動電流大。其次是脈沖重復

63、頻率的問題，通過視覺暫留特性的分析，己經(jīng)知道脈沖重復頻率必須高于24Hz，否則會產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。脈沖驅(qū)動的主要應用有兩個方面掃描驅(qū)動和占空比驅(qū)動。</p><p>　　3.3 電源的設計</p><p>　　線性電源（5V直流穩(wěn)壓電源）由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路等四部分組成。其流程圖如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 5V直流穩(wěn)壓電源流程圖<

64、;/p><p>　　3.3.1 電源變壓器</p><p>　　圖3-4所示是一種簡單的電源變壓器降壓電路。電路中S1是電源開關，T1是電源變壓器，VD1是整流二極管。從T1一次繞組輸入的是220V交流市電，二次繞組輸出的是電壓較低的交流電壓，這一電壓加到VD1正極。</p><p><b>　　(1)電路分析</b></p>&l

65、t;p>　　這一電源變壓器降壓電路的工作原理是：在開關S1閉合時，220V交流市電經(jīng)S1（圖中未閉合）加到電源變壓器T1的一次繞組兩端，江流電流經(jīng)T1一次繞組的上端流入，從一次繞組的下端流出。在T1一次繞組流有交流電流時，T1二次繞組兩端輸出一個較低的交流電壓。這樣，T1將220V交流市電電壓降到合適的低電壓。電路中的電源變壓器T1只有一組二次繞組，所以T1輸出一個交流電壓，這一電壓直接加到整流二極管VD1上。如圖3-4所示。&l

66、t;/p><p>　　(2)電路中的電源變壓器有幾組二次繞組，關系到這一電路能輸出幾組交流低電壓，也關系到對電源電路工作原理的進一步分析（分析整流電路等）。上面的電源變壓器降壓電路中T1只有二次繞組，所以是最簡單的電源變壓器降壓電路。其輸出波形如圖3-5所示。</p><p>　　圖3.4 電源變壓器降壓電路</p><p>　　圖3.5 變壓后的波形</p>

67、;<p>　　3.3.2 整流電路</p><p>　　整流電路的任務是將交流電變換成直流電。完成這一任務主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管是構成整流電路的關鍵元件。在小功率（1KW以下）整流電路中，常見的幾種整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路。本文主要研究單相橋式整流電路。以下分析整流電路時，二極管用理想模型來處理，即正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。</p>&

68、lt;p><b>　　(1)工作原理</b></p><p>　　電路如圖3-4所示，圖中R1是要求直流供電的負載電阻，四只整流二極管D1-D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。通過負載R1的電流i1以及電壓vl的波形如圖3-6所示。顯然它們都是單方向的全波脈動波形。</p><p>　　圖3-6 輸入輸出仿真波形圖</p><p>

69、　　(2)負載上的直流電壓VL和直流電流IL的計算</p><p>　　用傅立葉級數(shù)對圖3.7中vL的波形進行分解后可得</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中恒定分量即為負載電壓的平均值，因此有</p><p><b>　?。?-3）</b></p>

70、<p><b>　　直流電流為</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　由式(3-2)看出，最低次諧波分量的幅值為，角頻率為電源頻率的兩倍，即2w。其他交流分量的角頻率為4w、6w…偶次諧波分量。這些諧波分量總稱為紋波，它疊加于直流分量上。常用紋波系數(shù)Kr來表示直流輸出電壓中相對紋波電壓的大小，即&

71、lt;/p><p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　式中VLr為諧波電壓總的有效值，他表示為</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中VL2,VL4為二次，四次諧波的有效值。由式(3-3)和式(3-5)得出橋式整流電路的紋波系數(shù)。由于vL中存在一定的紋

72、波，故需用濾波電路來濾除紋波電壓。</p><p>　　(3)整流元件參數(shù)的計算</p><p>　　在橋式整流電路中，二極管是兩兩輪流導通的，所以流經(jīng)每個二極管的平均電流為</p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　一般電網(wǎng)電壓波動范圍為±10%.實際上選用的二極管的最大整流電流ID

73、M和最高反向電壓VRM應留有大于10%的余量。</p><p>　　橋式整流電路的特點是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時因電源變壓器在正、負半周內(nèi)都有電流供給負載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。因此這種電路在半導體整流電路中得到了頗為廣泛的應用。</p><p>　　3.3.3 濾波電路</p><p>　　濾波電路用于濾去整流

74、輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或在整流電路輸出端與負載間串聯(lián)電感器L，以及由電容、電感組合而成的各種復式濾波電路。常用的結構如圖3-7所示。</p><p><b>　　（a）C形濾波電路</b></p><p>　?。╞）倒L形濾波電路</p><p><b>　　(c)∏形濾波電路</b

75、></p><p>　　圖3-7 濾波電路的基本形式</p><p>　　由于電抗元件在電路中有儲能作用，并聯(lián)的電容器C在電源供給的電壓升高時，能把部分能量存儲起來，而當電源電壓降低時，就把電場能量釋放出來，使負載電壓比較平滑，即電容C具有平波的作用；與負載串聯(lián)的電感L，當電源供給的電流增加（由電源電壓增加引起）時，它把能量儲存起來，而當電流減小時，又把磁場能量釋放出來，使負載電流比

76、較平滑，即電感L也有平波作用。</p><p>　　濾波電路的形式很多，為了掌握它的分析規(guī)律，把它分為電容輸入式和電感輸入式。前一種濾波電路多用于小功率電源中，而后一種濾波電路多用于較大功率電源中（而且當電流很大時僅用一電感器與負載串聯(lián)）。本設計重點分析小功率整流電源中應用較多的電容濾波電路，然后再簡要介紹其他形式的濾波電路。</p><p><b>　　(1)電容濾波電路<

77、;/b></p><p>　　圖3-8所示為單相橋式整流、電容濾波電路。在分析電容濾波時，要特別注意電容器兩端電壓vc對整流元件導電的影響，整流元件只有受正向電壓作用時才導通，否則便截止。</p><p>　　圖3-8 電容濾波電路</p><p>　　負載RL未接入（開關S斷開）時的情況：設電容器兩端初始電壓為零，接入交流電源后，當v2為正半周時，v2通過D

78、1、D3向電容器C充電；v2為負半周時，經(jīng)D2、D4向電容器C充電；充電時間常數(shù)為</p><p><b>　　(3-8)</b></p><p>　　式中Rint包括變壓器二次繞組的直流電阻和二極管D的正向電阻。由于Rint一般很小，電容器很快就充電到交流電壓v2的最大值，輸出為一個恒定的直流電壓。</p><p>　　接入負載RL(開關S合

79、上)的情況：設變壓器二次電壓v2從0開始上升（即正半周開始）時接入負載RL，由于電容器在負載未接入前充了電，故剛接入負載時V2<VC,二極管受反向電壓作用而截止，電容器C經(jīng)RL放電，放電的時間常數(shù)為</p><p><b>　　(3-9)</b></p><p>　　因一般較大，故電容兩端的電壓vc按指數(shù)規(guī)律慢慢下降。其輸出電壓vL=vc。與此同時，交流電壓v2

80、按正弦規(guī)律上升。當v2>vc，二極管D1、D3受正向電壓作用而導通，此時v2經(jīng)二極管D1、D3一方面向負載RL提供電流，另一方面向電容器C充電。然后，v2又按正弦規(guī)律下降。當v2< vc時，二極管受反向電壓作用而截止，電容器C又經(jīng)RL放電，vc下降，電容器C如此周而復始地進行充放電，負載上便得到一近似鋸齒波的電壓v2=vc，使負載電壓的波動大為減小。</p><p>　　由以上分析可知，電容濾波電路有

81、如下特點：</p><p>　　1)二極管的導電角，流過二極管的瞬時電流很大。電流的有效值和平均值的關系與波形有關，在平均值相同的情況下，波形越尖，有效值越大。在純電阻負載時，變壓器二次電流的有效值</p><p><b>　　(3-10)</b></p><p>　　2)負載平均電壓VL升高，紋波（交流成分）減小，且R;LC越大，電容放電速率

82、越慢，則負載電壓中紋波成分越小，負載平均電壓越高。</p><p>　　為了得到平滑的負載電壓，一般取 </p><p><b>　　(3-11)</b></p><p>　　式中T為電源交流電壓的周期。</p><p>　　3)負載直流電壓隨負載電流增加（RL減?。┒鴾p小。VL隨IL的變化關系稱為輸出特性。在整流電路

83、內(nèi)阻不太大和放電時間常數(shù)滿足式(3-12)的關系時，電容濾波電路的負載電壓VL與v2的關系約為</p><p><b>　　(3-12)</b></p><p>　　總之，電容濾波電路簡單，負載直流電壓VL較高，紋波也較小，它的缺點是輸出特性較差，故適用于負載電壓較高，負載變動不大的場合。濾波后的波形如圖3-9所示。由圖可看出波動大小由RC決定，RC越大波動越小，RC

84、越小波動越大。</p><p>　　圖3-9 濾波后仿真波形圖</p><p>　　3.3.4 穩(wěn)壓電路</p><p>　　(1)穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標</p><p>　　穩(wěn)壓電源的技術指標分為兩種：一種是特性指標，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)、電

85、壓調(diào)整率、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等。這些質(zhì)量指標的含義，可簡述如下[10]：</p><p>　　由于輸出直流電壓的Vo隨輸入直流電壓Vi、輸出電流Io和環(huán)境溫度T的變動而變動，即輸出電壓Vo=f(Vi,IO,T),因而輸出電壓變化量的一般式可表示為</p><p><b>　　(3-13)</b></p><p>　　式中的三個系數(shù)分別

86、定義如下：</p><p><b>　　1)輸入調(diào)整函數(shù)</b></p><p><b>　　(3-14)</b></p><p>　　KV反映了輸入電壓波動對輸出電壓的影響，實用上常用輸入電壓變化時引起輸出電壓的相對變化來表示，稱為電壓調(diào)整率。</p><p><b>　　2)輸出電阻&

87、lt;/b></p><p>　　RO反映負載電流IO變化對VO的影響。有時也用電流調(diào)整率來表示。</p><p><b>　　3)溫度系數(shù)</b></p><p>　　溫度系數(shù)愈小，輸出電壓愈穩(wěn)定，它們的具體數(shù)值與電路形式和電路參數(shù)有關。</p><p><b>　　4)紋波抑制比</b>&

88、lt;/p><p>　　紋波電壓是指穩(wěn)壓電路輸出端交流分量的有效值，它表示輸出電壓的微小波動。常用紋波抑制比RR表示：</p><p><b>　　(3-15)</b></p><p>　　式中VIP-P和VOP-P分別表示輸入紋波電壓峰-峰值和輸出紋波電壓的峰-峰值。</p><p>　　(2)串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路</

89、p><p>　　1)電路組成和穩(wěn)壓原理</p><p>　　圖3-10是串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的一般結構圖，圖中V1是整流濾波電路的輸出電壓，Q1為調(diào)整管，A為比較放大電路，VREF為基準電壓，它由穩(wěn)壓管D1與限流電阻R串聯(lián)所構成的簡單穩(wěn)壓電路獲得，R2、R3和R5組成反饋網(wǎng)絡，是用來反映輸出電壓表華的取樣環(huán)節(jié)。</p><p>　　圖3-10 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路結構圖&l

90、t;/p><p>　　這種穩(wěn)壓電路的主回路是起調(diào)整作用的BJT與負載串聯(lián)，故稱為串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。輸出電壓的變化量由反饋網(wǎng)絡取樣經(jīng)比較放大電路放大后去控制調(diào)整管T的CE極間電壓降，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。</p><p>　　從反饋放大電路的角度來看，這種電路屬于電壓串聯(lián)反饋電路調(diào)整管T連接成電壓跟隨器。。調(diào)整管T的調(diào)整作用時依靠VF和VREF之間的偏差來實現(xiàn)的，必須有偏差才能調(diào)整。所以V0

91、不可能達到絕對穩(wěn)定，只能是基本穩(wěn)定。所以圖3.10所示系統(tǒng)是一個閉環(huán)有差自動調(diào)整系統(tǒng)。</p><p>　　2)輸出電壓及調(diào)節(jié)范圍</p><p>　　基準電壓VREF、調(diào)整管T和A組成同相放大電路，輸出電壓</p><p><b>　　(3-16)</b></p><p>　　輸出電壓V0與基準電壓VREF近似成正比，

92、反饋系數(shù)FV成正比。當VREF及FV一定時，V0也就確定了，因此它是設計穩(wěn)壓電路的基本關系式。</p><p>　　輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍：</p><p>　　R3動端在最上端時，輸出電壓最小</p><p><b>　　(3-17)</b></p><p>　　R3動端在最下端時，輸出電壓最大</p>&l

93、t;p><b>　　(3-18)</b></p><p>　　(3)三端集成穩(wěn)壓器</p><p>　　目前，電子設備中常使用輸出電壓固定的集成穩(wěn)壓器。由于它只有輸入、輸出和公共引出端，故稱之為三端穩(wěn)壓器。其由啟動電路、基準電壓電路、取樣比較放大電路和調(diào)整電路組成。如果在外圍添加可變電阻則可改變其穩(wěn)壓值。其電路如圖3-11所示。</p><p

94、>　　圖3-11 電壓可調(diào)三端集成穩(wěn)壓器</p><p>　　圖3-12 穩(wěn)壓后仿真波形圖</p><p>　　3.3.5 電源總體設計</p><p>　　將前述四種電路連接起來便得到直流穩(wěn)壓電源，其輸出電壓可由穩(wěn)壓電路調(diào)節(jié)。根據(jù)本設計要求將輸出電壓設計為5V。得到如圖3-13所示電路圖，其輸出波形圖如3-14所示。在上述4種電路連接好的情況下還應該在交流

95、市電端加保險絲，以確保不會因為短路對電路造成的危害。</p><p>　　圖3-13 5V直流穩(wěn)壓電源電路圖</p><p>　　圖3-14 5V直流穩(wěn)壓電源總輸出波形</p><p>　　3.4 時間控制的設計</p><p>　　555定時器是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電路，其應用極為廣泛。它不僅用于信號的產(chǎn)生和交換，還常用于控

96、制與監(jiān)測電路中。</p><p>　　定時器有雙極型和CMOS兩種類型產(chǎn)品，它們的結構及工作原理基本相同，沒有本質(zhì)區(qū)別。一般說來，雙極型定時器的驅(qū)動能力強，電源電壓范圍為5～16V，最大負載電流可達200mA.而CMOS定時器的電源電壓范圍為3～18V，最大負載電流在4mA以下，它具有功耗低、輸入阻抗高等特點。</p><p><b>　　555定時器</b><

97、/p><p><b>　　(1)電路結構</b></p><p>　　555定時器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器C1和C2、簡單SR鎖存器、放電三極管T以及緩沖器G組成，其內(nèi)部結構圖如圖3-15所示。</p><p>　　圖3-15 555定時器的電路結構</p><p>　　三個5K的電阻串聯(lián)組成分壓器，為比較器C1、C5

98、提供參考電壓。當控制電壓端（5）懸空時，比較器C1和C5的基準電壓分別為2/3Vcc和1/3Vcc。</p><p>　　V11是比較器C1的信號輸入端，稱為閾值輸入端；V12是比較器C2的信號輸入端，稱為觸發(fā)輸入端。如果控制電壓端（5）外接電壓VIC，則比較器C1、C2的基準電壓就變?yōu)閂IC和VIC/2。比較器C1和C2的輸出控制SR鎖存器和放電三極管T的狀態(tài)。</p><p>　　放電

99、三極管T為外接電路提供放電通路，在使用定時器時，該三接管集電極（7）一般都要外接上拉電阻。</p><p>　　RD為直接復位輸入端，當RD為低電平時，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出端VO即為低電平。</p><p>　　當V11>2VCC/3,V12>VCC/3時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，簡單SR鎖存器Q端置0，放電三極管T導通，輸出端VO為低電平。<

100、;/p><p>　　當V11<2VCC/3,V12<VCC/3時，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，簡單SR鎖存器Q端置1，放電三極管T截止，輸出端VO為高電平。</p><p>　　當V11<2VCC/3,V12>VCC/3時，簡單SR鎖存器R=1,S=1，鎖存器狀態(tài)不變，電路保持原狀態(tài)不變[9]。</p><p><b>

101、　　(2)電路功能</b></p><p>　　綜上所述分析，可得555定時器功能表，如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 555定時器功能表</p><p>　　(3)用555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p>　　用555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖3-16所示。沒有觸發(fā)信號時VI（2）處于高電平，如果接通電源

102、后Q=0，T導通，電容通過放電三極管T放電，使Vc=0，Vo保持低電平不變。如果接通電源后Q=1，放電三極管T就會截止，電源通過電阻R1向電容C2充電，當Vc上升到某值時，由于R=0,S=1,鎖存器置0，Vo為低電平。此時放電三極管T導通，電容C放電，Vo保持低電平不變。因此，電路通電后在沒有觸發(fā)信號時，電路只有一種穩(wěn)定狀態(tài)Vo=0。如圖3-17波形圖所示。</p><p>　　若觸發(fā)輸入端施加觸發(fā)信號為低電平，

103、電路的輸出狀態(tài)由低電平跳為高電平，電路進入暫穩(wěn)態(tài)，放電三極管T截止。此后電容C2充電，當C2充電至Vc=2VCC/3，電路的輸出電壓Vo由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，同時T導通，于是電容C放電，電路返回到穩(wěn)定狀態(tài)。如果忽略T的飽和壓降，則。</p><p>　　因此可用改電路作為定時器產(chǎn)生電路，定時時間通過R1和C2來設置，這種電路產(chǎn)生的脈沖寬度可從幾個微秒到數(shù)分鐘，精度可達0.1%。</p><p&

104、gt;　　圖3-16 555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p>　　圖3-17 555定時器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出波形</p><p>　　(4)用555定時器組成的多諧振蕩器</p><p>　　用555定時器組成的多諧振蕩器如圖3-18所示。接通電源后，電容C被充電，當Vc上升到2Vcc/3時，使Vo為低電平，同時放電三極管T導通，此時電容C2通過R2和T放電，

105、Vc下降。當Vc下降到Vcc/3時，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C放電所需的時間為</p><p><b>　　(3-19)</b></p><p>　　當放電結束時，T截止，Vcc將通過R1、R2向電容器C2充電，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的時間為</p><p><b>　　(3-20)</b></p&g

106、t;<p>　　當Vc上升到2Vcc/3時，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復始，于是，在電路的輸出端就得到一個周期性的矩形波。電路的工作波形如圖3-19所示，其振蕩頻率為</p><p><b>　　(3-21)</b></p><p>　　圖3-18 多諧振蕩電路圖</p><p>　　圖3-19 多諧振蕩輸出波形圖</p&

107、gt;<p>　　由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，用555定時器組成多諧振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小。</p><p>　　圖3-18所示電路的，而且占空比固定不變。如果要實現(xiàn)占空比可調(diào)，可采用如圖3-20所示電路。由于電路中二極管D1、D2的單向?qū)щ娞匦裕闺娙萜鰿的充放電回路分開，調(diào)節(jié)電位器，就可調(diào)節(jié)多諧振蕩器的占空比。圖中，Vcc通過RA、D1向

108、電容C充電，充電時間為</p><p><b>　　(3-22)</b></p><p>　　電容器C通過D2、RB及555中的三極管T放電，放電時間為</p><p><b>　　(3-23)</b></p><p><b>　　因而，振蕩頻率為</b></p>

109、<p><b>　　(3-24)</b></p><p>　　電路輸出波形的占空比為</p><p><b>　　(3-25)</b></p><p>　　圖3-20 占空比可調(diào)多諧振蕩電路</p><p>　　圖3-21 占空比可調(diào)多諧振蕩輸出波形</p><p&g

110、t;　　說明：圖3-21中滑動變阻器阻值為10K，滑動點設為中點，那么RA=7K，RB=7K，按式(3-22)和(3-23)計算得Tpl=Tph=49ms。但是通過pspice仿真后得到的波形圖看Tpl=Tph=63ms。發(fā)現(xiàn)其系數(shù)是0.9，與公式中的0.7不符。而圖3-19中得出的結論與公式中的0.7相符。</p><p>　　該電路可作為脈沖產(chǎn)生電路，可以脈沖驅(qū)動的方式驅(qū)動LED，頻率由式（3-24）算得。同

111、時也可以做為定時電路，定時時間可由式（3-23）算得。</p><p><b>　　總體電路設計</b></p><p>　　將上述各設計連接好后便得到本次設計所需要的電路圖，初步設定該電路定時時間為11S，LED發(fā)光頻率為1kHz，電源電壓為5V。該電路可用于很多簡單的控制電路，在工業(yè)，醫(yī)藥，農(nóng)業(yè)以及照明系統(tǒng)中也廣泛應用，因為一塊555芯片的造價很便宜，而且集成度也

112、較高。因此，本次設計是個小型的但很實用的系統(tǒng)。完成后的系統(tǒng)電路圖及PCB圖如3-22和3-23所示。</p><p>　　圖3-22 總體設計電路圖</p><p>　　圖3-23 總體設計PCB圖</p><p><b>　　第四章 總結</b></p><p>　　畢業(yè)設計是學習階段一次非常難得的理論與實際相結合的機

113、會，通過這次畢業(yè)設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，能是我的能力得到鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富并且意志品質(zhì)力，抵抗壓力及耐力也得到了不同程度的提高，這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。</p>&l