PCB自动检测学习心得11

第一篇：PCB自动检测学习心得11

PCB自动检测学习心得

1．PCB自动检测技术（模式识别）近年来被广泛的应用在制造业和国防工业中，在过去的20年中，大量的自动检测算法被报道。在现代的制造业种，人们总尝试着在产品制造过程中达到100%的质量保证。在这片论文中，自动检测PCB板的算法和技术是被检验的，主要针对缺陷检测，也给出了现在使用的商业PCB板的检测系统。

与人工检测相比，PCB自动检测有恨大的优势。在制造PCB过程中，人工检测需要对其中的50多个步骤进行监控，通常带有自己的主观色彩，而且在反复工作中会出现误差，而且人工检测花费很大。然而自动检测技术可以把人类从繁重的生活中解脱出来，适合检测多层板，生成效率高，误差小，适合高标准的工业生产需要。

2．自动检测技术

PCB缺陷检测过程分为两种：接触检测和非接触检测。接触检测只是针对发现PCB的缺口和开口，其它缺陷则不能很好的检测，缺点是：接触检测（电子检测）使用的设备复杂，价格昂贵，容易发生接触磨损而且受到设计尺寸的限制。非接触检测又称自动可视/光检测（AOI），能够检测与PCB板表面相关的缺陷，如裸板检测，焊接桥，缺焊等，还可以检测出潜在的缺陷，如线宽，针孔。非接触检测包括以下几种：X射线成像技术，扫描束分层检测技术，超声波图像技术和热像技术。

多层PCB板制造的阶段：底图的制作，绘图，曝光和处理内层和外层板，蚀刻和剥离内层板，蚀刻外层，机械制造和焊接。对于每一个制作阶段都要经过严格的检测，尤其是对底图、蚀刻和剥离后的内层板的检测。底板的缺陷能直接反应出批量生产的PCB的质量，而蚀刻和剥离的内层板则是压板之前的最后一个环节，在此之后，内层上的错误不能在修改。

在元件焊接之前，需要对电路板进行大规模的检测，这些缺陷包括：未腐蚀的铜箔，开路（裂或者断），部分开路（鼠咬或者缺口），划痕或裂纹，短路（桥接），初始短路（轻微相连），过度腐蚀，腐蚀不足（线宽不正常），焊盘不规则，假焊（焊锡过量或残余），或者焊锡过少，尖刺（突出，腮须，或者污点），洞破裂，通孔不规则，过孔不规则等。

自动检测系统的主要构成：硬件系统，分辨率，图像增强，特征提取，基本模型系统，模型建立，检测/确认，边界分析，细化、缩小和放大以及生态学。

3.算法

根据自然信息（设计规格数据，与图像直接或间接相关的数据）分类的用于缺陷确认的算法。分为三大类：（1）参考比较法，（2）非参考方法，（3）混合方法。

参考比较法：执行点到点的像素比较，利用数据库例好的参考模板和待测物体比较检查出缺陷。参考比较法：（1）图像比较技术。（2）基于模型的方法。而图像比较技术又分为：图像减法和特征匹配两种技术。基于模型的方法也包括：图标匹配模型，分布图，模式分布超图形技术。（1）图像比较技术

图像减法：最直接最简单的方法。电路板检测先是扫描，接着是和图像理想的部分进行对比，缺陷就直接显示出来。优点：对硬件的要求不高，可进行高速的像素处理，能够检测电路板上的所有缺陷。缺点：对颜色、反射率、光照的敏感性的变化敏感，在实际应用中条件过于严格。特征匹配：图像减法的高级形式。用从物体提取的和已定义的模型做比较来检测缺陷。优点：大大的压缩了存储数据，同时见笑了对输入数据的敏感性和在增强了系统的稳健性。缺点：必须经常使用数量巨大的模板，这使过程计算量代价很高。理想电路板模型需要大量的数据存储，精确地注册对于比较来说是必须的。这种方法对照明和数字化条件很敏感，并且缺乏灵活性。Hara等人在日立公司提出了一种基于特征提取和比较的缺陷检测方法。（2）基于模型的方法

基于模型的方法是表现为通过匹配要检查的模型和一个预先设定的模型的检查方法。一个合适的代表目标模块的模型，对检测系统结果的影响很大。

图表匹配模型：图表匹配法基于图像的结构，拓扑，几何成分，它把参考的PCB板标准的图像模块构图和待检测的板子做比较。拓扑信息合并的加权图标，由几种类型的节点，边，连线和它们的位置[76]组成。

分布图：第一步，图像被转换为节点的集合，它描述图像中不同物体的2维形状。第二步，包含一个模型确认过程。这个在待测板和模型模块的匹配过程是在测试过程中最耗时间的步骤。

模式分布超图形：是分布图算法的改进。图被称作PAHG，描述他们之间所有的分割区域和空间的联系。这些分割区域被在一个区域中原始图像和原始图像区域分布图（RAG）代替，它们是PAHG的基础层。PAHG的顶层包含区域图像和它们间空间的联系。这些替代通过在匹配阶段显示仅有的挑选的匹配操作来删除搜索空间，并且减少了匹配时间。这种新的替代，其中信息被呈现为两种不同水平，是对分布图法的主要改进。非参考的检验

非参照的方法不需要参照任何参考模式，这些方法的指导思想是如果一个模式不符合设计规范标准，那么这种模式就是有缺陷的。这些方法也被称为设计规则的验证方法或一般性能核查方法。这些方法基本上是使用设计规范的知识来校验被检查的板子。通常情况下，非参考的方法过程是将图像转换成一种可以减少验证时间的形式。这些方法用印刷电路板（PCB）的设计特点作为一套简单的规则、特征尺寸和公差。指定的特点包括： 所有不同痕迹的最小和最大线宽；最小和最大的焊盘直径;最小和最大的孔直径；最小的导体间隙；最小的环形圈，线条终止规则，等等。缺点是他们仅在检验某种缺陷时好使，如在核查的宽度和间距侵犯方面。此外，这种检查的另一个缺点是，它需要导体跟踪类型的标准化

非参考检验

非参考检验包括：（1）形态学处理；（2）编码技术，其中编码技术又包括：边界分析技术和行程长度编码技术。

（1）形态学处理

形态学处理是一个在PCB板检查中广泛使用的技术。这种检查涉及到膨胀收缩的过程，它不要求任何完美模式的预定义模型。Ye和Danielson提出了一种算法来验证最小的导体和绝缘体线宽。这种方法反复应用于图像中的萎缩（类似于收缩）操作和连接保持萎缩（类似于变薄）操作。经过多次迭代之后，众多结果之间的差异（逻辑与）将给出这些模式中的缺陷。这些方法的主要优点是校准问题被消除了。但是，这些方法的问题是对于板子的不同缺陷要用到不同的预处理算法，这会自动降低系统的响应时间。（2）编码技术 边界分析技术 边界分析技术的研究是基于处在一个易处理形式的边界的表示，遵循一个规则的核查过程。他们通过使用Freeman链编码West等人完善了边界分析技术，来描述边界实施了边界分析技术来检测小缺陷。行程长度编码（游程编码）

计算了沿着PCB图像的每行每列的路径像素的连续行程，行成一个直方图。这个直方图反映了沿着水平边界的很短的水平行程或者沿着垂直边界的很短的垂直行程。直方图也反映出导线的线性宽度，这个对检测缺陷很有用。检查像素的行程长度是否小于欧几里得值来验证导线的最小宽度要求。混合检测方法

混合裂缝检测技术应用了参照法和基于设计原则的检测方法两项技术，克服了每项技术的不足，提高了系统的有效性。混合检测方法主要包括：（1）一般方法；（2）使用边界算法的模式检测法；（3）圆形模式匹配；（4）学习方法；其中（4）又包括 射线匹配算法和形状比较法两种算法。（1）一般方法

一般方法是参照检测算法和非参照检测算法的结合。这种方法主要是在基于设计原则的方法上的一个提高，它可以检测到看起来是无误的丢失的特点和无关电路。与大部分基于设计原则的检测方法不同，这种方法不是局限于验证最小导线路径宽度和间距，它也检测焊盘，各种连接，孤立的点，孔等。大部分在基于设计原则方法中出现的错误警告都可以在这种技术中被克服。这种方法使用了图像变换的手法，比如收缩，扩展等。这种方法的工作过程如下：

变换图像以形成一幅框架图，从这幅框架图中，缺陷和好的电路特点可以很容易检测到。

比较检测到的特点和从电路设计数据中提取出来的特点，发生冲突的地方就是缺陷。

（2）使用边界算法的模式检测法

这种Benhabib提出的检测系统使用一种基于模式检测和边界算法的混合缺陷检测技术。对于导线缺陷，这种边界分析算法定位在可能有潜在缺陷的区域，这些区域被标记为非标准边界，用一种模式检测系统来分析以度量导线宽度。这样，导线度量只在这些可能发生缺陷的区域进行，很大程度上提高了模式检测算法的速度。相应的，利用图像差分技术在孔中心已经定位后，有一种模式检测算法可以度量孔缺陷的宽度。

导线缺陷分析包括：边界检测，非标准边界像素检测，边界法线检测。

缺陷检测包括：（1）非标准边界像素和在正对面边界的参照物被检测来确定他们是否属于一个区域或者导线；

（2）导线宽度与一个特定的最小值做比较来确是否存在缺陷；

（3）针孔尺寸作为一个比率与一个特定的最大值比较来确定是否存在缺陷

（4）导线之间的空间由当前点到下一条导线上第一个边界像素的位置之间的背景像素数量得到，得到的值与最小特定值比较来确定是否有缺陷存在。

（5）导线损坏检测通过沿着导线跟踪当前非标准边界像素到对面边界像素来进行，如果跟踪在一个特定数量的边界像素内成功，那么存在导线损坏。

（3）圆形模式匹配

Shiaw-Shian Yu提出和实现了一种基于辐射状编码到硬件的艺术品和空板检测技术。基本原则是一个32*32的图形窗口在PCB图像中从左到右从上到下移动。使用一个模板比较仪来实现编码，而使用缺陷检测算法来验证编码以判断编码是否相抵触。一个缺陷位置记录器记录徒儿线的位置和在这个区域中的缺陷总数。

（3）学习方法

射线匹配算法

形状比较方法

4.商用系统

设计一个商用检测系统必须考虑许多因素：硬件、软件、系统生产力、多功能性和可靠性。结论

通过最近的学习，了解了一些关于PCB板检测的知识，对各种检测算法有了初步的了解，掌握了一定的专业词汇，但由于知识面的缺乏，对于算法还不能详尽的理解。

词汇vocabulary

Misplacement

遗忘，误放

misregistration

错误配准 Photomask

光罩

film

胶卷

Parasite

寄生电容

uniformity

一致性 Multiplayer PCB

多层板

directionality

方向性 Phototool

底片，光具

resolution 分辨率

Photoresist

光刻胶，光致抗蚀剂

morphology

形态学 Halide

卤化物

dilation

扩大，膨胀 Etch

蚀刻

erosion

腐蚀 Laminography

X射线分层摄影法

container 集装箱

Maching

加工，制造

dimensional 空间的，尺寸的 Masking

加工，制造

idealize

使完美

Anomalies

异常现象

somewhat 多少，稍微

Afflict

折磨，使痛苦

identical 同一的，完全相同的 Micron

微米

geonetric 几何学的

Nick

刻痕，缺口

alignment 结盟，队列，校准 Parenthesis

园括号

permissible 可允许的 Pinhole

针孔

elliptic 椭圆的，省略的 Printed wiring 印刷线

symmetrical 匀称的，对称的 Tolerance

容忍，公差

protrusion

突出物 Thermal expansion 热膨胀

solder 焊接 Electrolysis 点解

reference 参考

Custom 特定的 approach

接近，方法，途径 Subassembly 组件

fabricate 制造，伪造 Terminology 术语，术语学

oxide 氧化物 Shrinking

萎缩的，收缩

第二篇：自动检测资源库建设（模版）

附件2：

编号：

盐城纺织职业技术学院

院级科研课题（项目）申请立项表

学 科 分 类 高校教育教学管理与教学质量保证体系研究

课题 名称《自动检测技术》信息化课程资源建设与开发 课 题 负 责 人靖文负责人所在单位机电工程系填表日期2012年3月8日

盐城纺织职业技术学院科研产业处制

二〇一二年三月

第三篇：自动检测技术总结

自动检测技术总结

时光飞逝，一学期转眼即逝。短暂的岁月，让我们变得成熟了，对学习也有了新的认识、新的了解。对于这门自动检测技术课程，从初始的了解，到现在已有了深成的探知，这就是学习的过程。

检测是利用各种物理效应，选择合适的方法与装置，将产生，科研，生活等各方面的有关信息与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。能自动地完成整个检查处理过程的技术称为自动检测技术

自动检测技术是自动化科学技术的一个重要分支科学，是在仪器仪表的使用、研制、生产、的基础上发展起来的一门综合性技术。自动检测就是在测量和检验过程中完全不需要或仅需要很少的人工干预而自动进行并完成的。实现自动检测可以提高自动化水平和程度，减少人为干扰因素和人为差错，可以提高生产过程或设备的可靠性及运行效率，是以传感器为核心的检测系统。

一、检测技术的基础知识

检测技术是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换、以及信息处理的理论和技术为主要内容的一们应用技术学科。然而，自动检测系统是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自动信号等处理系统的总称。

二、传感器

（一）传感器的标定

在使用传感器之前必须对其进行标定，以保证使用过程中所测信号的准确、有用。用实验的方法，找出其输入输出的关系，已确定传感器的性能指标。对不同的情况。不同的要求以及不同的传感器有不同种类的标定方法。按传感器输入信号是随时间变化，可分为静态标定和动态标定。

（二）传感器的选用

选用传感器的要求可归纳为三个方面：第一、测量条件要求，主要包括测量目的、被测量的选择、测量范围、超标准过大的输入信号产生的频率、输入信号的频率以及测量精度、测量所需的时间等。第二、是传感器自身性能要求，主要包括精度、稳定性、响应速度、输出量类别、对被测对象产生的负载效应、校正周期、输入端保护等。第三、是使用条件要求，主要包括设置场地的环境条件、所需功率容量、与其它设备的连接匹配、备件与维修服务等。

7、电涡流传感器 电涡流效应：金属导体置身于变化的磁场中，导体的表面会有电流产生，电流的流线在金属体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的旋涡状感应电流称为电流，这种现象称为电涡流效应（1）、电涡流传感器的基本原理

根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时（与金属是否块状无关，且切割不变化的磁场时无涡流），导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。

4、实训心得

在通过一周的传感器实训过程中，我学到了一定的知识，同时也遇到一些问题，但都通过老师的指导和同学的帮助，我都能顺利解决了。通过对电子元器件功能和结构的了解和深入认识，以及对电路板进行设计和规划，让我认识到，在实训当中，要多动手、多思考、多提问，才能更好、更快地提高自已的专业知识以及自己个人的动手能力。还要培养了我们不怕苦、不怕累的精神，做什么都要有耐心才有进步。特别是在焊接是时，更要的是耐心和细心，才能把一些很小的电子元件接好，把电路板焊接得既精致又好用。

通过这次实训使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在这里要谢谢老师的倾心辅导，也感谢同学的帮助，我们共同努力，解决难题！因此，我也觉得，有时自己得不到的答案，别人也许可以帮自己解决！在此我认为团体精神也是非常重要的！

我相信，通过这一周的实训，不仅是我的学习上有了进步，而且影响到我的生活当中，让我有了更好的生活意识指导，会更努力地学习。

第四篇：自动检测技术总结

自动检测技术总结

时光飞逝，一学期转眼即逝。短暂的岁月，让我们变得成熟了，对学习也有了新的认识、新的了解。对于这门自动检测技术课程，从初始的了解，到现在已有了深成的探知，这就是学习的过程。

检测是利用各种物理，化学效应，选择合适的方法与装置，将产生，科研，生活等各方面的有关信息与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。能自动地完成整个检查处理过程的技术称为自动检测技术

自动检测技术是自动化科学技术的一个重要分支科学，是在仪器仪表的使用、研制、生产、的基础上发展起来的一门综合性技术。自动检测就是在测量和检验过程中完全不需要或仅需要很少的人工干预而自动进行并完成的。实现自动检测可以提高自动化水平和程度，减少人为干扰因素和人为差错，可以提高生产过程或设备的可靠性及运行效率，是以传感器为核心的检测系统。

对于自动检测技术这门课程，本学期主要了解与学习一下内容：

一、检测技术的基础知识

检测技术是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换、以及信息处理的理论和技术为主要内容的一们应用技术学科。然而，自动检测系统是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自动信号等处理系统的总称。

二、传感器

（一）传感器的标定

在使用传感器之前必须对其进行标定，以保证使用过程中所测信号的准确、有用。用实验的方法，找出其输入输出的关系，已确定传感器的性能指标。对不同的情况。不同的要求以及不同的传感器有不同种类的标定方法。按传感器输入信号是随时间变化，可分为静态标定和动态标定。

（二）传感器的选用

选用传感器的要求可归纳为三个方面：第一、测量条件要求，主要包括测量目的、被测量的选择、测量范围、超标准过大的输入信号产生的频率、输入信号的频率以及测量精度、测量所需的时间等。第二、是传感器自身性能要求，主要包括精度、稳定性、响应速度、输出量类别、对被测对象产生的负载效应、校正周期、输入端保护等。第三、是使用条件要求，主要包括设置场地的环境条件、所需功率容量、与其它设备的连接匹配、备件与维修服务等。

（三）传感器的分类

1、电阻应变式传感器

电阻应变式传感器以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。

传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。

2、电感式传感器

电感式传感器电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。电感式传感器种类很多，常见的有自感式，互感式和涡流式三种。

3、电容式传感器

把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器（见图）。若忽略边缘效应，平板电容器的电容为εA/δ，式中ε为极间介质的介电常数，A为两电极互相覆盖的有效面积,δ为两电极之间的距离。δ、A、ε 三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化，并可用于测量。因此电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。（1）工作原理

电容式传感器也常常被人们称为电容式物位计，电容式物位计的电容检测元件是根据圆筒形电容器原理进行工作的，电容器由两个绝缘的同轴圆柱极板内电极和外电极组成，在两筒之间充以介电常数为e的电解质时，两圆筒间的电容量C=2∏eL/lnD/d，式中L为两筒相互重合部分的长度；D为外筒电极的直径；d为内筒电极的直径；e为中间介质的电介常数。在实际测量中D、d、e是基本不变的，故测得C即可知道液位的高低，这也是电容式传感器具有使用方便，结构简单和灵敏度高，价格便宜等特点的原因之一。

4、霍尔传感（1）、霍尔效应

在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压。(2）、霍尔元件

根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。

注意事项：

（1）激励电压不能过大，以免损坏霍尔。

（2）霍尔传感器的线性范围较小，所以砝码和重物不应太重、5、光电式传感器

光电式传感器基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。光电测量时不与被测对象直接接触,光束的质量又近似为零,在测量中不存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力。因此在许多应用场合，光电式传感器比其他传感器有明显的优越性。其缺点是在某些应用方面，光学器件和电子器件价格较贵，并且对测量的环境条件要求较高。（1）、光电效应

它是光照射到某些物质上，使该物质的导电特性发生变化的一种物理现象，可分为外光电效应和内光电效应和光生伏特效应三类。外光电效应是指，在光线作用下物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理现象。光子是以量子化“粒子”的形式对可见光波段内电磁波的描述。光子具有能量hv，h为普朗克常数，v为光频。光子通量则相应于光强。外光电效应由爱因斯坦光电效应方程描述： Ek =hν-W

6、压电式传感器

压电传感器是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器。所谓压电效应是指某些电介质在受到某一方向的外力作用而发生形变（包括弯曲和伸缩形变）时，由于内部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷的现象。压电材料 它可分为压电单晶、压电多晶和有机压电材料。压电式传感器中用得最多的是属于压电多晶的各类压电陶瓷和压电单晶中的石英晶体。其他压电单晶还有适用于高温辐射环境的铌酸锂以及钽酸锂、镓酸锂、锗酸铋等。压电式传感器的应用:压电传感器结构简单、体积小、质量累世、功耗小、寿命长，特别是它具有良好的动态特性，因此适合有很宽频带的周期作用力和高速变化的冲击力。

7、电涡流传感器

电涡流效应：金属导体置身于变化的磁场中，导体的表面会有电流产生，电流的流线在金属体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的旋涡状感应电流称为电流，这种现象称为电涡流效应（1）、电涡流传感器的基本原理

根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时（与金属是否块状无关，且切割不变化的磁场时无涡流），导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。

通过实训，加深理解课本所学知识：

通过实训，加深学生对传感器测量电路的认识： 学习运用传感器组成实际测量的方法、步骤。培养学生分析问题、解决问题的能力。这是一种工学结合的教育模式，目的是学会工作。学生只有亲自完成一项或多项工作任务后才有可能学会工作在接下来的日子我会努力学习工作内容。

第五篇：自动检测实训报告

目录

第一章 绪论..............................................................................................................................1 1.1 双色闪光灯.......................................................................................................................1

1.1.1 双色闪光灯的作用.......................................................................................................................1 1.1.2双色闪光灯的工作原理及电路图................................................................................................1

1.2光敏蜂鸣器........................................................................................................................2

1.2.1光敏蜂鸣器的作用........................................................................................................................2 1.2.2光敏蜂鸣器的工作原理及电路图................................................................................................2

第二章 元器件介绍..................................................................................................................4 2.1 555定时器......................................................................................................................4

2.2.1 555定时器的内部结构..............................................................................................................4 2.2.2 555定时器的功能......................................................................................................................5 2.2.3 555定时器的应用......................................................................................................................5

2.2 光敏电阻...........................................................................................................................6 2.3 蜂鸣器...............................................................................................................................7 第三章 制作、调试与仿真......................................................................................................8 3.1 双色闪灯的制作、调试与仿真.......................................................................................8

3.1.1 操作步骤.......................................................................................................................................8 3.1.2 调试...............................................................................................................................................9 3.1.3 仿真...........................................................................................................................................10

3.2 光敏蜂鸣器的制作、调试与仿真.................................................................................11

3.2.1操作步骤......................................................................................................................................11 3.2.2调试..............................................................................................................................................12 3.2.3 仿真.............................................................................................................................................15

第四章 总结............................................................................................................................16 第五章 参考文献....................................................................................................................17

第一章 绪论

1.1 双色闪光灯

1.1.1 双色闪光灯的作用

本电路可以有很多变通应用,例如LED可以是串,并联的多只发光二极管,适当减小R4,R5的阻值,就可以组成闪与彩灯链.还可以自制成青少年假性近视预防治疗仪:将两管放置在一个长0.5m长的纸筒里,LED1放置在纸筒最里面,LED2放置在纸筒中间,单眼从纸筒端向里看,眼睛注视着灯的闪与,可以有效调节眼肌,每天使用10分钟,可以预防和治疗青少年的假性近视.1.1.2双色闪光灯的工作原理及电路图

电路如图1所示.本电路可以实现红、绿两只发光二极管交替闪烁，电路刚接通瞬间，由于电容C1还不及充电，因此555的2脚为低电平，输出端的3脚为高电平，发光二极管LED1截止，不点亮，LED2两端加有正向电压点亮。随着电源VCC经过R1、R3对C1充电，C1两端电压逐渐升高，当达到2/3VCC的阀值电平时，555的3 脚翻转,输出低电平，从而使LED1点亮、LED2熄灭。此时，C1通过R3和555内部的放电管放电，当C1放电至1/3Vcc触发电平时，555的3脚再次翻转，LED1熄灭，LED2重新点亮。因此，红绿两只发光二极管就这样轮流导通与截止，闪烁不停。改变R1和C1可以改变LED 的频率。

图1 双色闪光灯电路图

1.2光敏蜂鸣器

1.2.1光敏蜂鸣器的作用

如果手拿实验板移动，扬声器就会随着移动时光照强弱的变化，发出多边的鸣叫声。如果将本电路放置在电视机屏幕前，则扬声器会随着图像的变化发出变换无穷的音色。

1.2.2光敏蜂鸣器的工作原理及电路图

电路如图2所示.本电路可以在不同光照下，发出忽高忽低，变幻莫测的鸣叫声，非常有趣。电路中，555和R1、RG1、C1等组成多谐振荡器，光敏电阻RG1是利用光致导电的特性，它的阻值会随照射光的强度而变化，当光照射时阻值小，光照弱时阻值大。本电路利用这一光敏特性，来改变振荡器的充放电的时间的常数，从而改变多谐振荡器的频率，本电路的振 荡频率为：

f=1.44(R1+RG1)C1 555输出的可变频率信号经过R2限流后，驱动三极管VT1带动扬声器发出多变的鸣叫声。

图2 光敏蜂鸣器电路图

第二章 元器件介绍

2.1 555定时器

2.2.1 555定时器的内部结构

555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图3和图4所示。

.VCCRd.8VCCRVcoC1Vi1(TH)RVi2G2(TR)C2SR5KQR1T1.GND2TR5KRQG1G3Vo726Rd4Dis555TRTHQ3GNDVco55K(a)555的逻辑符号DisVo'VCC8Dis7TH6Vco55553Vo4Rd.(b)555的引脚排列图4 555定时器逻辑符号图3 555定时器内部结构 和引脚 1

555集成定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路，有TTL和CMOS等型号之分，但外引线排列和功能完全相同。其组成电路框图如图1所示。555定时器有二个比较器A1和A2，有一个RS触发器，R和S高电平有效。三极管TD是放电管(有时有另一三极管，是对清零起跟随作用，起缓冲作用)，将对外电路的元件提供放电通路。比较器的输入端有一个由三个5kW电阻组成的分压器，由此可以获得 2/3VCC和1/3VCC 两个基准分压值，一般称为阈值。2.2.2 555定时器的功能

1脚是接地端GND，2脚是低触发端TL，3脚是输出端OUT，4脚是清除端Rd，5脚是电压控制端CV，6脚是高触发端TH，7脚是放电端DIS，8脚是电源端VCC。①为接地端。

②（TR）为低电平触发端。该端输入电压高于1/3UCC时，比较器C2输出为“1”，当输入电压低于1/3UCC时，比较器C2输出为“0”。

③（u0）为输出端。输出为“1”时的电压比电源电压UCC低2V左右。输出最大电流为200mA。

④（）为复位端。在此端输入负脉冲（“0”电平，低于0.7V）可使触发器直接置“0”，正常工作时，应将它接“1”（接+UCC）。

⑤（CO）为电压控制端。静态时，此端电位为2/3UCC。若在此端外加直流电压，可改变分压器各点电位值。在没有其他外部联线时，应在该端与地之间接入0.01µF的电容，以防干扰引入比较器C1的同相端。

⑥（TH）为高电平触发端。该输入端电压低于2/3UCC时，比较器C1输出为“1”，当输入电压高于2/3UCC时，比较器C1输出为“0”。

⑦（D）为放电端，当输出U0=“0”，即触发器= 1时，放电晶体管T导通，相当7端对地短接。当u0 为“1”，即= 0，T截止，7端与地隔离。⑧为电源端。

2.2.3 555定时器的应用

1）用555电路构成施密特触发器； 2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；

3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。

2.2 光敏电阻

光敏电阻器又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。

通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。一般光敏电阻器结构如图6所示。

图6 光敏电阻外观及电路符号

用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。

在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光 子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。

光敏电阻的主要参数有亮电阻，暗电阻，光电特性 光谱特性，频率特性，温度特性。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。没有极性，纯粹是个电阻器件，使用时可加直流也可以加交流。

2.3 蜂鸣器

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

它主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。

蜂鸣器的电路图形符号如图7蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。

图7蜂鸣器的图形符号 第三章 制作、调试与仿真

3.1 双色闪灯的制作、调试与仿真

3.1.1 操作步骤

1、配齐元件和其他附件，并对元件进行检测。

2、根据电路图合理安排元件安装位置和走线。工艺要求

3、安装元件，检查无误后下焊。工艺要求

4、按图8,9接线。

图8

图9 3.1.2 调试

当自己检查过一遍后，接通电源，然后观察两个二极管的闪烁情况，如果没有看到两个二极管交替闪烁，说明出错。自己要回过头来认真检查错误，只到达到预期的效果。如果两个二极管交替闪烁，证明达到了实验设计要求。

调试结果如图10,11所示，两个二极管交替闪烁。

图10

图11 3.1.3 仿真

仿真结果如图12所示:

图12 3.2 光敏蜂鸣器的制作、调试与仿真

3.2.1操作步骤

1、配齐元件和其他附件，并对元件进行检测。

2、根据电路图合理安排元件安装位置和走线。工艺要求

3、安装元件，检查无误后下焊。工艺要求

4、按图13,14接线。

图12

图13 3.2.2调试

当用手或用其他不透光物体遮挡光敏电阻，随着光敏电阻所受光多少，蜂鸣器发出不同频率的声音，像鸟的叫声，即达到了设计要求。如果没有出现预期的效果，那就要回过头仔细检查错误。一直到达到设计要求为止。

连接到6V直流电源上，发出声音且当用手遮挡光敏电阻，随着光敏电阻所受光多少，蜂鸣器发出不同频率的声音，达到了设计要求。输入，输出波形如图14,15,16,17所示：

图14 当用手遮挡光敏电阻是周期变化，图15

图16 当用手遮挡光敏电阻，周期变化，图16 3.2.3 仿真

第四章 总结

本次实训的主要内容是光敏蜂鸣器和双色闪光灯设计。在焊接电路之前，我们主要是了解该电路的工作原理，并熟悉各元器件在电路中的作用。本次实训要求我们自主设计线路的走向并焊接电板，由于之前设计好原理图，省去了跳线的麻烦，因此在焊接电路时显得比较容易。对于元件位置摆放的恰当与否，直接关系到电路板的美观与走线是否容易。由于是先焊的双色闪光灯，线路有点复杂，有点不熟练，所以焊点有点不美观。之后是光敏蜂鸣器的焊接就很顺利了，我也比较满意。

第五章 参考文献

1、王元庆 新型传感器原理及应用 北京 机械工业出版社 2002

2、王庆友 图像传感器应用技术 北京 电子工业出版社 2003

3、梁森 王侃夫 黄杭美 自动检测与转换技术

北京 机械工业出版社 2005

4、杨志忠 数字电子技术 北京 高等教育出版社 2003

5、张福学 传感器应用及其电路精选（上、下册）北京 电子工业出版社 2000