第一篇：西安电子科技大学电子产品制作省电的LED调光台灯的设计
电子产品创作设计课程项目设计论文
省电的LED调光台灯的设计
院系: 电子工程学院
班级: 021231班
作者：
西安电子科技大学
关于LED调光台灯的研究
摘要：
随着全球能源危机和气候变暖问题的日益严重，绿色节能已经成为全球普遍关注的话题，人们正通过各种途径寻找新的节能方式。照明是人类消耗能源的重要方面，在电能消耗中，发达国家照明用电占发电总量的比例是19%,我国也达到12%.随着经济发展，我国的照明用电将有大比例的提高，因此绿色节能照明的研究越来越受到重视。LED 作为一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯（如高压钠灯和金卤灯）之后的第四代新光源基于白光LED 的固态照明，是一种典型的绿色照明方式，与传统光源相比，具有节能、环保、寿命长、体积小、安全可靠等特点，代表着照明技术的未来，并符合当前政府提出的“建设资源节约型和环境友好型社会”的要求。可以预见不久的将来，LED 必然会进入普通照明领域取代现有的照明光源。
目前，市场上采用白炽灯、卤素灯、荧光灯为光源的台灯普遍存在着低效率、高能耗、不易调光等缺点；至于寿命结束的含汞灯，一旦处理不当，将对环境造成严重危害；而且部分台灯产品功能单一，缺少亮度调节、时钟日历、温度显示等功能，无法适应现代家庭生活的实际需求。
关键词：全球能源危机 绿色节能 LED
目录
第一章 引言......................................................................................................................................3
1.1 LED照明台灯的发展潜力......................................................................................................3 1.2.LED照明台灯的不同构造....................................................................................................4 1.3.LED照明台灯的前景............................................................................................................4
第二章LED调光台灯中设计的理论基础........................................................................................5 2.1 电路原理…………………........……………………………………………………………5 2.2 三极管工作原理……….....…………………………………………………………………6 2.3 双向可控硅的工作原理.........................................................................................................7
第三章 硅控调光器的缺点……………………………………….…………………………8
第四章 调试....................................................................................................................................8
第五章 学习体会..............................................................................................................................9
第六章 总结......................................................................................................................................9
参考文献……………………………………………………………………………………….11
第一章 引言
台灯一般用在阅读、书写、设计、批阅等办公或学习照明使用场所。对于做桌面工作的人来说，保证工作区的良好的视觉环境，对提高学习和办公的质量，提高工作效率，保护身体健康有很大的好处。目前，传统台灯的光源主要有白炽灯和荧光灯管两种：
白炽台灯一般用40w～60w，可以保证工作面上有足够的照度，而荧光台灯多用不透明而且能反光的金属罩，表面喷漆，放射光线能增加工作的照度，金属罩应有一定的遮光角度，这样既使工作面上的照度比较均匀，又能使灯管发出的光线不致直接刺激眼睛。但是，白炽灯的缺点是发热量大、耗电、发光效率较低、使用寿命短。
而荧光灯管的缺点是显色性较差（光谱是断续的）特别是它的频闪效应，容易使人眼产生错觉，需要在设计上采取措施消除频闪效应，另外灯管内存在着有毒的汞蒸汽，不环保。
1.1 LED照明台灯的发展潜力
以半导体发光二极管（LED）为光源的台灯，其光源具有低压直流驱动、无频闪、极低功耗、光线集中、环保、使用寿命长、易于控制等诸多优点。具体的说LED环保节能台灯的优点主要有：
(1).LED是绿色照明理想的光源
与传统的照明工具相比，LED照明工具，特别是GaN基白光LED照明，在功耗及寿命方面均有不可比拟的优越性。传统白炽灯采用热发光技术，浪费了９０％的能源，而发光二极管的效能转换率却非常高。由于半导体照明具有节能、长寿命、免维护、环保等优点，业内普遍认为，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯也是大势所趋；半导体LED越来越被认同是绿色照明的理想光源。
(2).LED环保节能台灯吸引点众多
市场对于台灯的要求可以从两个方面划分：一是追求个性化，由于书桌在居住环境中的地位越来越重要，因此，书桌上的重要摆放也成为主人个性及爱好的体现；二是多功能性及 保健性，无频闪。LED环保节能台灯将充分体现上述两大卖点。
(3).符合节能省电的理念
我们知道电力供应紧张势必造成电价的提高及节能电器产品的热销。LED环保节能台灯最重要的一个特点，促成热销的一项便是其低耗省电性能。2.2LED照明台灯的不同构造
LED环保节能台灯作为局部照明如读书写字之用，要求的照度和照度均匀度比较高，需要把许多发光二极管串联或者串、并联结合使用，这就涉及到光源的分布问题。根据LED的发光强度、发光角度以及体积小等的特性，可以把多颗LED按照一定数组整合在一块适当的电路板上，再安装在相应的造型结构里，从表面上看整个平面就形成一个发光面，故把这样的一个装有LED的平板式的结构称之为LED发光板。
LED属于低压直流器件，其正向导通电压的典型值3.0V～4.0V，驱动电流为20mA。LED作为一种电流型器件，根据LED伏安特性可知道。为了使LED正常在稳定、可靠的工作状态，则必须为LED提供恒定电流。
LED台灯光源的方向性与传统灯泡及荧光灯管的大面积照射不同。照度和照射范围跟采用的LED的参数、数量和排布有关。
LED环保节能台灯功率一般在3W以内，如一个采用了20颗LED的台灯，其所耗的功率也仅仅为1.6W左右，远远比白炽台灯和荧光台灯要低。当然，单只大功率LED器件的功率一般在0.9W～2W之间，也可以用在台灯上。
LED台灯与传统台灯结构构造区别最大的是光的重新分布部件。传统照明光源为白炽灯或荧光灯等，其发光特点是光辐射几乎占据整个空间，因此需要用反射器将其它方向上的光收集起来，投向要求的区域。通常采用的是抛物面反射器形成近似于平行的光束。而LED台灯，往往根据LED发光强度不同，在其中分布几个至几十颗LED。由于LED发出的光线集中于一个较小的立体角范围，在某些场所已经可以满足局部照明的需要，但如果需要更大的照射范围，那就要使这些LED产生的光在通过一系统透镜，而产生我们所要求的光分布。1.3 LED照明台灯的前景
目前大功率LED台灯正处在市场开拓阶段，价格偏高，且客户对其了解甚少。但其市场潜力巨大。考虑到它的诸多优点，如护眼、省电、环保和长寿命，它的生命力极强。可以预计，在不久的将来，随着大功率LED台灯成本的不断下降，它的市场会有爆炸性的发展。第二章LED调光台灯中设计的理论基础
硅控调光器--电子式调光器、遥控调光器装置成本高,又无统一标准,所以古老的硅控调光器采用量稍多。虽然硅控调光具有许多缺点,但是因为不用改变接线,装置成本较低,各厂牌硅控调光器的性能和规格差别不大,是许多LED照明厂目前选择的调光方案。
电路原理图
2.1电路原理
电源取自变压器T，加上桥式整流D1-D4，将市电220V变成直流14V工作电源。运放A1与稳压器IC1组成基准电压，供运放A2以及外围电阻R3—R6登组成触发器电路的同相输入基准电压。二反相输入经电阻R9取样，于同相输入作比较，使其输出端脉冲宽度由基准电位器RP调节，并经过驱动三极管BG1和功率三极管BF2放大后点亮LED1-LED15发光二极管组件，控制电位器RP即可控制电流大小，弯沉实际上的调光功能。这里，续流二极管D5与储能电感使输出电流平稳。
元器件要求T为电源变压器，市售规格8W/9V可以代用。发光二极管组件LED1-LED6 和LED10-LED15为ψ5mm草帽形自然光色，元器件要求T为电源变压器，市售规格8W/9V可以代用。发光二极管组件LED1-LED6和LED10-LED15为
两边各12枚，少画6枚，总共24枚；LED7-LED8为1W大功率也是自然光色，以带散热片。但是组装时三枚合一，另加装合适条形铝材已增加散热效果。运放A1和A2为双运放LM358，如有LM324则完全通用，只是多了两个运放。IC1稳压器为TL31，稳压值为2.5V，其余电阻、电容为常规配置。
电感L1选取外径为 ψ15mm高频磁环用 ψ0.25mm漆包线穿绕40T即可。限流电阻R9功率为1W，阻值选取2.2Ω-3.0Ω。2.2三极管工作原理
三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管,晶体三极管,是一种电流控制电流的半导体器件.其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号, 也用作无触点开关。
晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而p是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。
对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。
当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电 流了。
由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得：Ie=Ib+Ic 这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：β1=Ic/Ib 式中：β1--称为直流放大倍数，集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：
β= △Ic/△Ib 式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。
三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。
2.3 双向可控硅的工作原理
（a）符合（b）构造
可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成。当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关 断功能，所以这种可控硅是不可关断的。由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化。
硅控调光器主要构成元件包括：(1)硅控管--用来截取交流电压部分导通角度,以改变灯具的输入功率(2)RtCt timer--Rt为可调电阻,用来改变硅控管导通角度(3)Diac--一种击发硅控管的元件。注意：硅控管在击发之后就维持导通状态,直到流通的电流降到 hold-up current(维劳电流)准位以下。硅控调光器原来是为纯电阻性负载的白炽灯专用的,通常是无法匹配萤光灯与省电灯泡(CFL)。
第三章 硅控调光器的缺点
硅控调光器会成为未来LED照明的主流调光方式吗?答案是相当不乐观的。硅控调光器的主要缺点包括：
(1)功率因数会变差,导通角愈短,功因就愈差。调到1/4亮时,功因将低于0.25。
(2)效率会变差,因为在调暗时,负载不足,会造成硅控管提早关闭,导致 RC timer与导通角错乱。更造成萤光灯或LED 灯操作无法稳定,而闪烁不定的问题。欲解决闪烁问题,通常要加装交流电阻(bleeder or dummy load)。如此一来,用bleeder来消耗功率以维持硅控管的正常操作,就违背了原先调光节能的立意。
(3)匹配问题,要开发一种与市面上数十厂牌硅控调光器,都保证相容的可调光LED灯具,是相当困难的。硅控调光器的匹配问题,请参阅NXP Application Note AN10754。
(4)高装置成本,雇请一个电气工人来装置硅控调光器至少需要 $30至 $50。
(5)有限的既有市场,目前大部分办公室及商店照明都以萤光灯为主;而几乎所有的萤光灯都不能匹配硅控调光器。不管是在欧美,日本,或新兴国家,硅控调光器事实上都不普及。据统计,全美国包括家庭、商店、工厂与办公室,全部加起来约有七十亿灯管和灯泡。平均每个人备有28颗灯泡。但是装有调光器者,不到 1%。
照明大厂对硅控调光器前景不看好的几个实例就是上述Philips、Sharp推出的遥控调光器。但是不管硅控调光器或是遥控调光器,整个照明产业,显然没有共识。或者是说,当消费者不能接受昂贵的调光方案,而品牌厂商只有兴趣生产高利润的遥控调光器时,调光节能环保的美意就无疾而终了。
第四章 调试
开启电源之后，在电容C1两端可测得直流12.6V电压，满负荷时为9.5V。发光二极管组件总电流由R9决定，选取适当值，保证流过LED7-LED9工作电流不少于350mA，两边φ5mm草帽形的每路工作电流不大于20mA，可在LED1-LED6和LED10-LED15各串联一个20Ω的小电阻，以保持工作电流正常。市电输入端应安装电源开关，规格自选。
第五章 学习体会
通过这次我们几位组员共同完成的电子产品设计制作实验，我们学到了很多。在团队协作与各组员分工中得到的高效工作令我们充满了成就感。而在实际操作本次制作过程中，我们学到了许多从书本上即使看到难以真正消化的知识。从确定课题，查找资料，到设计电路，购买电子元件，实际完成制作这一系列的过程，我们的收获寥寥数字不足以表达。
在此次实践中，我们意识到，其实只要花上几元钱，买几个电子元件，就可以通过自己的努力在几个小时内创造出自己的电子作品，通过一个小小电子产品的制作，不仅证明了我们学习和动手的能力，更重要的是令我们感到收获很大，乐趣无穷。曾经我们担心过电的知识是否太奥秘，制作过程是否太复杂。的确不错，电的技术发展得很快。新型的家用电器琳琅满目，电脑、彩电和不少现代电器在生活、学习、工作中不可缺少。但实际上都是由一个个小小的电子元器件和小电路组成的。只有从基本的电的知识学起，学习用基本电子电路制作一些小的电子作品，才能逐步学习更多的知识，掌握更高级的技术，做更大更复杂更有意义的电子作品。就比如此次我们的设计制作。
在实验的最开始，小组成员无一不是由于缺乏经验而显得茫然无措。然而经过不久的思索和沉淀我们意识到，首先应当根据我们目前的条件(主要是所能找到的元器件)以及自己的能力来决定要制作的电子电路。先易后难，循序渐进。就这样，貌似完全陌生的内容在我们由此开始一步步的努力、探索和反复试验下逐渐看到了雏形。世上无难事，只怕有心人，不是吗？
第六章 总结
创新意识：是创新能力的重要心理因素，只有在强烈的意识与意愿的指导下，个人才能有强烈的创新动机。
创新思维方式：创新需要的是新的突破，因此其思维方式也就有一定的特点，需要相异 性、差异性思维非常优秀，同样一个问题，不同的人会有不一样思维。要创新就要不受现成的常规的思路的约束，寻求对问题的全新的独特性的解答和方式的思维过程，要全新的、独特的解决问题的思维方式。
知识基础：要创新就要有丰富的知识作为基础，要在某一方面有怕创新，必须对此知识系统有一定的了解和掌握。只有充分理解该方面已经取得的知识和问题，才能在此基础之上进行更进一步的突破。另外，获取知识和运用知识，科研能力等都是进行创新的必备条件。
科学创新态度：创新是创造的过程，需要有勇于怀疑和批判的精神，当面对创新过程中的挫折与失败时，要有勇于突破的精神和坚韧的态度，具备较强的独立性，远大的理想和无畏的胆识，以及浓厚的创新兴趣。根据本课程开设的目的，在本课程设计中主要由老师对项目设计的创新思维方式作的引导，同时介绍切合实际的创新方法，便于大家理解和便于实施，更好地实现创新知识的积累。
“T型”人才：不但要具备一定深度的学科知识，更要具备一定宽度的创新精神和经营理念，这样才能团结其他学科的人才，更高效地工作，将想法付诸实践。无论在工作中充当什么角色，我们都会遇到一些问题，可能是我们日常生活中的小问题，也可能是困扰世界、需要更多人关注和投入的大问题，而具备创造性思想是解决问题的关键。事实上，创新力对学生的领导才能、团队运作能力、谈判能力、革新精神、决策能力等生存技能的培养，都起着决定性作用。
我们思考的方式，随着年龄的增加、知识的获得、经验的丰富，通常会成为自己是自己的守卫，自己又是自己的囚犯。因此容易丧失从自我编织的囚笼中逃跑的能力，更为甚者，他们并不觉得自己深陷囫囵。
1.机遇无处不在。
只要注意观察，在任何时间、任何地点，都能发现很多亟待解决的问题。2.无论问题大小，通常都能利用现有资源，找到解决的办法。
一个具有创造精神的人，一定能够发现问题，并将问题转化为机遇的人。他们会用一些创新的方法，利用有限的资源来实现他们的目标。然而大部分人遇到问题时，第一个想到的就是这个问题似乎无法解决，因此忽视了那些有创造性的方法，即使这方法摆在眼前，也都被他们错过了。
3.不要把问题禁锢在狭隘的框架中。
例如，当遇到在两个小时内赚到钱这样一个简单的问题时，大部分人马上就会想到那些 老套的“标准”答案。他们不会重新审视问题，也不能从更广阔的视角来观察问题。其实揭开这层蒙眼布，世界就会变得很不同，到处充满机遇。
如前所述,我们现在处于3G、4G世代的电子业对一个简单的调光功能却束手无策,实在很讽刺。事实上,无法提供调光功能,是照明业者长久以来的一个窘境。LED照明业者,必须果断地突破这个僵局。更佳者,若能开创出一种接近零成本,不需要改变接线,不需要遥控调光器,又能维持高效率与高功因,又能立即被普遍采用的调光方式,就能让LED照明更可以和省电灯泡竞争。调光功能的突破,对整个LED照明产业,是一个非常重要的关键。
参考文献：
[1]赵文博.常用集成电路速查手册[M].机械工业出版社，2010-03-01 [2]姜桥.电子技术基础[M].人民邮电出版社，2009-09 [3]库振勋.使用电子线路[M].辽宁科学技术出版社，2011-04-01
第二篇：基于C51单片机和PWM调光的LED台灯设计
摘要
LED台灯作为LED绿色照明光源产品，作为国家绿色照明推广使用的产品。在实际的应用中，发现LED灯在周边亮度大时依然以同一功率发光，存在电能浪费；在周边亮度小时LED灯不能提供足够和恰当的光度。本文介绍了以STC89C51为控制核心，通过光敏电阻感应光度，并利用PWM调光技术对LED进行光度的自动调节。同时设置手动控制。该LED台灯电路简单，很大程度上节省电能，延长LED灯寿命，适宜阅读。
关键词
LED台灯 光度 PID PWM调光 自动调节
原创性声明
本设计所用到的程序代码和电路均是来自本团队，如没有经过允许，不得复制和转载。
目录
前言··············································4 总体方案设计······································5 硬件设计··········································5 软件设计··········································9 总结·············································12 附录1：作品照片··································13 附录2：程序·······································15
前言
LED照明又称固态照明，作为继白炽灯、荧光灯后的第三代照明技术，具有节能、环保、安全可靠的特点，固态光源是被业界看好的未来十年替换传统照明器具极具潜力的新型光源，代表照明技术的未来。发展新固态照明，不仅是照明领域的革命，而且符合当前政府提出的“建设资源节约型和环境友好型社会”的要求。
LED台灯就是以LED(Light Emitting Diode)即发光二极管为光源的台灯，LED是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED台灯是典型的绿色照明光源产品，作为国家绿色照明推广使用的产品，具有广阔的应用前景。
在实际的应用中，发现LED灯在周边亮度大时依然以同一功率发光，存在电能浪费。另外一方面，因为LED的发热量和电流存在正相关的关系，发热影响了LED的寿命，所以在不必要的亮度下也减少了LED的寿命。然而，当LED在周边亮度小时，LED灯不能提供足够和恰当的光度，这样又影响了阅读，造成视觉疲劳。
PWM方法的基本思想就是利用单片机具有的PWM端口，在不改变PWM方波周期的前提下，通过软件的方法调整单片机的PWM控制寄存器来调整PWM的占空比，从而控制充电电流。本方法所要求的单片机必须具有ADC端口和PWM端口这两个必须条件，另外ADC的位数尽量高，单片机的工作速度尽量快。在调整充电电流前，单片机先快速读取充电电流的大小，然后把设定的充电电流与实际读取到的充电电流进行比较，若实际电流偏小则向增加充电电流的方向调整PWM的占空比；若实际电流偏大则向减小充电电流的方向调整PWM的占空比。
本文介绍了以STC89C51为控制核心，通过光敏电阻感应光度，并利用PWM调光技术对LED进行光度的自动调节。同时设置手动控制。该LED台灯电路简单，很大程度上节省电能，延长LED灯寿命，适宜阅读。
一、总体方案设计
基于C51单片机和PWM调光的LED台灯以STC89C51作为主控芯片，设置了手动控制和自动控制。在手动控制时，分为三档，输出不同的PWM占空比对LED的电流进行控制，从而实现了对光度的手动调节。
在自动控制时，通过ADC0809模拟-数字转换芯片不断检验光敏电阻的电压来间接测量感应光度，将电压和预设的阈值进行对比，调整PWM的占空比对LED的电流进行控制，从而实现了对光度的自动调节。总体框图如下（图1.1）:
图1.1
二、硬件设计
硬件设计总体框图如下：
图2.0
1、主控电路： 主控电路采用STC89C51作为主MCU。STC89C51是一款八位，片内有ROM/EPROM的单片机，其硬件结构具有功能部件种类全，功能强等特点。这种芯片构成的最小系统简单、实用﹑可靠。用STC89C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如下图（图2.1）所示。本设计所选用的晶振为12MHZ，晶振电容为30PF。
图2.1
2、LED驱动
LED的亮度受电流控制，通过控制电流调节LED灯的亮度。利用公式ILtONTI可知，利用调整PWM不同的占空比就可以控制电流的大小。电流通断的变化用NMOS管K2717实现，三极管9014提供驱动K2717的电流，PWM由P2.0输出，低电平有效。如下图（图2.2）所示：
图2.2
2、手动控制
KEY4变化控制的方式，KEY4为自锁按键，按下为手动控制，弹起为自动控制。手动控制时可以分为三档，对应与KEY1~3三个按键。如下图（图2.3）所示：
图2.3
3、自动控制
<1>光敏电阻反馈部分
光敏电阻器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。因此，不断采集光敏电阻对地的电压便可以获知台灯周边光强的变化。如下图（图2.4）所示：
图2.4 <2>ADC0809模数转换部分
ADC 0808和ADC 0809除精度略有差别外(前者精度为8位、后者精度为7位)，其余各方面完全相同。它们都是CMOS器件，不仅包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采集系统”。利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。
如下图（图2.4）所示，ADC0809的参考电压设置成5V，时钟信号通过单片机P3.3口利用定时器中断输出。光敏电阻的对地电压从IN3口输入，ADC0809将其转换成数字量后通过OUT1-7输出，以便单片机进一步处理。
图2.5
三、软件设计
1、总体框图
图3.1 8
2、主要程序
<1>按键扫描
不断扫描按键判断是手动控制和自动控制。程序代码：
void keyscan(){
ad();
if(key==1)
//key4松开，a恒为0 ,通过读c的值确定b的值
{
if(c<0.40)
last=0;
else if((c>=0.40)&&(c<2.0))
last=2;
else if((c>=2.0)&&(c<3.0))
last=5;
else if((c>=3.0)&&(c<4.0))
last=7;
else
last=10;
}
if(key==0)
//key4按下，{
if(key1==0)
{
delayms(10);//去抖
if(key1==0)
last=1;
}
if(key2==0)
{
delayms(10);
if(key2==0)
last=6;
}
if(key3==0)
{
delayms(10);
if(key3==0)
last=10;
}
}
}
手动控制 9
<2>AD转换
定时器1产生CLK信号，定时时间为2us,亦即CLK周期为0.4us。程地址为011，即IN3口输入。利用公式getdata*1.0/255*VREV+对数字量进行变化。程序代码如下：
void ad(){
} ST=0;//关闭转换 OE=0;//关闭输出 ST=1;//开启转换 ST=0;//关闭转换 P34=1;//选择通道0 P35=1;P36=0;while(EOC==0);//判断是否转换结束:是则执行以下语句,否则等待 OE=1;//开启数据输出允许
getdata=P0;//将数据取走,存放在变量getdata中
OE=0;//关闭输出
c=getdata*1.0/255*4.85;//电压值转换,5V作为参考电压,分成256 <3>PWM调节
定时器0控制PWM周期和占空比。程序代码如下： void into(void)interrupt 1 { TH0=(65536-500)/256;TL0=(65536-500)%256;
count++;if(count>CIRCLE)
{ count=1;}
if(count<=last)pwm=0;//占空比,使用反相器应为1 else
pwm=1;
四、总结
基于C51单片机和PWM调光的LED台灯以STC89C51作为主控芯片，设置了手动控制和自动控制。在手动控制时，分为三档，输出不同的PWM占空比实现了对光度的手动调节。在自动控制时，通过ADC0809模拟-数字转换芯片不断检验光敏电阻的电压来间接测量感应光度，将电压和预设的阈值进行对比，调整PWM的占空比实现了对光度的自动调节。该LED台灯电路简单，很大程度上节省电能，延长LED灯寿命，适宜阅读。
同时，在本次课程设计中，主要有以下体会：
1、对LED的驱动有进一步的了解，明白了如何对LED进行规定电流驱动，并通过输出不同的占空比来调节LED的亮度，从而对LED的耗电进行相应的管理；
2、进一步掌握了AD转换原理以及相关芯片的应用，通过ADC0809对外界的模拟量进行转换。
3、培养了自己的团队意识，能够比较好的和队员就项目进行及时的沟通，在分工和整合方面做的不错。附录1：作品照片
第三篇：项目五---节能调光台灯的设计与制作(教材编写)
项目五：节能调光台灯的设计与制作
一）项目描述
随着高科技的发展，节能调光台灯也不断地更新，它不但具有体积小、光效高、寿命长、耗电少、造型美观、使用方便等特点；而且适用于各种使用要求的台灯也应运而生，学生灯、书写灯、应急灯、日光灯、霞光灯、晚餐灯、不同高度的落地灯等新品迭出。从而能够很好的满足人们方方面面的需要，受到人们的欢迎。
（此部分主要是简单的介绍项目的内容、特点等，一段话即可）二）项目分析
（1）识别检测晶闸管。
（2）制作单结晶体管触发电路。
（3）制作家用调光台灯，并选择仪器仪表对电路进行调试和检测。
......（此部分主要是简单的分析项目实施的具体内容及要求、写几个点即可）三）项目目标
通过此项目的学习，学生要掌握晶闸管的基本结构、工作原理。能够熟练制作家用调光台灯。（此部分主要是写通过项目的实施，要达到什么目标，比如学生获得的知识、能力等，写几点或写一小段即可）四）知识与能力要求
（1）了解晶闸管的基本结构、工作原理。
（2）能识别常用晶闸管，能对晶闸管进行简单的检测。
（3）了解单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形。（4）了解单结晶体管及触发电路的工作原理。（5）会制作调光台灯电路。
（6）会用相关仪器仪表对调光电路进行调试与测量。
（此部分主要是写实施项目对学生的基本知识和能力的要求，写几点即可）五）项目实施
学习情境1 晶闸管及其应用电路 工作任务
任务1.1 单向晶闸管的认知（对于每一个具体任务，例如任务1.1单向晶闸管的认知，就是按照本教材目录要求，要求把每一个小节具体涉及的知识点写出，在编写时弱化对公式的推导，减少深奥理论的介绍，把最基本最重要的知识点编写出来，如1.1.1单向晶闸管的结构、符号和工作原理，编写时把单向晶闸管的结构、常用电路符号及基本工作原理等知识点写出。）
1.1.1单向晶闸管的结构、符号和工作原理 1．结构与符号（1）外形
晶闸管的外形有小型塑封型(小功率)、平面型(中功率)和螺栓型(中、大功率)几种，如上图所示。平面型和螺栓型使用时固定在散热器上。
（2）符号
文字符号：一般用SCR、KG、CT、VT表示。（3）结构
它由三个电极：阳极A、阴极K、控制极G 4层半导体：P1—N1—P2—N2
P2—引出线为控制极；P1—引出线为阳极；N2—引出线为阴极
3个PN结（J1，J2，J3）
2.工作原理
为了便于理解，下面用实验方法来说明单向晶闸管的工作原理。
（1）正向阻断
在图a中，晶闸管加上正向电压，即晶闸管阳极接电源正极，阴极接电源负极。开关S 不闭合，指示灯不亮。这说明晶闸管加正向电压时，但门极未加正向电压时，晶闸管不会导通，这种状态称为晶闸管的正向阻断状态。（2）触发导通
在图b中，晶闸管加正向电压，且开关S 闭合，在门极上加正向电压，此时指示灯亮，表明晶闸管导通，这种状态称为晶闸管的触发导通状态。晶闸管导通后，将S断开，灯仍亮，说明晶闸管一旦导通，门极便失去作用。要使晶闸管关断，必须将正向阳极电压降低到一定数值，使流过晶闸管的电流小于维持电流而关断。（3）反向阻断
在图c中，晶闸管加反向电压，即a 接电源负极，k 接电源正极，此时不论开关S 闭合与否，指示灯始终不亮。这说明单向晶闸管加反向电压时，不管门极加怎样的电压，它都不会导通，而是处于截止状态，这种状态称为晶闸管的反向阻断状态。
结论：综合上述，晶闸管导通必须具备两个条件：一是晶闸管阳极与阴极之间接正向电压；二是门极与阴极之间也接正向电压。晶闸管一旦导通，去掉门极电压晶闸管仍然保持导通状态。关断晶闸管的方法有：一是将阳极电压降到足够小或加反向阳极电压；二是将阳极瞬间开路。
1.1.2单向晶闸管的触发特性和触发电路
1．单结晶体管的结构和型号（1）外形
（2）符号
发射极箭头指向B1极，表示经PN结的电流只流向B1。（3）结构
三个电极：发射极E、第一基极B1、第二基极B2。一个PN结。
2．单结晶体管的基本特性（1）等效电路
rb1：E与B1间电阻，随发射极电流而变，即IE上升，rb1下降。rb2：E与B2间的电阻，数值与IE无关。rbb：两基极间电阻。rbb=rb1+rb2。
：称为分压比，rb1与rbb的比值，一般在0.3 ~ 0.8之间。
（2）导通条件
VEEVBBVD(VD为 PN 结的正向压降)
3．单结晶体管触发电路
（1）单结晶体管触发脉冲形成电路
（2）工作原理
电源接通后，VBB通过微调电阻RP和电阻R1向电容C充电，当单结晶体管满足导通条件，单结晶体管导通，C迅速放电，在电阻R3上形成一个很窄的正脉冲vb1。经过一个周期后，单结晶体管截止，由VBB通过微调电阻RP和电阻R1向电容C充电，重复上述过程。
1.1.3单向晶闸管的可控整流电路
1．单相半波可控整流电路（1）电路组成
（2）工作原理
① 当v2为正半周时：晶闸管VT承受正向电压，若此时没有触发电压，则负载vL=0。
② 当ωtα时，控制极加有触发电压VG，晶闸管具备导通条件而导通，正向压降很小，vLv2。
③ 当α ωt 时，晶闸管保持导通，负载电压vL基本上与次级电压v2保持相等。④ 当ωt 时，v2= 0，晶闸管自行关断。
⑤ 当 ωt 2 时，v2进入负半周后，晶闸管呈反向阻断状态，负载电压vL=0。（3）波形图
① α ：控制角。指触发脉冲的加入时间。
② ：导通角。每半个周期晶闸管导通角度。
控制角越大，导通角越小，它们的和为定值α+ = 。单相半波可控整流电路的电源效率低，直流电波动大。2．单相桥式可控整流电路
（1）电路组成
（2）工作原理
① 桥式整流输出电压对晶闸管VT而言是正向电压，只要触发电压到来，VT即可导通。则负载电压vL将与v'2对应部分基本相等。
② 当v'2经过零值时，晶闸管自行关断，在v2的第二个半周中，电路将重复第一半周的情况。
（3）波形图
任务1.2双向晶闸管的认知
1.2.1双向晶闸管的结构、符号和工作原理
1．双向晶闸管的结构与符号（1）外形
（2）符号
文字符号：TLC、SCR、CT及KG、KS等表示。（3）结构
有三个电极，为主电极T1和T2，另一个电极G为控制极。2.双向可控硅的工作原理
双向可控硅的工作原理1.可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流 ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，成正反馈，使ib2不断增大，如此正反馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅饱和导通。由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性。
1.2.2 双向晶闸管的典型触发电路
1．双向二极管触发电路（1）触发电路
VT1：双向二极管。VT2：双向晶闸管。RL：负载。
（2）工作原理
① 交流电源处于正半周，对电容C充电，电压极性为上正下负。② 电压增大到使双向二极管导通，可使双向晶闸管导通。③ 当交流电源过零的瞬间，双向晶闸管自行阻断。
④ 交流电源处于负半周，对电容C充电，电压极性为下正上负。
⑤ 电压增大到VT1的转折电压，使双向二极管反相导通，可使双向晶闸管导通。
⑥ 调节RP值，即可改变电容的充电常数，从而改变脉冲出现时刻，可改变晶闸管的导通角。
2．其他类型的触发电路（1）RC触发电路
特点：简单、成本低。（2）晶体管组合触发电路
V1、V2：为NPN型，只用C、E两极。
（3）氖管触发电路
特点：成本低，氖管可作指示器。技能实训
实训1 台灯调光控制器的设计与仿真
（此部分内容，按照实践实训指导书模式编写即可）
一、实训目的XXXXXX
二、实训内容 XXXXXX
三、知识与技能准备 XXXXXX
四、实训步骤及方法
XXXXXX
五、实训总结与体会
XXXXXX
1．设计项目 电子调光控制器 2．设计任务及要求
（1）设计并制造用电子控制的调光控制器。（2）控制器的控制信号输入用触摸开关。3．功能介绍
本触摸式调光控制器采用“参数固态继电器”PSSR作为主控元件，而不是通常所用的双向晶闸管。本电路由触摸控制信号输入电路、步进控制脉冲发生器、脉冲信号加/减计数器、脉冲信号译码分配器、十级控制开关和参数式固态继电器组成。
该控制器可以通过触摸开关实现光源的开启和关闭，并且可以由人体接触触摸开关的时间长短实现光源亮度的调节。4．电子调光控制器电路原理图
5．传感器、计数器
传感器是将外界信号转换为电信号的装置。传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器是一种检测
装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
通常计数器用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算。它按触发器是否同时翻转分类，可将计数器分为同步计数器和异步计数器两种。按照技术过程中数字增减分类，又可将计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。
该原理图中的M1、M2就是传感器的探头部分，CD40192接收传感器中传输的信号，并且进行译码分配。CD40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号，如图所示。
CD40192（同CC40192 74LS192）的功能见表，说明如下：
当清除端CR为高电平“1”时，计数器直接清零；CR置低电平则执行其他功能。当CR为低电平，置数端 也为低电平时，数据直接从置数端J1、J2、J3、J4 置入计数器。
图 CD40192引脚排列图及逻辑符号
引脚功能：图中：LD（11脚）— 置数端 CU(5脚)— 加计数端 CD(4脚)— 减计数端 C0（12脚）－非同步进位输出端 B0（13脚）非同步借位输出端。838电子
J1、J2、J3、J4 — 计数器输入端.Q1、Q2、Q3、Q4 —数据输出端 CR（14脚）— 清除端
当CR为低电平，LD 为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CD 接高电平，计数脉冲由CU输入；在计数脉冲上升沿进行8421码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CU接高电平，计数脉冲由减计数端CPD输入.CD40192 引脚图
6．译码器
译码是编码的逆过程，即将某个二进制翻译成电路的某种状态。实现译码操作的电路称为译码器。输入二进制代码，输出一个特定信号以代表代码原意的组合逻辑电路。译码是编码的逆过程，在编码时，每一种二进制代码，都赋予了特定的含义，即都表示了一个确定的信号或者对象。把代码状态的特定含义“翻译”出来的过程叫做译码，实现译码操作的电路称为译码器。或者说，译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路。
根据需要，输出信号可以是脉冲，也可以是高电平或者低电平。CD4028 是BCD－十进制或二进制－八进制译码器，它由4 个缓冲输入端口、译码逻辑门和10 个缓冲器组成。加至四个输入端口A0～A3 的一个BCD 码在十个十进制译码器输出十个相应的顺序脉冲，输出为高电平有效。同样，若A3＝0，加在输出口具有高驱动能力，以在高输出应用中增强直流和动态性能。7．参数固态继电器
ＪＣＧ型参数固态继电器（PSSR）中无触点开关是由单向或双向可控硅组成的，它接收触发电路送来的与交流电网同步的触发脉冲。由同步调制电源供电而工作的间歇振荡器产生脉冲群，该脉冲群中每一个脉冲的宽度都受到经磁隔离器隔离的控制绕组控制。其内部的整流电路、晶体管有源电阻以及无源阻抗驱动端共同确定并控制着控制绕组的状态。当控制绕组中流过较大的退磁电流时，间歇脉冲振荡器产生的脉冲宽度偏窄，从而不能触发无触点开关，使输出端断开，反之则闭合。该继电器具有高无源电阻和低无源阻抗的无源驱动功能（即零功率驱动、有源驱动功能及负功率驱动功能）。
ＪＣＧ型参数固态继电器（PSSR）
3、4脚间的输入阻抗与5、6脚压降之间的关系如下图所示：
使用该PSSR参数固态继电器可以利用经由传感器传输而来的经历计数、译码等过程的信号实现继电器的闭合，并联电阻的接通，从而实现光源亮度的降低。
7． CD4011
当X=0、Y=0时，将使两个NAND门之输出均为1，违反触发器之功用，故禁止使用。如真值表第一列。
(2)当X=0、Y=1时，由于X=1导致NAND-A的输出为”1”，使得NAND-B的两个输入均为”1”，因此NAND-B的输出为”0”，如真值表第二列。(3)当X=
1、Y=0时，由于Y=0导致NAND-B的输出为”1”，使得NAND-1的两个输入均为””1，因此NAND-A的输出为”0”，如真值表第三列。(4)当X=
1、Y=1时，因为一个””1不影响NAND门的输出，所以两个NAND门的输出均不改变状态，如真值表第四列。
知识拓展 晶闸管在交流调速系统中的应用
(此部分作为了解性常识性东西作概括性简单介绍，写1—3小段即可)根据电力拖动系统的负载特性的特点，通过晶闸管改变电动机的电源电压而改变电动机的机械特性来人为改变系统的转速，以满足其工作实际的需要。
下图为绕线式异步电动机晶闸管窜级调速,是在绕线式异步电动机的转子回路中串联晶闸管逆变器,借以引入附加可调电势，从而控制电机转速的一种调速方法。
转子在不同的转速下感应出转差频率的电压，经一组不控的三相桥式变流器变成直流电压 ,此电压再经一组全控桥式变流器实现有源逆变。把电能(转差功率)馈送回电网中去,改变逆变角的大小,即可改变馈送回电网电能的多少,从而达到改变电机转速的目的。
在理想条件下,转子回路经三相不控桥式整流后输出的直流电压平均值为Ud=1.35SE20, 式中，S---转差率;E20—转子不动,即转差率S=1时,转子绕组开路线电势。
三相全控桥式有源逆变器输出的直流电压平均值为
晶闸管串级调速系统主回路接线原理图U=1.35U′21cos，式中,U21—逆变变压器副边绕组线电压有效值。
逆变电压可看作是加于异步电动机转子回路的附加电势,只要改变逆变角,就可改变回路中的附加电势,实现对绕线式异步电动机的转速控制。
串级调速系统直流回路存在如下的电压平衡关系,即 Ud=U,即 1.35SE20=1.35U21cos;因为转差率队 s=(n1-n)/n1, 所以电机转速 n=(1-s)n1=n1(1-u′21cos/E20)由此可见,改变逆变角,就可以调节电动机转速.当下降,COS增加,n下降;反之增加,COS下降,n上升,当max
=90时,cos=0,U=0,相当于整流器的直流侧短接,也即
0转子短接,电动机在自然特性上运转。
其调节过程是:如果电机原来稳定运行于某一转速n,当减小时,则U加大,直流回路
Id减小,转子电流I2随之减小,电机转矩M减小,形成M 电子产品工艺文件的编制不是随意的，应该根据产品的生产性质、生产类型，产品的 复杂程度、重要程度及生产的组织形式等具体情况，按照一定的规范和格式编制配套齐 全，即应该保证工艺文件的成套性。 电子行业标准sJ／T10324对工艺文件的成套性提出了明确的要求，分别规定了产品 在设计定型、生产定型、钽电容样机试制或一次性生产时的工艺文件成套性标准； 电子产品大批量生产时，工艺文件就是指导企业加工、装配、生产路线、计划、调度、原材料准备、劳动组织、质量管理、工模具管理、经济核算等工作的主要技术依据，所以工艺文件的成套性在产品生产定型时尤其应该加以重点审核。通常，整机类电子产品在生产 定型时至少应具备下列几种工艺文件，．工艺文件封面 工艺文件明细表 装配工艺过程卡片 自制工艺装备明细表 材料消耗工艺定额明细表 材料消耗工艺定额汇总表 2．典型岗位作业指导书的编制 岗位作业指导书是指导员工进行生产的工艺文件，编制作业指导书，要注意以下几点：(1)为便于查阅、追溯质量责任，作业指导书必须写明产品(如有可能，尽量包括产品 规格及型号)以及文件编号。 (2)必须说明该岗位的工作内容，对于操作人员，最好在指导书上指明操作的部位。 〔3)写明本工位工作所需要的原材料、元器件和设备工具以及相应的规格、型号及 数量。 (4)有图纸或实物样品加以指导的，要指出操作的具体部位。 (5)有说明或技术要求以告诉操作人员怎样具体操作以及注意事项。(6)工艺文件必须有编制人、审核人和批准人签字。 一般，一件产品的作业指导书不止一张，有多少工位就应有多少张作业指导书，因此． 每一产品的作业指导书要汇总在一起，装订成册，以便生产使用。 自我测试 1．单向晶闸管内部结构包括____层半导体材料，构成____个PN结。它有三个电极分别是____，____和____。 2．单结晶体管有三个电极：____、____和____，只有____个PN结。 3．在单相可控半波整流电路中，通常把电角α叫做_____，把 称为_____。两者的关系是，α 越大，则 就_____，它们的和为_____，即_____。改变α的大小，就可以改变_____，也就改变了_____。思考与练习 1．晶闸管导通的条件是什么？晶闸管导通后，通过管子阳极的电流大小由哪些 因素决定？已经导通的晶闸管在什么条件下才能从导通转为截止？ 2．晶闸管是否有放大作用？它与晶体三极管的放大有何不同？ 3．简述用万用表判别晶闸管元件的步骤和方法？ 学习情境2节能调光台灯的设计与制作 工作任务 任务2.1 设计节能调光台灯的工作原理图 可控整流电路的作用是把交流电变换为电压值可以调节的直流电。图所示为单相半控桥式整流实验电路。主电路由负载ＤＳ1（灯炮）和晶闸管q2组成，触发电路为单结晶体管Ｑ1 及一些阻容元件构成的单结晶体管触发电路改变晶闸管q2 的导通角，便可调节主电路的可控输出整流电压（或电流）的数值，这点可由灯炮负载的亮度变化看出。晶闸管导通角的大小决定于触发脉冲的频率f，由公式f11Ln RC1η可知，当单结晶体管的分压比η（一般在0.5～0.8 之间）及电容C 值固定时，则频率f 大小由R 决定，因此，通过调节电位器RP，使可以改变触发脉冲频率，主电路的输出电压也随之改变，从而达到可控调压的目的。任务2.2 制作节能调光台灯的PCB电路板 2.2.1 设计印制电路板 1、选择FileNew 命令打开PCB Document,打开电路板设计环境 2、设计电路板的工作层面 3、选择DesignCreate net 生成网络报表 4、选择DesignCreate net 装入网络表 5、单击菜单Auto RouteAll 对整个电路进行自动布线 2.2.2 元件布局 1.分块原则 主电路、控制电路应尽量分离；控制电路中，由不同的功能部分组成，各功 能部分器件应尽量集中，电源线或公共线应尽量放在线路板的边缘。2.大件优先原则 先确定体积大或占安装位置大的器件的位置 3.考虑元件的放止方式，设计相应的安装位置 (1)放置方式分为平和立放，若安装空间允许，二极管(IN4002)、稳压二极 管(1N4747)、电阻、应平放 (2)单结晶体管、晶闸管、电容应立放 4.单结晶体管、晶闸管等元件的管脚位置 (1)单结晶体管（2N2646）的脚为软管脚，安装时要根据电路板和它在电路 原理图中与相临元件的电路关系来考虑它的安装位置，不使其管脚成交叉状。(2)晶闸管(MCR22-4)的管脚为硬管脚，三个管脚应直插或稍微弯曲，不能因 管脚的安装位置选择不当，使管脚相互交叉。5.元器件安装的疏密程度 应结合元件的电压等级、容量情况、元器件的总体数量和电路板的大小等因 素综合考虑。6.美观原则 在安装空间允许的情况下，应尽量满足，整齐、对称的原则。任务2.3 节能调光台灯的组装、焊接 1.按设计的安装图插放元件 若元件疏密不均，可重新调整元件的实际安装位置，使其均匀分布 2.元器件的安装高度 考虑元器件可能由于某种外力的作用，使管脚弯曲，相临元件的管脚可能发 生相碰，造成短路及也考虑元件自身的散热情况，元器件的安装高度应予限制。(1)二极管、电阻、稳压二极管、电容比电路略高出2-3mm即可(2)单结晶体管、晶闸管要高，尤其是晶闸管 (3)电位器由螺丝定位(固定高度)3.电位器的安装 先在电路板上按电位器的尺寸钻孔，后插入电位器，调节手柄应在焊接侧。4.元件的焊接 (1)若元件的管脚有氧化层而不易焊接时，应先用纱布将氧化层磨去，并涂 上一薄层焊锡，然后插入电路板的插孔焊接。(2)焊点要焊牢，不能虚焊、假焊。 (3)焊点要大小适中，不能太大，也不能太小。(4)焊点应光亮。 要保证上述要求，首先要处理好电烙铁、焊接时间不要过长，松香不要用得 过多。 5.外接短接线 有时，在各元件或电路间需用短接线，此时应注意：(1)短接线应在元件一侧 (2)短接线应尽量少，且各短接线不交叉(3)短接线不能弯曲或折角(4)跨接线应紧贴电路板 6.注意事项 (1)在设计电路图时，一定要弄清各元器件的引脚，特别是引脚的电子元器件（如：晶体管、晶闸管等），以防接反，影响整个电路的正常工作。 (2)各元器件的封装要严格按照要求设计其焊盘的大小和孔径的大小。 (3)导入PCB 时要检查是否有错误，只要有一处错误，就不能通过执行下一步。 (4)导入PCB 后，注意认真检查核对元器件的数量是否齐全，检查各引脚和飞线是否正确。(5)在布局元器件时，应遵循尽可能让走线过少的原则，适当的调节各元器件的位置，尽可能达到绝对优化。 (6)在布线时，应注意禁止走锐角直线，尽可能不走直角，以防止产生干扰。(7)在腐蚀铜的过程中，一定要注意使铜完全腐蚀掉为止，不要有残留。技能实训 实训1多功能调光台灯的制作与调试 设计本电路具有调光、充电和应急照明三种功能。平时电网供电时,可进行调光并对电池充电;电网停电时会自动点亮应急灯。如图所示。 HL1S220VJ1-3E3VJ1-1VD5VD6J1-2C10.47400VHL2R151K2WR45.6KKP56KR21.2KV1VD1-VD41N4001C21μJR31.5KV2VTC3R51200.33VD7-VD101N4001 多功能调光台灯电路图 电路原理如下: 接通开关S，电网供电时，交流电压经电容C1降压限流，再经VD1-VD4全桥整流后提供直流电压使继电器J1励磁吸合，其常开触点J1-1断开切断灯泡HL1的电流，HL1不会点亮；常闭触点J1-3断开、常开触点J1-2闭合，灯泡HL2点亮。同时，电网电压经VD7-VD10全桥整流、R1降压限流后给调光控制电路供电。调光控制电路中，三极管V1、V4和R4、KP、C3等构成张弛振荡器，其输出信号从V2的发射极取出作为晶闸管VT的移相触发脉冲。调整KP即可改变张弛振荡器的振荡频率，从而改变VT的导通角，也就改变了VT2的亮度，实现了调光功能。知识拓展 晶闸管在逆变与变频技术中的应用 利用晶闸管的特性,直流电变换成交流电的过程称为逆变,将某一频率的交流电变换成其它各种频率的交流电的过程称为变频。整流、逆变、变频常常是结合在一起。电流、电压通过这些变换.常做成中频(400-8000Hz)加热电源,用于熔炼、透热、淬火、焊接。现在最经济的长途高压直流输电,就是将交流整流成直流输送,然后,再将直流逆变成交流供人使用。另一个应用是对交流电机进行调速,如海上石油钻井平台电网串级调速和变频调速中使用的各种形式的变频装置等。这是目前的技术发展方向。自我测试 1.PCB设计步骤？ 2.节能调光台灯的电路工作原理？ 3.电路中各元器件该如何安装？ 思考与练习 （此部分主要写思考和练习题，按照传统编写教材模式即可）1.PCB设计时，元件布局遵循哪些原则？ 2.元件焊接时应注意哪些事项？ 3.根据所学知识，学生自己设计一种节能调光台灯。六）项目考核 （此部分主要写项目考核的目的、考核的内容、考核的方法及步骤，写一小段即可） 本项目的考核采取过程性评价考核方式。依据教学目标的要求，把该项目的整个活动过程分为三个环节。即方案设计、电路板的制作、组装焊接。分别对每个环节进行考核评价。其中方案设计占40%，电路板的制作20%，组装焊接40%。教师主要根据各环节学生完成质量对学生评价考核。七）项目小结和教学反馈 通过该项目的学习，学生能够熟练掌握单向、双向晶闸管的使用方法，熟悉电路板的制作流程及制作技巧，能进一步掌握电路组装焊接方法。这充分发掘了学生的创造潜能，培养和提高他们的动手能力、实践能力、分析能力和综合能力。为以后的学习和工作打下坚实的基础。
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