最新基于單片機的聲控和光控路燈的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 種話筒外殼內設置一個場效應管作為阻抗轉換器，為此駐極體電容式話筒在工作時需要直流工作電壓。 駐極體話筒聲電轉換的關鍵元件是駐極體振動膜。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發上一層純金薄膜。然后再經過高壓電場駐極后，兩面分別駐有異性電荷。膜片的蒸金面向外，與金屬外殼相連通。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開。這樣，蒸金膜與金屬極板之間就形成一個電容。當駐極體膜片遇到聲波振動時，引起電容兩端的電場發生變化，從而產生了隨聲波變化而變化的交變電壓。駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為幾十pF。因而它的輸出阻抗值很高(Xc＝1／2~tfc)，約幾十兆歐以上。這樣高的阻抗是不能直接與音頻放大器相匹配的。所以在話筒內接入一只結型場效應晶體三極管來進行阻抗變換。場效應管的特點是輸入阻抗極高、噪聲系數低。普通場效應管有源極(S)、柵極(G)和漏極(D)三個極。這里使用的是在內部源極和柵極間再復合一只二極管的專用場效應管。接二極管的目的是在場效應管受強信號沖擊時起保護作用。場效應管的柵極接金屬極板。這樣，駐極體話筒的輸出線便有三根。即源極S，一般用藍色塑線，漏極D，一般用紅色塑料線和連接金屬外殼的編織屏蔽線。其原理圖如下： 駐極體話筒結構圖 光敏電阻又稱光導管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產生的載流子都參與導電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達1~10M歐,在強光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（~）μm的響應很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。圖（3）為光敏電阻基本結構圖： 光敏電阻結構圖在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當波長的光線照射時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實現光電轉換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也可以加交流電壓。光敏電阻是采用半導體材料制作，利用內光電效應工作的光電元件。它在光線的作用下其阻值往往變小，這種現象稱為光導效應，因此，光敏電阻又稱光導管。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。通常采用涂敷、噴涂、燒結等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，然后接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產生的電子—空穴對增加了半導體材料中載流子的數目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻的阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發產生的電子—空穴對將逐漸復合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復原值。光敏電阻隨入射光線的強弱其對應的阻值變化不是線性的，也就不能用它作光電的線性變換，這是使用者應注意的地方。初學者可購置一只光敏電阻器（MG45型)，在夜間點一盞60～100W的白熾燈，用萬用表直接測量光敏電阻器的阻值。測量時，應把光敏電阻對著白熾燈的光，再逐漸拉開與燈的距離(由近到遠)，觀察萬用表指示的阻值變化，可以直觀驗證光敏電阻的特牲，以加深對它的感性認識。常用的光敏電阻器型號有密封型的MG4MG4MG43和非密封型的MG45。它們的額定功率均在200mW以下。在光電自動控制電路中，可以選用光敏電阻器作為光電傳感元件。 光敏電阻實物圖 雙電壓比較集成器LM393 主要功能輸出負載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內的任何電源電壓上，不受 (當不用負載電阻沒被運用)，(16mA)時，輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升。輸出飽和電壓被輸出晶體管大約60ohm 的γSAT限制。當負載電流很小時,輸出晶體管的低失調電壓()允許輸出箝位在零電平。 LM393芯片圖 主要特點LM393 是雙電壓比較器集成電路。該電路的特點如下：比較器數:2工作溫度范圍:0176。C +70176。CSVHC(高度關注物質):No SVHC (18Jun2010) 器件標號:393通道數:2邏輯功能號:393工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源： 2～ 36V， 雙電源：177。1～177。18V；消耗電流小， ICC=；輸入失調電壓小， VIO=177。2mV；共模輸入電壓范圍寬， VIC=0～；輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；輸出可以用開路集電極連接“或”門；采用雙列直插8 腳塑料封裝（DIP8）和微形的雙列8 腳塑料封裝（SOP8）。 結構圖LM393內部采用雙列直插8 腳塑料封裝（DIP8）和微形的雙列8 腳塑料封裝（SOP8） LM393內部結構圖 應用說明LM393是高增益,寬頻帶器件，象大多數比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產生耦合，則很容易產生振蕩。這種現象僅僅出現在當比較器改變狀態時，輸出電壓過渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個問題，標準PC板的設計對減小輸入—輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于10K將減小反饋信號，而且增加甚至很小的正反饋量(~10mV)能導致快速轉換,使得不可能產生由于寄生電容引起的振蕩，除非利用滯后，否則直接插入IC(集成電路板integrated circuit，縮寫：IC) 并在引腳上加上電阻將引起輸入—輸出在很短的轉換周期內振蕩，如果輸入信號是脈沖波形，并且上升和下降時間相當快，則滯回將不需要。比較器的所有沒有用的引腳必須接地。LM393偏置網絡確立了其靜態電流與電源電壓范圍 ~30V無關。通常電源不需要加旁路電容。差分輸入電壓可以大于Vcc并不損壞器件。LM393的輸出部分是集電極開路，發射極接地的NPN輸出晶體管，可以用多集電極輸出提供。： 光控電路模塊光敏傳感器模電變換的電路圖 當光敏電阻收到光照的時候，電阻減小，運放同向輸入端為低電平，端口1輸出為低電平；當光照較弱時，電阻增加，運放同向輸入端為高電平，端口1輸出為高電平。光控電路的輸出信號經過電壓跟隨器后，將比較微弱的電流信號放大到單片機能夠識別的電流。 聲控電路模塊聲控電路部分電路圖 聲控電路圖 駐極體話筒將接收到的聲音信號轉換成微弱的電壓信號，然后，微弱的電壓信號經過兩級放大器的放大，然后將放大后的信號電壓通過遲滯比較器轉變成單片機識別的高低電平信號,經過雙向穩壓管變成翻轉電平信號。 串口通信模塊 串口通信模塊電路圖 串口通訊對單片機而言意義重大，不但可以實現將單片機的數據傳輸到計算機端，而且也能實現計算機對單片機的控制。由于其所需電纜線少，接線簡