中山大学电子技术综合实验论

激光图案控制电路焊接与调试
陈XX 微电子学
摘要：本课程要求分析激光控制系统的工作原理，焊接散装元件来组装激光控制器并调试。

在这个过程中掌握电路的焊接与调试方法。

关键字：激光图案控制电路调试
通激光图案控制电路的焊接和调试实验，了解了激光控制电路的原理，培养了综合分析和设计电路的能力，焊接调试电路的能力。

锻炼了动手能力，切实提高实验技能，增强了对微电子专业的兴趣。

1.实验内容
1.1实验目的
本课程通过焊接散装元件来组装收音机与激光控制器并调试。

在这个过程中需要分析收音机与激光控制系统的工作原理，并掌握调试电路的方法。

在本课程中需学会认识元件，检测元件，使用万用表、电烙铁等工具的方法。

掌握一定的焊接技巧。

1.2实验仪器及元件
变压器，万用表，万用版，整流桥，7812稳压管，555多谐振荡器，4017脉冲分配器，4013，麦克风，滑动变阻器，集成运放，继电器，各种阻值的电阻，二极管，发光二极管，电容，三极管，插座，导线等。

1.3电路原理
1.3.1激光控制器电路原理
（1）激光图案变化原理
激光器上有两个直流电机。

每个电机上带有一个反射镜，当电机转动时，反射镜跟着转动，由于镜面不平，反射镜在转动时也出现微小的震动，因而射在镜面上的激光的入射角也出现微小波动，导致反射光不再是一条笔直不动的光线，而是有规律地摆动；这条有规律摆动的光射在第二个电机上，又会出现与第一个电机类似的情况，导致最终反射出的激光按照某种规律摆动，形成固定的图案。

当任一个电机转速发生变化时，光线摆动的规律就会变化，导致图案发生变化。

该控制器总利用电压变化控制两个直流电机电机，不同的电压驱动电机产生不同的转速。

两个电机的驱动电压大小由控制器决定。

该控制器一共能产生8组图案。

有两种工作模式使图案变化，一种是自动的，即隔一定时间图案自动变化，另一种模式是声控，即控制器接收到较大的声音时，图案发生变化。

（2）原理图
（3）电源部分
220V 交流电经过变压器后降压为15V ，变压器送来的15V 交流电经过整流桥，形成粗略的直流电，再经1000μ的电解电容，滤掉低频部分，然后经过一个7812（三端稳压管）稳压，再经过两个小电容，进一步滤掉高频波，便得到了较为稳定的12V 直流电，为整个控制电路供电。

放光二极管为电源指示灯。

电路图如下：
（4）自动控制部分
由555多谐振荡器产生矩形脉冲。

当电路刚接通电源时，由于C 来不及充电，555电路的2脚处于零电平，导致其输出3脚为高电平。

当电源通过R1、R2向C 充电到Vc ≥Vdd 时，输出端3脚由高电路平变为低电平，电容C 经R2和内部电路的放电开关管放电。

当放电到Vc ≤Vdd 时，输出端又由低电平转变为高电平。

此时电容再次充电，这种过程可周而复始地进行下去，形成自激振荡，产生矩形脉冲。

（5）声控部分
15V
12v
多谐振荡器 脉冲分配器
控制电机反转电路
驱动电 路
电机
整形电 路
分压电 路 直流电源电路
放大器
拾音机
除了自动控制，该控制器还可以由声音控制，用到了拾音器。

拾音器中有对声音敏感的部件，当外界声音发生变化时，流过拾音器的电流就会变化，使得电路中的电压也发生变化，利用多谐振荡器555得到脉冲信号，该脉冲信号的频率和声音变化的频率一样，即声音突变一下，即出现一个脉冲，然后用这个脉冲信号作为4017的时钟信号，后面的过程就和自动控制一样了。

可见，声控部分的主要任务就是将声音的变化转换成脉冲信号。

（6）电压控制电路
555产生的矩形脉冲作为脉冲分配器
4017的时钟信号，每来一个脉冲，4017
就会换一路输出，Q0－Q3随脉冲依次
输出有效。

而将Q4与RST连起来的设
计使得当轮到Q4时，4017重启，从Q0
开始输出，这样便实现了Q0－Q3的循
环输出。

Q0-Q3的每一路输出带有不一样的电
阻负载以产生不一样的电压来驱动电
机。

每一路输出分成两路，一路电阻是
固定的，另一路是可调电阻，他们分别
驱动两个电机。

1.4.激光控制器电路调试
电路焊接完成后，进行调试，调试步骤如下。

（1）先用万用表检测电源，确定输出电压为12V左右，否则电源有错误，检查直到输出电压正确。

（2）在自动转换工作模式，用万用表测4017的4个端口的输出电压，四个端口每隔10多秒轮流有一个口为高电平，其余端口为低电平。

若否，则检查多谐振荡器与脉冲分配器这两
个模块的电路，直到正确。

（3）在声控工作模式下，用万用表测4017的4个端口的输出电压，四个端口在声控下轮流有一个口为高电平，其余端口为低电平。

若否，则检查拾音机、放大电路与整形器这三个模块的电路，直到正确。

（4）在自动转换工作模式，用万用表测电机接口的电压，若输出电压为几伏，且每隔10多秒，电压值发生变化，则自动工作方式的电路正确，否则检查电机驱动电路，直到正确。

（5）最后，将控制器接到激光器上，观察产生的图案，若在自动转换方式和声控方式都轮流产生8组图案，则正确，否则，重新检查，直到正确。

2.实验收获
实验才第四周开始，到第十二周完成调试，总共经历了九周的时间，在这九周的时间里，有过许多的困难，最后都一一克服，完成了电路的焊接并调试成功，也让自己获得了许多知识。

（一）线路混乱，无从下手
问题：
第一次面对一个如此复杂的系统，自己明显经验不足，第一周尝试插放各类元件，但是之后发现线路混乱，焊接难度大，而且容易出错，不美观。

解决方法：
经过第一周的失败后，自己利用课后时间，结合原理图，手工画出布线图，最终在布线图的指导下，成功完成电路的焊接，而且调试时，只有一处错误，将漏掉接线的地方接上后，电路正确工作。

收获：
认识到布线的重要性，避免了盲目工作带来的损失。

之后认识到，还可以利用protel等电脑软件进行布线，之后希望利用课余时间，学习用protel布线，对比手工和用电脑的区别。

（二）焊接不熟练，结果不美观
问题：
虽然大二自己练习过焊接，但是并不熟练。

刚刚开始焊接时，用锡多少，焊点大小等都不了解，焊接后电路板很不美观。

解决方法：
通过询问同学，向同学学习，并从网络上下载教学视频，加强课余的联系，较好的掌握了焊接技巧，并对学期初的焊接进行修改，使得电路板外观有比较大的改善，而且使得电路运行稳定。

收获：
动手能力得到提升，进一步掌握了焊接的技巧。

（三）继电器不工作，声控电路不灵敏
问题：
调试阶段发现，控制电机的继电器不工作，而且声控电路不灵敏。

解决方法：
逐步测量电路各个点的电压，和理论值进行对比分析，最终发现继电器不工作是因为没有接地，而声控电路不灵敏是麦克风的接线焊接得不好，在更正了这两处错误后，电路正确工作，声控电路也变得很灵敏。

收获：
了解到一些调试和分析电路的方法
（四）对各类元件不够了解
问题：
实验过程中，发现自己对各类元件并不够了解，比如电阻阻值的读取，不同三极管的管脚分布等等
解决方法：
通过查阅资料，和在实验过程的不断实践，对各类器件的认识更为深入。

收获：
学会了读取电阻电容的值，辨别二极管、三极管的管脚等等。

3.实验结果
这次实验经过认真的焊接与调试，激光控制器电路成功工作。

激光器经过调试，在自动转换模式与声控模式下都能得到各组图案，而且在重新焊接麦克风后，电路对声控的响应也很灵敏。

（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。

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