电子萤火虫(电子技术课程设计报告)

电子技术课程设计报告

课程名称：电子萤火虫

系部：

专业班级：

学生姓名：

指导教师：

完成时间：2009.12.31

报告成绩：

电子萤火虫设计报告

一. 设计要求

通过电子技术模仿实现萤火虫夜间的自然发光。

1、按原理框图查阅相关的电路和元器件功能的资料，完成电路设计。

2、画出电路原理图，说明设计思想。

3、按照电路原理图在实验板上安装、试调电路。

4、写出设计实验报告

二.设计的作用与目的

由于萤火虫发出的光只有在夜里才可清楚地看到，它所发出的光与我们平常见到的闪烁彩灯的光是不同的。闪烁彩灯发出的光比较单调，而萤火虫所发的光则是由强到弱且短暂而明亮。电子萤火虫电路便是根据自然界的萤火虫的这种发光特性而设计的，对萤火虫的发光特性有一定的仿真性。

本设计可以模拟自然界萤火虫的习性和行为，尤其是几只电子萤火虫放在一起，才能看到萤火虫群聚时的现象。设计可以实现黑夜自然发光。

设计采用了自然光能，绿色环保，且开发性强。

三.设计的具体实现

1.系统概述

电路中RPI与光敏电阻器RL组成光控电路，白天RL呈低电阻，555时基集成电路4脚为低电平，555时基集成电路复位不工作，到了夜晚，RL呈高阻态，555时基集成电路即开始起振，3脚交替输出高电平与低电平，当3脚输出低电平时，电源经发光二极管VL1向C3充电，VL1发光。随着充电进行，充电电流减小，VL1渐暗直至熄灭；当3脚输出高电平时，C3通过VD1放电，同时电源通过VL2向C4充电，同理VL2发光亮度由亮渐暗，直至熄灭；当3脚又输出低电平时，VL1又开始发光，同时C4可通过VD2放电。周而复始，VL1、VL2能像萤火虫一样闪亮，调节RP2可改变其闪烁频率以获得理想的效果。调RP1可改变光控灵敏度，当电路处于复位状态时，由于C3的隔直作用，电荷充满后，发光管不再发光。

2.单元电路设计、仿真与分析

由于设计需要实现在黑暗环境中自主发光，以模仿萤火虫在黑夜中发光的特点，设计考虑应用光控电路，如电路原理图所示，NE555、R1、W2、C1、C2构成多谐振荡器，RG、W1、VT构成光控电路，发光电路由LED1、LED2、VD1、VD2、C3、C4所以考虑采用光电元件，本电路中采用光敏电阻器，利用光敏电阻感应白天和夜晚的光强，从而初步影响电路。本电路中选用MG45—13型光敏电阻器(主要参数见附录)。

光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。

而发光元件选择的是发光二极管，其将电能转化成光能。

电路中可选用NE555或LM555或561555等时基集成电路，本电路图中选择的是NE555。ICNE555是一种8脚时基集成电路：

NE555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。

其结构如图：1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使NE555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，NE555定时器输出低电平时，放电晶体管TD 导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压

1V—3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V—18V范围内使用。

当VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器置0，G3输出高电平，放电三极管TD导通，定时器输出低电平。

当VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不来。

当VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。

当VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。

3.电路的安装与调试

如下方的两幅图所示，是电路原理图设计过程中所做的改进。

由于电子萤火虫的发光特点是渐明渐暗，不是单调的闪烁，而在设计初时考虑的是设法使发光二极管的闪烁频率接近萤火虫发出的信号，而电路实现的效果与理想效果有较大偏差。

如图①，采用的是五个发光二极管，当555电路接成多谐振荡器后，D1随之闪烁，频率大约是1Hz，虽然接近萤火虫的磷光闪烁频率，但闪烁效果过于单调，所以设法采取改进与调整。

如图②，在原先的基础上，去掉了两个发光二极管，新增加两个IN4148型二极管和两个极性电容C3、C4,增加两个极性电容后，发光二极管VL1向C3充电，使VL1发光。随着充电进行，充电电流减小，VL1渐暗直至熄灭。C3还可以通过VD1放电，同时VL2可向C4充电，同理VL2发光亮度由亮渐暗，直至熄灭，周而复始，VL1、VL2能像萤火虫一样闪亮,这就达到了设计的效果，并且当电路处于复位状态时，由于C3的隔直作用，电荷充满后，发光管不再发光。

改进前的电路图(部分)（图①）

改进后的电路图(部分)（图②）四．心得体会及建议

通过这次电子技术课程设计，我运用已经学习的有关电子技术的知识，顺利的完成了这份课程设计，并且从选题到电路设计都是独立完成。设计需要将所学的知识运用到实际中去，这对我来说是一次考验，考验我对所学知识掌握的是否扎实牢固，而且也是第一次将自己的设想真正的具现化出来，我十分感谢学院及老师们给我们这次自主学习和开发设计思维的机会。虽然在设计实现过程中我遇到了一些技术方面的困难，老师们耐心的给予我指导和信心上的鼓励，我也努力通过自己的思考、设想、求证、检验不断的完善自己的设计，其间也查阅了一些书籍报刊资料并且与同学交流心得体会。我想这次设计主要锻炼的是个人的自主设计能力，而设计的过程同时也是一个自主学习的过程，随着设计的每一步进行，我的收获也在不断增加，技术理论与实际的结合使我更加扎实的巩固了学习过的理论知识，并且提高了实践技能知识,锻炼了自己的多项能力，最后再次感谢给予我们鼓励与指导的老师们。