1/14光控电机正反转电路的设计设计内容与要求1.当传感器检测到光信号时直流电机正转30秒停止转动，当此光信号撤离后电机正转30秒停止转动。2．完成原理图和PCB图设计及电路元件参数计算。3．对设计的电路进行安装调试实现控制功能。4．要求电路设计规范，费用低，可靠性高。5．编写好设计文档。1.方案论证与对比1.1方案一光敏电阻没有光照时，光敏电阻为高阻态，A端为高电位，BC端为低电位,D端为高电位，B端电容通过电阻R3充电形成单脉冲，这时1号单稳态触发器触发，输出为高电平,电机正转30秒。当光敏电阻有光照时，光敏电阻为低阻态，A端为低电位，BC端为高电位，D端为低电位，D端电容通过电阻R6充电形成单脉冲，这时2号单稳态触发器触发，电机反转30秒。暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。当BD端电压太大，二极管导通，从而保护了单稳态触发器。R4=R5，C1=C3，R4与C1的乘积决定电机正转的时间，R5与C3的乘积决定电机反转的时间，这样可以很好的达到预定效果。2/14图1系统结构原理框图1.2方案二利用光电三极管将外界环境的明暗变化转换为逻辑量，将光信号转换为电信号。光照到光电三极管，三极管导通，输出的电压为低电平，当光没有照到光电三极管，三极管不导通，输出的电压为高电平。这个时候通过555定时器组成施密特触发器对波形进行整形。555定时器是一种集模拟，数字于一体的中规模的集成电路，可用于信号的产生和信号的产生和变换。施密特触发器及微分电路得到脉冲信号，触发单稳态触发器，最后，利用功率驱动环节驱动直流电机的转动。图2系统结构原理框图1.3方案对比与选择有光时光敏电阻阻值减小.无光时光敏电阻阻值变大1号单稳态触发器出发2号单稳态触发器出发通过电容充放电控制电机转动时间电机正转30秒电机反转30秒实现电机反转30秒通过电容充放电控制电机转动时间触发单稳态触发器通过光照射光敏三极管产生输入脉冲3/14方案一：优点：①元器件均为常用元器件。②PCB布线较为简单。缺点：①元器件较多。方案二：优点：①结构简单，容易制作。②元器件较少。缺点：①元器件中的芯片较贵。②元器件较难获得。经本组成员讨论后决定选用方案一实现设计要求。2．单元电路介绍2.1斯密特触发器施密特触发器的电压传输特性及工作特点：施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器电路有两个阈值电压。正向阈值电压（VT+）和负向阈值电压（VT-）。正向阈值电压与负向阈值电压之差，称为回差电压（VT）。由74L14整形电路构成的斯密特触发器，当输入电位逐渐升高。电位大于VT+时，则输入为高电平，输出为低电平，当输入电位逐渐降低时，输入电位小于VT+时，则输入为低电平，输出为高电平。斯密特触发器将正弦波变换成同频率的矩形波，改变斯密特触发器的VT+和VT-就可以调节Vo的脉宽，将非矩形波转换为矩形波，当传输线上电容较大时，矩形波的上升沿和下降沿都会明显的4/14被延缓，并且还会产生阻尼震荡，采用斯密特触发器对波形进行整形，只要回差电压选择恰当，就可以达到理想的整形效果。（a）（b）图3CMOS反相器组成的斯密特触发器及波形变换2.2555定时器组成的单稳态触发器（1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态当电路无触发信号时，Vf保持高电平，电路工作在稳定状态，即输出端Vo保持低电平，555内放电三极管T饱和导通，管脚7“接地”，电容电压VC为0V。（2）Vf下降沿触发当Vf下降沿到达时，555触发输入端（2脚）由高电平跳变为低电平，电路被触发，Vo由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态。（3）暂稳态的维持时间在暂稳态期间，555内放电三极管T截止，VCC经R向C充电。其充电回路为VCC→R→C→地，时间常数τ1=RC，电容电压VC由0V开始增大，在电容电压VC上升到阈值电压之前，电路将保持暂稳态不变11G1G2VIvOR2R1vO15/14（4）自动返回（暂稳态结束）时间当VC上升至阈值电压时，输出电压Vo由高电平跳变为低电平，555内放电三极管T由截止转为饱和导通，管脚7“接地”，电容C经放...
