聲光控制照明節(jié)電開關(guān)設(shè)計 畢業(yè)論文

四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文設(shè)計論文題目聲光控制照明節(jié)電開關(guān)設(shè)計_專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)班級應(yīng)電082學(xué)號0818081姓名洪鵑指導(dǎo)教師陳運軍二一年九月十日四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名洪鵑學(xué)號0818081班級應(yīng)電082專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)設(shè)計（或論文）題目聲光控制照明節(jié)電開關(guān)設(shè)計指導(dǎo)教師姓名職稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備注陳運軍工程師四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系應(yīng)用電子技計（論文）內(nèi)容1電燈具有光控開關(guān)作用，白天光線亮?xí)r不會點亮，夜間開關(guān)呈守備狀態(tài)。2電燈具有聲控作用，當(dāng)有走路的聲音或振動時，開關(guān)即能自動開啟，燈亮一定時間后自動關(guān)閉。3正確選擇電路元件與設(shè)備，給出元件、設(shè)備明細表。4撰寫設(shè)計論文，要求準確闡述電路選擇依據(jù)，反映元件、設(shè)備選擇等設(shè)計過程，字數(shù)不少于4000字。5要求自制印刷電路板，裝出電路實物，基本達到各項指標要求。進度安排第5周在網(wǎng)上查找相關(guān)資料，選擇參考方案并確定方案；第6周在MULITISIM100里畫仿真圖，并驗證其功能是否能實現(xiàn)；第78周撰寫論文第1章，查找第2章單元電路里所需資料；第910周撰寫好第2章的論文并檢查、理解論文第1章；第1112周整理論文，初步撰寫好論文的初稿；第1314周檢查定稿；第15周答辯。主要參考文獻、資料寫清楚參考文獻名稱、作者、出版單位1余成波傳感器與自動檢測技術(shù)北京高等教育出版社，20042何希才傳感器技術(shù)及應(yīng)用北京空航天大學(xué)出版社，20053趙家貴傳感器電路設(shè)計手冊北京版社，20024王俊杰檢測技術(shù)與儀表武漢武漢理工大學(xué)出版社，20025楊旭東實用電子電路精選北京化學(xué)工業(yè)出版社，19996華成英電子技術(shù)北京中央廣播電視大學(xué)出版社，19967康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）北京高等教育出版社出版，2002審批意見教研室負責(zé)人年月日備注任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文目錄摘要1緒論2第1章電路方案設(shè)計311方案選擇312方案論證413整機原理介紹4第2章單元電路設(shè)計621整流電路6211倍壓整流電路6212橋式整流電路622光控電路設(shè)計8221核心元器件8222光控電路的工作原理823聲控電路設(shè)計9231核心元器件介紹9232聲控電路工作原理1024延時電路設(shè)計10241核心元器件介紹10242延時電路工作原理1125整機電路工作原理12第3章電路仿真與調(diào)試1431MULTISIM軟件使用平臺及功能1432介紹MULITISIM100中畫圖步驟14四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文I33電路仿真14第4章實物制作與調(diào)試1841印制電路板的制作1842元器件的安放順序1943焊接19431焊接的工藝要求19432焊接的操作1944實物2045實物調(diào)試20451靜態(tài)調(diào)試20452動態(tài)調(diào)試21總結(jié)22致謝23參考文獻24附錄1整機機電路圖25附錄2元件明細表26四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第0頁共26頁摘要在現(xiàn)代科技發(fā)展中，人們因生活水平、文化習(xí)俗、道德修養(yǎng)的不同，對相同的節(jié)能路燈有不同的評價。如在學(xué)校、居民小區(qū)、廠礦企業(yè)等單位的公共場所等地方安裝不同的節(jié)能路燈，有些長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費。另外，由于頻繁開關(guān)或者人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，從而增大了維修量，浪費了資金。本課題設(shè)計就為圍繞這一問題，設(shè)計了一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用壽命長的聲光控節(jié)能路燈。其功能達到白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音，燈泡都不會被點亮。夜晚和白天光線較暗時，電路的駐極體話筒只要檢測到有碎發(fā)聲響，燈泡就會自動點亮為行人照明，過幾十秒后又自動熄滅，節(jié)能節(jié)點。聲光路燈控制器組成、性能，適用范圍及工作原理，給出各單元電路原理圖，如整流電路、光控電路、聲控電路、延時電路。其節(jié)電效果十分明顯，同時也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果非常好。關(guān)鍵詞電源電路；光控電路；聲控電路；延時電路；節(jié)能四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第1頁共26頁緒論毫無疑問，20世紀是電子技術(shù)飛速發(fā)展的世紀。許多行業(yè)如醫(yī)藥、交通、科學(xué)、商業(yè)等都取得很大進步，如果沒有電子技術(shù)所提供的儀器和設(shè)備，這些行業(yè)能取得這么大的進步嗎答案是肯定沒。沒有電子技術(shù)，你無法看到自己，在跳動的心臟逼真的三維虛擬圖象；沒有電子技術(shù)，你就無法在星期日的晚上從銀行取錢。有電子技術(shù)的今天，你愿意去參加一個沒有音響放大器，沒有大屏幕或燈光效果的流行音樂會嗎電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使電燈的樣式、種類以及對燈的控制方式千變?nèi)f化。隨著社會的發(fā)展，資源的大量開采，能源的逐漸減少，所以我們要建立起節(jié)約能源的意識，電能是我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚?，它的?jié)約應(yīng)首當(dāng)其沖，而電燈的使用最為普遍，所以設(shè)計一種自動控制燈開關(guān)的電路是非常必要的，聲光控制節(jié)電燈開關(guān)就是其中的一種。聲光控電路已成為人們?nèi)粘Ｖ胁豢扇鄙俚谋仨毱罚恍枰謩娱_關(guān)，當(dāng)夜晚有人經(jīng)過時會自動點亮；廣泛應(yīng)用于走廊、樓道招待所等公共場所，給人們的生活帶來極大的方便。因此，得到了廣泛的應(yīng)用。聲光控電路是聲音和光控制電路工作的電子開關(guān)。在自動控制工業(yè)電器和家用電器方面有著廣泛的用途。該電路在設(shè)計時應(yīng)用了仿真軟件MULTISIM，進行仿真完成功能后，確定它能夠使人們在不知不覺感受到方便。公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道普遍使用機械手動開關(guān)，由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點亮長明的現(xiàn)象，故使燈泡壽命短、浪費電量，為國家、單位、個人經(jīng)濟造成損失。另外，由于頻繁開關(guān)或其他人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，既增大了維修量、浪費了資金，又容易造成事故隱患。因此，設(shè)計研制一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的聲光控制照明節(jié)電自動開關(guān)顯得相當(dāng)有必要。使公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道燈在白天時不亮，晚上聞聲自亮，待人走后，幾十秒后自動關(guān)閉，既方便，又節(jié)能。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第2頁共26頁第1章電路方案設(shè)計11方案選擇方案一采用模擬電子電路設(shè)計，電路由電子開關(guān)，整形電路，檢波器，聲音放大等電路組成。聲光控制照明節(jié)電開關(guān)是一種利用聲、光雙重控制的無觸點開關(guān)。原理框圖如圖11所示檢音感光放大電子開關(guān)二極整形延時整形照明燈控制門圖11聲光控制照明節(jié)電開關(guān)原理框圖原理簡述這里介紹的聲光控制照明節(jié)電開關(guān)是晚上，光線暗時，可用聲音觸動開關(guān)開燈，定時40秒左右后，自動熄滅；白天光線充足時，無論多大的聲音干擾也不能點亮燈泡。它特別適用于住宅樓、辦公樓樓道、走廊、倉庫、地下室、廁所等公共場所的照明。電路主要通過芯片CD4011實現(xiàn)延時電路、聲控電路的功能，但CD4011芯片不易購買，且價格昂貴、容易損壞，電路圖有些復(fù)雜，執(zhí)行起來電路不是那么容易，CD4011中主要是四個非門組成，其中的工作原理有些復(fù)雜。方案二采用的還是模擬電子電路。電路主要是由聲源、聲電轉(zhuǎn)換電路、放大電路、倍壓整流電路、信號處理電路、延時電路和電源電路組成。電路原理方框圖如圖12所示。這里介紹的聲光控制照明節(jié)電開關(guān)，在白天或光線較亮?xí)r，節(jié)電開關(guān)呈關(guān)閉狀態(tài)，燈不亮；夜間或光線較暗時，節(jié)電開關(guān)呈預(yù)備工作狀態(tài)。當(dāng)有人經(jīng)過該開關(guān)附近時，腳步聲等把節(jié)電開關(guān)啟動，燈亮，延時30秒左右后節(jié)電開關(guān)自動關(guān)閉，即燈滅。而在本電路中并未使用任何芯片，即選用了一些最基本的元器件組成聲光控節(jié)電開關(guān)，價格便宜，主體電路簡單，可靠性強，電路執(zhí)行起來簡易，是比較簡潔易于理四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第3頁共26頁解的一種集聲、光、定時于一體的節(jié)能自控開關(guān)。220V交流電路聲音放大低倍整流光敏開關(guān)延時電路電子開關(guān)MIC圖12方案2聲光控制照明節(jié)電開關(guān)原理框圖12方案論證聲光控制照明節(jié)電開關(guān)已被人們廣泛應(yīng)用，此開關(guān)白天控制燈不亮，晚上有聲音自動點亮，延時一段時間自動關(guān)斷。此設(shè)計匯聚了聲、光、定時控制于一體，一個既方便又節(jié)能，其普遍應(yīng)用于住宅樓、辦公樓樓道、走廊、倉庫、地下室、廁所等公共場所的照明開關(guān)。不僅方便了人們，還有顯著的節(jié)能效果。方案一與方案二的原理基本相同，方案二優(yōu)點電路用到的元器件都是比較容易購買到的，電路也簡單易懂，不需要任何芯片，從而大大節(jié)約了成本；電源電路經(jīng)整流穩(wěn)壓使電路的穩(wěn)定性比較強，使用駐極體話筒來實現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換，傳達聲音信號的靈敏度高、效益好，方案一缺點電路中使用CD4011來實現(xiàn)聲光轉(zhuǎn)換相對復(fù)雜，使用電源信號來實現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換，傳達聲音的效果不大明顯。綜上所述考慮電路的可靠性強、主體電路結(jié)構(gòu)簡單與否、執(zhí)行機構(gòu)不同、可靠、價廉、有效益等多方面的原因，比較后方案二更適合我的畢業(yè)設(shè)計，即實現(xiàn)了我所設(shè)計的任務(wù)又簡而易懂。經(jīng)過兩種方案的比較后，即將方案二作為此次設(shè)計的總體方案。13整機原理介紹聲源產(chǎn)生的聲音信號，經(jīng)駐極體話筒轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，該信號經(jīng)放大后送處理器進行處理，處理器將幅度、頻率相同的一群聲音信號轉(zhuǎn)換成一次狀態(tài)改變的控制信號，該信號經(jīng)過延時處理電路后達到設(shè)計所要求的時間和功能，然后經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)直接控制負載，電源電路分別向各部分電路提供相應(yīng)的工作電源。這里介紹的聲光控制節(jié)電開關(guān)，在白天或光線較亮?xí)r，節(jié)電開關(guān)呈關(guān)閉狀態(tài)，燈不亮；夜間或光線較暗時，節(jié)電開關(guān)呈預(yù)備工作狀態(tài)。當(dāng)有人經(jīng)過該開關(guān)附近時，只要有聲音發(fā)出，就能把節(jié)電開關(guān)啟動，即燈亮，延時30秒左右節(jié)電開關(guān)自動關(guān)閉，即燈滅。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第4頁共26頁在本設(shè)計中，主要是由聲源、聲電轉(zhuǎn)換電路、放大電路、低倍整流電路信號處理電路、延時電路和電源電路組成。其系統(tǒng)框圖如圖13所示220V交流電路聲音放大低倍整流光敏開關(guān)延時電路電子開關(guān)MIC圖13總體聲光控開關(guān)原理框圖四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第5頁共26頁第2章單元電路設(shè)計21整流電路在本次單元電路設(shè)計中有兩個整流電路，一個是由電容和二極管組成的倍壓整流電路，一個是橋式整流電路。兩個整流電路在電路中分別起到不同的作用。211倍壓整流電路由電容和二極管構(gòu)成的倍壓整流電路如圖21所示。二極管最明顯的性質(zhì)就是它的單向?qū)щ娞匦?。在這里選用的D2和D3是整流二極管。C4、D2和D3、C5構(gòu)成倍壓整流電路，把聲音信號變成直流控制電壓。圖21倍壓整流電路工作原理將聲音放大電路放大后的信號通過C4耦合，將由D2、D3整流經(jīng)C5濾波后傳入下級光敏電路中。其中電容C4和C5的作用有所不同，C4起到的耦合作用，C5起到的濾波作用。212橋式整流電路工作原理本電路是有四只二極管1N4007組成的全波橋式整流，在這部分電路中，橋式電路是核心部分，故稱為橋式整流電路。這部分整流主要是針對電源的整流。220V交流電通過燈絲，經(jīng)過D6D9整流，將220V的交流電經(jīng)D6D9整流、R1、R2、D5降壓得到12V15V的直流脈動電壓，但是這種脈動電壓不夠理想，通過穩(wěn)壓管D4進行穩(wěn)壓，最終獲得單向的、平滑的12V直流脈動電壓供給控制電路，保證C1上電壓不超過15V。C1主要起到退藕的作用。此部分電路作用為提供穩(wěn)定的工作電四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第6頁共26頁壓。整流電路是利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦园呀涣麟娮兂蓡蜗蛎}動的直流電。電路原理圖如圖22所示。圖22橋式整流電路從圖中可以得出全波橋式整流輸入波形如圖23（A），當(dāng)U2在正半周內(nèi)，D6、D7因正偏而導(dǎo)通，D8、D9因反偏而截止，此時的輸出波形如圖23（B）所示；當(dāng)U2在負半周內(nèi)，D8、D9因正偏而導(dǎo)通，D6、D7因反偏而截止，輸出波形圖如圖24（C）所示；在U2整個周期內(nèi)，四只二極管分兩組輪流導(dǎo)通或者截止，在負載上得到單一方向的脈動直流電壓和電流。最后電路輸出的波形如圖23（D）所示圖23全波橋式整流的波形圖1負載上直流電壓和電流的計算單相橋式整流輸出電壓波形的面積是單相半波整流時的兩倍，所以輸出的直流平四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第7頁共26頁均電壓U0也是單相半波整流時的兩倍，即U009U209U209120V108V（21）輸出平均電流I0I009U2/RL09120V/102K10MA（22）2二極管的選擇在單相橋式整流電路中，由于四只二極管兩兩輪流導(dǎo)電，即每只二極管都只是在半個周期內(nèi)導(dǎo)通，所以流過每個二極管的平均電流是輸出電流平均值的一半，即IFI0/205MA（23）在工程實際中，變壓器二次測壓降及二極管的導(dǎo)通壓降，使變壓器二次電壓比理論計算值大約大10，即U211120132V（24）二極管的最大反向峰值電壓URM1414U2169V（25）由以上分析可知，單相橋式整流輸出電壓的直流分量大，紋波小，且每個二極管流過的平均電流也小，因此單相橋式整流的組合電路應(yīng)用最為廣泛。22光控電路設(shè)計221核心元器件光敏器件包括光敏電阻、光敏二極管及光敏三極管等。光敏器件可以用于可見光或紅外光的形式控制報警器、測試儀、自動開關(guān)、繼電器等多種裝置或執(zhí)行機構(gòu)。因此光敏器件在自動化技術(shù)中起著極其重要的作用。光敏電阻是一種利用內(nèi)光電效應(yīng)制成的光電器件。它具有精度高、體積小、性能穩(wěn)定、價格低等特點，所以被廣泛應(yīng)用四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第8頁共26頁在自動化技術(shù)中作為開關(guān)式光電信號傳感元件。光敏電阻的符號如圖24所示。圖24光敏電阻222光控電路的工作原理工作原理是當(dāng)光敏電阻受光照時其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低，即相當(dāng)于導(dǎo)線。當(dāng)MIC周圍沒有聲音信號時，各部分電路都不工作，燈泡不亮，當(dāng)MIC周圍有聲音信號時，聲音放大電路將工作，通過整流將整流后的電信號經(jīng)R7限流后直接短接，不會經(jīng)R6流入三極管Q3中，此時三極管Q3將接收不到信號，處于不工作的狀態(tài)，燈泡同樣不會亮。當(dāng)光敏電阻在黑暗環(huán)境里，沒有光照時，它的電阻值很高，相當(dāng)于斷路狀態(tài)。當(dāng)MIC周圍沒有聲音信號時，同樣各部分電路將不會工作，燈泡不會亮；當(dāng)MIC周圍有聲音信號時，聲音放大電路將工作，此時光敏電阻的阻值很高，不會有信號從其中流過，通過整流將整流后的電信號經(jīng)R7限流后通過R6到達三極管Q3基極，此時三極管Q3基極電位較高，處于導(dǎo)通狀態(tài)。其中電路中R7、R6主要是分壓限流的作用。圖25光控電路23聲控電路設(shè)計231核心元器件介紹駐極體話筒，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒及聲控?zé)綦娐分小ｑv極體話筒由聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分組成。聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動膜。它是一片極薄四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第9頁共26頁的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄膜。然后再經(jīng)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(dāng)駐極體膜片遇到聲波振動時，引起電容兩端的電場發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變化的交變電壓。如果施以直流電源電壓，即可輸出音頻信號，實現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換。具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價格低的特點。駐極體話筒屬于電容式話筒的一種，結(jié)構(gòu)如圖26所示。圖26駐極體話筒232聲控電路工作原理圖27聲控電路工作原理當(dāng)MIC獲取到聲音信號后，將會轉(zhuǎn)化成電信號，經(jīng)過C3耦合出來的信號將由三極管Q1放大，而在本電路中為了獲得較高的靈敏度，三極管Q1的值選用大于100，更利于信號放大。而三極管Q1要實現(xiàn)這個功能必須滿足，基極電壓為高電位，集電極為低電位才會導(dǎo)通。圖中的R12主要是起到分壓限流的作用，R9、R8分別是給三極管Q1提供基極偏置和集電極偏置。所以，其中R12、R9、R8不宜過小，否則電路容易產(chǎn)生間歇震蕩。三極管Q1放大后的電信號將從集電極流入下級單元電路。24延時電路設(shè)計241核心元器件介紹可控硅又叫晶體閘流管，在強電和弱電領(lǐng)域都有極為廣泛的應(yīng)用。其中在弱電領(lǐng)域中應(yīng)用的可控硅功率比較小，外形像三極管，是電子愛好者常遇到的元件之一。正四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第10頁共26頁確測試可控硅是我們必須具備的基本技能。這里介紹如何用萬用表來測試單向可控硅。單向可控硅晶閘管單向可控硅是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號作用下由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通，一旦導(dǎo)通，外部信號就無法使其關(guān)斷，只能靠去除負載或降低其兩端電壓使其關(guān)斷。單向可控硅是由三個PN結(jié)組成的四層三端半導(dǎo)體器件與具有一個PN結(jié)的二極管相比，單向可控硅正向?qū)ㄊ芸刂茦O電流控制，與具有兩個PN結(jié)的三極管相比，差別在于可控硅對控制極電流沒有放大作用。可控硅極性的判定單向可控硅是由三個PN結(jié)的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，其基本結(jié)構(gòu)、符號及等效電路如圖28所示。圖28單向可控硅基本結(jié)構(gòu)與符號可控硅有三個電極陽極A、陰極K和控制極G。從等效電路上看，陽極A與控制極G之間是兩個反極性串聯(lián)的PN結(jié)，控制極G與陰極K之間是一個PN結(jié)。根據(jù)PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦裕瑢⒅羔樖饺f用表選擇適當(dāng)?shù)碾娮铏n，測試極間正反向電阻相同兩極，將表筆交換測出的兩個電阻值，對于正常的可控硅，G、K之間的正反向電阻相差很大；G、K分別與A之間的正反向電阻相差很小，其阻值都很大。這種測試結(jié)果是唯一的，根據(jù)這種唯一性就可判定出可控硅的極性。用萬用表R1K檔測量可控硅極間的正反向電阻，選出正反向電阻相差很大的兩個極，其中在所測阻值較小的那次測量中，黑表筆所接為控制極G，紅表筆所接的為陰極K，剩下的一極就為陽極A。通過判定可控硅的極性同時也可定性判定出可控硅的好壞。如果在測試中任何兩極間的正反向電阻都相差很小，其阻值都很大，說明G、K之間存在開路故障；如果有四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第11頁共26頁兩極間的正反向電阻都很小，并且趨近于零，則可控硅內(nèi)部存在極間短路故障。242延時電路工作原理工作原理當(dāng)MIC有聲音信號，光敏電阻沒有光照時，將有信號從Q4集電極流出，流入D1和C2組成的充電電路，給C2充電。當(dāng)光敏電阻有光照時，沒有信號流入Q4中，當(dāng)MIC沒有聲音信號時電路不會工作。其中D1與延時電路中的C2組成充電電路，R3為Q4提供基極偏置。其起到的主要作用是控制延時電路的電容充放電。C6為抗干擾電容，用于消除燈泡在發(fā)光時的抖動現(xiàn)象。而R4、C6和單向可控制MCR、D6D9組成延時與交流開關(guān)控制來決定燈泡的亮與滅。本設(shè)計中延時時間T由C2、R4的參數(shù)決定。其時間T的計算TR4C224010310010624S由于需要的燈泡持續(xù)點亮?xí)r間并不是很長，大概30秒左右，所以考慮用一個電容控制開關(guān)的狀態(tài)即可。當(dāng)MIC周圍有聲音，無光照時，電子開關(guān)打開，C2導(dǎo)通，即開始充電；電子開關(guān)關(guān)閉后，C2開始放電。圖29延時電路25整機電路工作原理整機電路原理圖見附錄1所示本電路為聲光控制節(jié)電開關(guān)。白天，當(dāng)光線較亮?xí)r，光控部分將開關(guān)自動關(guān)斷，聲控部分不起作用。夜晚，當(dāng)光線較暗時，光控部分將開關(guān)自動打開，負載電路的通四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第12頁共26頁斷受控于聲控部分。電路是否接通，取決于聲音信號強度。當(dāng)聲音強度達到一定程度時，電路自動接通，點亮白熾燈，并開始延時，延時時間結(jié)束后開關(guān)自動關(guān)斷，等待下一次聲音信號觸發(fā)。電路有四種工作情況1無聲音無光時燈泡不亮當(dāng)聲光控照明節(jié)電開關(guān)周圍沒有聲音，光敏電阻無光照時電路處于不工作狀態(tài)，燈泡將不亮。2無聲音有光時燈泡不亮當(dāng)聲光控照明節(jié)電開關(guān)周圍沒有聲音，光敏電阻有光照時電路處于不工作狀態(tài)，燈泡將不亮。3有聲音有光時燈泡不亮當(dāng)此電路周圍沒有聲音時將不處于不工作狀態(tài)。只有當(dāng)此電路周圍有聲音時，MIC將聲音信號接收后經(jīng)Q1放大，再經(jīng)整流電路D2、D3轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘杺魅牍饷綦娐分?。在光敏電路中光敏電阻RGM有光照上時，其阻值變小，相當(dāng)于導(dǎo)線的作用，對直流控制電壓衰減很大，導(dǎo)致Q3、Q4、和R3、D1組成的電子開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，不會有信號流入下級電路中，從而C2中無電荷，使單向可控硅MCR處于截止狀態(tài)，因此燈泡將不亮。4有聲音無光時燈泡亮當(dāng)此電路周圍有聲音時，MIC將聲音信號接收后經(jīng)Q1放大，再經(jīng)整流電路D2、D3轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘杺魅牍饷綦娐分?，?dāng)無光照射在光敏電阻RGM時，RGM阻值很大，相當(dāng)于開路狀態(tài)，對直流控制電壓衰減很小。Q3、Q4、和R3、D1組成的電子開關(guān)導(dǎo)通，使電容C2開始充電。由于充滿電時間很迅速，C2充滿電荷后通過R4把直流觸發(fā)電壓加到MCR控制端，MCR導(dǎo)通，使燈泡點亮。當(dāng)C2中電荷放至零時，MCR恢復(fù)截止狀態(tài)，此時燈泡熄滅。當(dāng)燈泡點亮過程中有新的聲源出新時，C2會重新充電后重新放電，即重新計算點亮?xí)r間。燈泡點亮?xí)r長約為30秒左右。如果需要改變燈亮?xí)r間長短，只需要更改C2或者R4的參數(shù)即可。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第13頁共26頁第3章電路仿真與調(diào)試31MULTISIM軟件使用平臺及功能MULTISIM是加拿大圖像交互技術(shù)公司（INTERACTIVEIMAGETECHNOLIGICS簡稱IIT公司推出的以WINDOWS為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用MULTISIM交互式地搭建電路原理圖，并對電路行為進行仿真。MULTISIM提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過MULTISIM和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。32介紹MULITISIM100中畫圖步驟1用鼠標雙擊桌面上的“MULTISIM100”，軟件打開；2根據(jù)設(shè)計的電路圖，從元器件庫中逐個調(diào)用電路所需的元器件，用鼠標左鍵單擊相應(yīng)的元器件庫符號以打開元器件庫，然后查找到所需的元器件，將元器件拖到窗口界面中的相應(yīng)位置。3電路連線用鼠標左鍵分別單擊待連線的兩個管腳，即可實現(xiàn)元件之間的連線。另外在連線過程中當(dāng)需要節(jié)點時系統(tǒng)將自動形成節(jié)點。此外，連線時會自動生成相應(yīng)的連線數(shù)，連線的顏色也可以改變，只要鎖定所要改變顏色的連線上，單擊鼠標右鍵，即彈出快捷菜單，其中的DELETE命令可刪除該連線；COLOR命令則是設(shè)定該連線的顏色。4仿真電路圖連接好后，檢查無錯，按窗口右上方的開關(guān)即可開始電路仿真。33電路仿真仿真步驟及截圖1在MULTISIM運行聲光控制照明節(jié)電開關(guān)電路時，J1閉合表示有聲音信號輸入，四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第14頁共26頁斷開則無聲音信號輸入；J2閉合表示白天（即有光），J2斷開表示夜晚（即無光）。（按下）。2開始仿真。由于電路要初始化，無論在什么狀態(tài)下，剛通電時燈泡都會被點亮，發(fā)光時間大約在10S左右，10S后燈泡熄滅，仿真效果如圖31所示圖31電路仿真圖3驗證聲光控電路正確與否。（1）有聲無光圖32電路仿真圖閉合J1（利用函數(shù)信號發(fā)生器代替駐極體話筒）和斷開J2（J2開光代替光敏電阻工作與否），聲音信號輸入，經(jīng)函數(shù)信號發(fā)生器轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)電容C3耦合，三極四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第15頁共26頁管放大聲音信號，此時燈泡被點亮，通過延時電路延時，大約30S鐘左右燈泡熄滅。電路仿真效果如圖32所示（2）無聲有光圖33電路仿真圖斷開J1和閉合J2，即聲光控照明節(jié)電開關(guān)周圍沒有聲音，光敏電阻有光照時電路處于不工作狀態(tài)，燈泡將不亮。即電路仿真效果如圖33所示。（3）無聲無光圖34電路仿真圖斷開J1和J2，即聲光控照明節(jié)電開關(guān)周圍沒有聲音信號輸入，光敏電阻無光照時電路處于不工作狀態(tài)，燈泡將不亮。仿真效果如圖34所示（4）有聲有光四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第16頁共26頁圖35電路仿真圖閉合J1和J2，即聲音信號經(jīng)函數(shù)發(fā)生器轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)三極管放大信號，此時無光，光敏電阻的阻值非常大，使三極管基極的電壓偏低，而Q3不能導(dǎo)通進行后一級放大，即不能經(jīng)延時電路，此時燈泡不亮。仿真結(jié)論說明通過MULTISIM軟件的仿真證明了聲光控制照明節(jié)電開關(guān)電路的應(yīng)用以及功能。只有當(dāng)光線暗且有聲音信號的同時，燈泡才會發(fā)亮，也就是當(dāng)MIC接收到聲音后轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)電容耦合，三極管放大信號，經(jīng)延時電路延時，燈泡被點亮，亮30秒鐘左右燈泡熄滅。其余情況下燈泡不亮。同時經(jīng)過仿真也證明了應(yīng)用積分電路來延時，效果十分的理想。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第17頁共26頁第4章實物制作與調(diào)試41印制電路板的制作印制電路板簡稱PCB板，它是采用互連工藝技術(shù)，在覆銅板上，按照規(guī)定的設(shè)計、加工安裝孔、連接導(dǎo)線或焊盤而制成的基礎(chǔ)組裝部件。根據(jù)聲光控制照明節(jié)電開關(guān)的設(shè)計原理圖，采用電子設(shè)計自動化軟件中的PROTEL99SE進行印制電路板底圖圖樣設(shè)計。具體制作步驟如下1運用軟件PROTEL99SE進行印制電路板底圖圖樣設(shè)計，并打印在熱轉(zhuǎn)印紙上。2通過熱轉(zhuǎn)印法（150）底圖轉(zhuǎn)印到覆銅板上。3清洗防護層，在高溫下進行置換反應(yīng)（FECL3溶液）。4對清洗好的印制電路板，在焊盤上鉆孔。5對制作好的PCB板，要進行嚴格檢查，判斷印制線間是否有短路、斷路、脫落和起層等問題進行檢修。印制電路板底圖圖樣如圖41圖41印制板電路板底圖樣圖四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第18頁共26頁42元器件的安放順序電路板上元器件的安裝順序應(yīng)該以前道工序不妨礙后道工序為原則，一般是先裝低矮的小功率臥式元器件，然后裝立式元器件和大功率臥式元器件，再裝可變元器件、易損元器件，最后裝帶散熱器的元器件和特殊元器件。印制電路板的裝配是整機質(zhì)量的關(guān)鍵，裝配質(zhì)量的好壞對功放的性能有很大的影響。電路板的裝配總是要求是元器件裝插正確，不能有插錯，漏插；焊點要光滑、無虛焊漏焊和連焊；在裝插元器件時，要執(zhí)行工藝指導(dǎo)書的規(guī)定，遵循元器件的裝插原則。滿足電路的電器規(guī)則，元器件要分部均勻。此電路的安裝先后順序為電阻、瓷片電容、電解電容、二極管、可控硅、光敏電阻。43焊接431焊接的工藝要求1焊接條件。被焊件端子必須具備可焊性。被焊金屬表面保持清潔。具有適當(dāng)?shù)暮附訙囟?80350攝氏度。具有合適的焊接時間（3秒鐘），反復(fù)焊接次數(shù)不得超過三次，要求一次成形。2焊點的基本要求。具有良好的導(dǎo)電性。焊點上的焊料要適當(dāng)。具有良好的機械強度。焊點光澤、亮度、顏色有一定要求。要求有特殊的光澤和良好顏色；在光澤和高度及顏色上不應(yīng)有凹凸不平和明暗等明顯的缺陷。焊點不應(yīng)有拉尖、缺錫、錫珠等現(xiàn)象。焊點上不應(yīng)有污物，要求干凈。焊接要求一次成形。焊盤不要翹曲、脫落。3應(yīng)避免常見的焊點缺陷如拉尖、橋連、虛焊、針孔、結(jié)晶松散等。432焊接的操作1為了提高電路的可靠性，首選應(yīng)對元器件進行檢查。2為了便于焊接，應(yīng)將要焊接的元器件進行刮腳，焊盤應(yīng)用砂紙砂光滑以便于焊接。3插入元器件，將烙鐵頭放在被焊件的焊盤上，使焊點溫度升高（有利于焊接）。如果烙鐵頭上有錫，則會使烙鐵頭上溫度很快傳遞到焊接點上。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第19頁共26頁4用焊錫絲接觸到焊接處，熔化適量的焊料。焊錫絲應(yīng)從烙鐵頭側(cè)面加入，而不是直接加在烙鐵頭上。5從焊錫絲開始熔化數(shù)3秒后，先移開焊錫絲，再移開電烙鐵。6焊點冷卻后，用斜口鉗子將元器件的管腳剪掉，剪去管腳的長度應(yīng)盡可能的要短。7焊接完成后檢查看是否有錯焊、漏焊、線路的走線下、是否正確。注事事項移開烙鐵頭的時間、方向和速度，決定著焊接點的焊接質(zhì)量，正確的方法是先慢后快，烙鐵頭移開沿45角方向移動，及時清理烙鐵頭。44實物圖42實物45實物調(diào)試由于元器件特性參數(shù)的分散性、裝配工藝的影響以及其他如元器件缺陷和干擾等各種因素的影響，使得安裝完畢的電子電路不能夠達到設(shè)計要求的性能指標，需要通過調(diào)整和試驗來發(fā)現(xiàn)、糾正、彌補，使其達到預(yù)期的功能和技術(shù)指標，這就是電子電路的調(diào)試。調(diào)試的一般步驟是1經(jīng)過初步調(diào)試，使電子電路處于正常工作狀態(tài)。2調(diào)整元器件的參數(shù)以及裝配工藝分布參數(shù)，使電子電路處于最佳工作狀態(tài)。3在設(shè)計和元器件允許的條件下，改變內(nèi)部、外部因素（如過壓、過流、高溫、四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第20頁共26頁連續(xù)長時間運行等）以檢驗電子電路的穩(wěn)定性和可靠性，即所謂的考機。調(diào)試的一般原則是先靜態(tài)調(diào)試后動態(tài)調(diào)試。451靜態(tài)調(diào)試所謂靜態(tài)調(diào)試即在電路未加輸入信號的直流工作狀態(tài)下測試，調(diào)整其靜態(tài)工作點和靜態(tài)技術(shù)性能指標。452動態(tài)調(diào)試所謂動態(tài)調(diào)試即對電子電路輸入適當(dāng)信號的工作狀態(tài)下測試和調(diào)整其動態(tài)指標。動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進行的。調(diào)試的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)電路中存在的問題和異常現(xiàn)象，并采取有效措施進行處理，使電路技術(shù)性能指標滿足預(yù)定要求。這需要具備一定的理論知識和調(diào)試經(jīng)驗。調(diào)試的方法是在電路的輸人端接人適當(dāng)頻率和幅值的信號，并循著信號的流向逐級檢測各有關(guān)點的波形、參數(shù)和性能指標。發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，應(yīng)采取不同的方法縮小故障范圍，最后設(shè)法排除故障。因為電子電路的各項指標互相影響，在調(diào)試某一項指標時往往會影響另一項指標。實際情況錯綜復(fù)雜，出現(xiàn)的問題多種多樣，處理的方法也是靈活多變的。動態(tài)調(diào)試時，必須全面考慮各項指標的相互影響，要用示波器監(jiān)視輸出波形，確保在不失真的情況下進行調(diào)試。作為“放大”用的電路，要求其輸出電壓必須如實地反應(yīng)輸入電壓的變化，即輸出波形不能失真。1聲光控制照明節(jié)電開關(guān)接上電源，此時由于電路要初始化，無論在什么狀態(tài)下，剛通電時燈泡都會被點亮，發(fā)光時間大約在10S左右，10S后燈泡熄滅。2用手遮住光敏電阻，使聲光控制照明節(jié)電開關(guān)處于黑暗狀態(tài)下，它的電阻值很高，一般在800K左右，等待聲音信號的輸入，此時在附近發(fā)出聲音，駐極體話筒接收到聲音信號，泡被點亮，經(jīng)延時電路延時30S左右，燈熄滅。等待下一次聲音信號的觸發(fā)。3挪開遮住光敏電阻的手，使聲光控制照明節(jié)電開關(guān)處于明亮狀態(tài)下，它的電阻值很低，一般在50K左右，此時在附近無論發(fā)出多大的聲音，燈泡都不被點亮。實物的仿真效果已證實了本次課程設(shè)計已達到設(shè)計的要求。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第21頁共26頁總結(jié)在這次畢業(yè)設(shè)計中，我做的課題是聲光控制照明節(jié)電開關(guān)電路。這是一種聲音和光照雙控的照明燈，它可以用于樓梯、過道、庫房等場合。白天，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會使燈泡發(fā)亮。夜晚，電路的駐機體話筒只要檢測到有碎發(fā)聲響，就會自動點亮為行人照明，過幾十秒后又自動熄滅。本次的畢業(yè)設(shè)計，對我來說具有非常大的挑戰(zhàn)，它將我所學(xué)到的知識應(yīng)用到了實踐，使我在設(shè)計實踐中獲得了新知。學(xué)習(xí)了兩年的理論知識和實踐操作，我不僅僅得到的是課本上的知識，更重要的是我通過自己的獨立動手和老師同學(xué)的耐心指導(dǎo)，使我學(xué)會了分析電路、設(shè)計電路的本領(lǐng)以及計算機輔助作圖等。在此設(shè)計中利用到了三極管的放大、光敏效應(yīng)，特別是讓我溫習(xí)了可控硅的知識與應(yīng)用，讓我進一步鞏固和掌握前面所學(xué)的基礎(chǔ)知識，加深了對模擬電路、數(shù)字電路的理解，對元器件的使用更加深刻明了。本次的設(shè)計我基本上完成了聲控開關(guān)安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、安裝方便、使用壽命長的要求。我為我能把所學(xué)的知識利用起來服務(wù)于我們生活而感到自豪。但設(shè)計剛開始時我還不知從何下手，后來經(jīng)過廣泛查閱資料和老師的指點后就明朗了許多。我們無論是生活還是學(xué)習(xí)都離不開外界的力量，當(dāng)然也要有自己的努力，老師說“做得好不好是另外一回事，但是要自己動手去做，認真思考這種過程才是人生中最充實的、最美好的”。我自知這次的畢業(yè)設(shè)計有很多的不足，做得比較多效果卻不是很好，很多東西平時學(xué)得也不透徹，我覺得這次畢業(yè)設(shè)計從每一個細節(jié)都在促進著我。我希望我都能從中收獲一些，能把知識真正的變成自己的財富。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書論文第22頁共26頁致謝本設(shè)計從擬定題目到完成，歷時數(shù)月。當(dāng)指導(dǎo)老師肯定我的設(shè)計可以參加答辯的那一刻，我的心情久久不能平靜，那是發(fā)自內(nèi)心的高興。想想自己在設(shè)計過程中的酸甜苦