樓道自動感應(yīng)燈原理研究與設(shè)計畢業(yè)論文

1、 畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目： 聲控?zé)舢厴I(yè)論文 姓 名： 專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 指導(dǎo)教師： 完成時間： 2012 年 05 月 30 日 樓道自動感應(yīng)燈原理研究與設(shè)計樓道自動感應(yīng)燈原理研究與設(shè)計 摘 要 民用住宅樓梯照明的控制，一要節(jié)約用電、控制自動化，二要方便住戶對樓梯照明 用電的管理，三要投資少。根據(jù)這三個原則，提出一種新的自動控制聲光雙控電路，很 有推廣應(yīng)用價值。在學(xué)校、機關(guān)、廠礦企業(yè)等單位的公共場所以及居民區(qū)的公共樓道， 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，增大了維修量、浪費了資金，隨著經(jīng)濟的發(fā)展全球的資源日益 緊缺，節(jié)約

2、資源顯的越來越重要，而電能的節(jié)約更是其中最重要的一方面，所以可以設(shè) 計一種節(jié)約電能的照明燈，聲光雙控?zé)艟褪瞧渲幸环N。 我花了三周時間設(shè)計了一種聲光雙控電路，在本設(shè)計中介紹了多種聲光控路燈控制 器的組成、性能，適用范圍及工作原理，給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇，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，使用效果良好。白天光照好，不管 過路者發(fā)出多大聲音，都不會是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測到有碎發(fā) 聲響，就會自動亮為行人照明，過幾分鐘后又自動熄滅，節(jié)能節(jié)電。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字：聲控電路；光控電路；延時電路；聲音傳感器；節(jié)能。 abstractabstract t the c

3、ivil housing staircase illumination control, one must use electricity frugal, the control automation, two must facilitate the inhabitant to the staircase lighting electricity management, three must invest few.according to these three principles, proposed one kind of new automatic control acousto-opt

4、ics double controls the electric circuit, has the promotion application value very much.in units and so on school, institution, factory and mining enterprise public places as well as the inhabited area public corridor, the large oil lamp lit day and night before buddha status phenomenon is extremely

5、 common, this has created the energy enormous waste.moreover, because the frequent switch or the human factor, the wall switch damage rate was very high, increases the service quantity, has wasted the fund to develop the global resources along with the economy to be day by day scarce, saves the reso

6、urces to reveal more and more importantly, on the one hand but the electrical energy saved is most important, therefore might design one kind to save the electrical energy flare, the acousto-optics double controlled the lamp is one kind. i spent three weeks time to design one kind of acousto-optics

7、double to control the electric circuit, introduced in this design many kinds of acousto-optics controlled the street light controller the composition, the performance, the applicable scope and the principle of work, gave various electric circuits schematic diagram and the part parameter choice, the

8、electricity saving effect are extremely obvious, simultaneously also greatly reduced the service quantity, saved the fund, the use effect has been good.the daylight is good, no matter passing by on the road makes the big sound, all cannot be the light bulb shines.night the light is dark, so long as

9、the electric circuit acoustic pickup examines has sends the sound garrulously, can shine automatically for the pedestrian illuminates, after several minutes has also been automatic extinguishes, energy conservation electricity saving. keykey words:words: voice control circuit；light control circuits；

10、 delay circuit；sound sensor；energy-saving 目目 錄錄 第一章第一章 緒論緒論.5 1.11.1 課題背景課題背景.5 1.21.2 課題研究的目的課題研究的目的.5 1.31.3 課題研究的意義課題研究的意義 .6 第二章第二章 基本原理基本原理.8 2.12.1 聲光節(jié)能燈基本原理聲光節(jié)能燈基本原理.9 2.22.2 555555 電路基本原理電路基本原理.9 2.32.3 聲控電路基本原理聲控電路基本原理 .11 2.42.4 光控電路基本原理光控電路基本原理.12 2.52.5 延時電路基本原理延時電路基本原理.13 第三章第三章 電路設(shè)計分析電

11、路設(shè)計分析.13 3.13.1 電源電路電源電路.14 3.23.2 聲控電路聲控電路.14 3.33.3 單穩(wěn)態(tài)延時電路單穩(wěn)態(tài)延時電路.15 3.43.4 光控電路光控電路.15 第四章第四章 故障分析故障分析.16 第五章第五章 電路設(shè)計圖及所需元器件清單電路設(shè)計圖及所需元器件清單.16 第六章第六章 心得體會心得體會.18 第七章第七章 參考文獻參考文獻.19 第八章第八章 致謝致謝.20 第一章緒論 1.11.1 課題背景課題背景 由于近年來我國的照明器材行業(yè)的迅速崛起，中國已經(jīng)成為電光源產(chǎn)品的主要輸 出國之一。照明器材行業(yè)屬一般性競爭行業(yè)，是我國輕工業(yè)對外開放較早的行業(yè)之 一。 wt

12、o 后，國際上一些知名品牌大企業(yè)相繼進入國內(nèi)產(chǎn)銷領(lǐng)域，使得國內(nèi)競爭國際化。努 力增加節(jié)能光源和不同檔次、花樣、不同用途的照明器具的開發(fā)，加快綠色、節(jié)能光源 產(chǎn)品的開發(fā)推廣和應(yīng)用是我國目前照明器材行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點。我國照明器材行業(yè)將 面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，而由此帶來的巨大商業(yè)利益也成為一些企業(yè)矚目的焦點。 隨著全球經(jīng)濟一體化，發(fā)達(dá)國家產(chǎn)業(yè)調(diào)整的步伐進一步加快，一般照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)大 量向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，而中國又是一個比較適合的國家，一是中國具備生產(chǎn)這些產(chǎn)品的 條件，二是勞動力成本比較低，從而使中國逐步成為照明電器產(chǎn)品出口大國。 展望未來 的國內(nèi)市場，需求仍會呈逐年增長趨勢，以下強力因素都

13、預(yù)示著我國照明市場仍有很大 的潛力可挖。 降低能耗、節(jié)約能源、注重環(huán)保是當(dāng)今世界的主潮流，高能耗且會加劇溫室效應(yīng)的白熾 燈越來越不受歡迎。繼公布“歐盟后年封殺白熾燈”的時間表后，世界各地陸續(xù)拋棄白 熾燈已成定局，環(huán)保型節(jié)能熒光燈 vs 白熾燈是白熾燈的替代者。隨著人們生活現(xiàn)代化水 平不斷提高，國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力的供需矛盾日益加劇生產(chǎn)更多的電即意味著要 消耗更多的煤、石油、天然氣、核原料等不可再生資源，還會帶來許多相應(yīng)的環(huán)境問題。 為此，我們應(yīng)該從身邊做起，珍惜并節(jié)約每一度電。所以，現(xiàn)在很多住宅樓道都安裝了 自動控制樓道燈。 1.21.2 課題研究的目的課題研究的目的 隨著社會不斷進步，科

14、技發(fā)展，聲光雙控節(jié)電燈逐步走進社會各個公共角落，聲光 雙控節(jié)電燈不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場所， 它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點，適合于各種樓房走廊的照明設(shè) 備。用聲光控延時開關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開關(guān)，在天黑以后，當(dāng)有人走過樓梯通 道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時，樓道燈會自動點亮，提供照明，當(dāng)人們進入家門或走出 公寓，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮，它解 決了“長明燈”浪費電能的問題，延長燈泡的使用壽命，安全性好，可靠性高。該裝置 省去了能耗大、笨重、極易產(chǎn)生熱量的電源變壓器，具有結(jié)構(gòu)簡單、自耗電輕微、性能

15、 穩(wěn)定、靈敏度高、通用性強，降低能耗、節(jié)約能源的目的。 1.31.3 課題研究的意義課題研究的意義 通過本課題的研究，加強了自己的動手能力，鞏固了對所學(xué)知識的認(rèn)知。通過本次 試驗我們設(shè)計了一種比較節(jié)能的聲光雙控?zé)?，不僅使自己學(xué)習(xí)到了知識，而且也為社會 做出了貢獻。 第二章第二章 方案論證方案論證 聲控?zé)舭ㄘ?fù)載 rl、可控硅 scr、話筒 mic 及聲控電路，燈負(fù)載 rl 與可控硅 scr 串接后與電源相連，話筒將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，聲控電路通過聲音信號控 制可控硅 scr 的導(dǎo)通狀態(tài)，其特征在于，所述聲控電路包括電源部分，諧振放大部 分及觸發(fā)器，電源部分通過電容降壓、整流及穩(wěn)壓提供聲控電路

16、所需的直流電壓， 諧振放大部分包括多極三極管放大，話筒接在第一級放大三極管的基極上并由電容 耦合，一個由電感和電容構(gòu)成的震蕩電路接在末級放大三極管的基極上，放大后的 信號影響觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)，并最終控制可控硅的控制極的單位。 準(zhǔn)確說我們的聲控?zé)魬?yīng)該全名為-聲光控?zé)?。因為和光線也有關(guān)系。白天你放 鞭炮它都不會亮。 光控電子開關(guān)，它的“開”和“關(guān)”是靠可控硅的導(dǎo)通和阻斷來實現(xiàn)的，而可 控硅的導(dǎo)通和阻斷又是受自然光的亮度（或人為亮度）的大小所控制的。該裝置適 合作為街道、宿舍走廊或其它公共場所照明燈，起到日熄夜亮的控制作用，以節(jié)約 用電。 220v 交流電通過燈泡 h 及整流全橋后，變成直流脈動電壓，作

17、為正向偏壓， 加在可控硅 vs 及 r 支路上。白天，亮度大于一定程度時，光敏二極管 d 呈現(xiàn)底阻狀 態(tài)1k，使三極管 v 截止，其發(fā)射極無電流輸出，單向可控硅 vs 因無觸發(fā)電流而 阻斷。此時流過燈泡 h 的電流2.2ma，燈泡 h 不能發(fā)光。電阻 r1 和穩(wěn)壓二極管 dw 使三極管 v 偏壓不超過 6.8v，對三極管起保護作用。夜晚，亮度小于一定程度時， 光敏二極管 d 呈高祖狀態(tài)100k，使三極管 v 正向?qū)?，發(fā)射極約有 0.8v 電壓， 使可控硅 vs 觸發(fā)導(dǎo)通，燈泡 h 發(fā)光。rp 是清晨或傍晚實現(xiàn)開關(guān)轉(zhuǎn)換的亮度選擇元 件。 2.12.1 設(shè)計的目的和任務(wù)設(shè)計的目的和任務(wù) 1.鞏固

18、加深對模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的知識理解，提高綜合利用所學(xué)知 識的能力，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題，解決問題的能力。 2.通過查找資料、選方案、設(shè)計電路、仿真和調(diào)試、寫報告等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，熟悉設(shè) 計過程、步驟。為今后從事電子線路的設(shè)計，研制電子產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。 3.設(shè)計模擬和數(shù)字混合電路，實現(xiàn)特定功能，學(xué)習(xí)這一技能，積累一方面的經(jīng)驗。 2.22.2 設(shè)計要求設(shè)計要求 1.設(shè)計居民住宅樓的樓道聲控?zé)簟?2.在白天亮度較高的時候，既樓道內(nèi)光線充足時此開關(guān)關(guān)閉，燈熄滅。 3.夜晚樓道內(nèi)管線很暗時，若樓道內(nèi)充分安靜，此時燈不啟動。 4.若在光線很暗的樓道內(nèi)，有人發(fā)出聲響，此燈會自動開啟發(fā)亮。 5.畫出電路

19、圖 （1）用 protel 繪制電路原理圖 （2）布局合理、排列均勻，圖面清晰，便于看圖，有利于對圖的理解和閱讀。 （3）圖形符號要標(biāo)準(zhǔn)，圖中應(yīng)加適當(dāng)?shù)臉?biāo)注。 第三章第三章 基本原理基本原理 3.13.1 電路原理圖電路原理圖 trig 2 out 3 rst 4 cvolt 5 thr 6 disc 7 vcc 8 gnd 1 u2 ne555n rext/cext 13 clr 5 q 6 gnd 7 q 8 a1 1 vcc 14 a2 2 cext 11 b2 4 b1 3 nc 10 nc 12 rint 9 u3 sn74ls122n 84 7 5 6 u1b lm358n 8 1

20、 4 3 2 u1a lm358n ds1 led0 1k r9 4.7k r2 4.7k r3 10k r1 20uf c1 47uf c3 cap 4.7k r8 1k r11 150k r5 rf mk1 mic2 vcc 1k r6 20uf c2 vcc vcc vcc vcc vcc vcc 1k r4 res2 1k r7 vcc vcc vccvcc 圖 3.1（電路原理圖） 3.23.2 聲光節(jié)能燈基本原理聲光節(jié)能燈基本原理 聲控?zé)羰且环N聲控電子照明裝置，由音頻放大器、選頻電路、延時開啟電路和可控 硅電路組成。它提供了一種操作簡便、靈活、抗干擾能力強，控制靈敏的聲控?zé)?，它?

21、用人發(fā)的聲音控制信號，即可方便及時地打開和關(guān)閉聲控照明裝置，并有防誤觸發(fā)而具 有的自動延時關(guān)閉功能，并設(shè)有手動開關(guān)，使其應(yīng)用更加方便。聲控?zé)粲稍捦?、音頻放 大器、選頻電路、倍壓整流電路、鑒幅電路、恒壓源電路、延時開啟電路、可控延時開 關(guān)電路、可控硅電路組成。 mic 是一種聲電轉(zhuǎn)換器。電路中 lm3900 構(gòu)成電壓比較放大器。非門和與非門構(gòu)成 信號邏輯分析電路。555 定時器為定時開關(guān)。繼電器為照明電路接通開關(guān)。 d1，d2，c5，mc78l05cp 和降壓器構(gòu)成降壓整流電路。當(dāng)白天時，光敏電阻 rl 成低阻狀 態(tài)，與非門輸出高電平，555 定時器 3 腳 保持低電平，繼電器開關(guān) k 保持?jǐn)嚅_

22、狀態(tài)，照 明電路斷開。 當(dāng)夜晚時，光敏電阻 rl 成高阻狀態(tài)。阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 r6，輸出高電平。當(dāng)壓電陶瓷 片未接收到聲音時，lm3900 的 4 腳輸出為高電平，電容 c2 右端為高電平，信號通過邏 輯門電路后變?yōu)楦唠娖?，輸入?555 定時器 2 腳，555 定時器 3 腳則保持低電平，繼電 器開關(guān) k 保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，照明電路斷開。 當(dāng)壓電陶瓷片接收到聲音時，lm3900 的 4 腳輸出為低電平。由于電容兩端電壓不能 突變，電容 c2 右端為低電平，信號通過邏輯門電路后變?yōu)榈碗娖?。輸入?555 定時器 2 腳，當(dāng) 555 定時器 2 腳接收到一個低電平時，555 定時器 3 腳則輸出一定時

23、間的高電平， 使三極管 t 導(dǎo)通，繼電器開始工作，繼電器開關(guān) k 閉和，照明電路接通。照明持續(xù)一段 時間后，555 定時器 3 腳變?yōu)榈碗娖?，繼電器開關(guān) k 關(guān)斷，照明電路斷開。 3.33.3 555555 電路基本原理電路基本原理 集成定時器 555 電路，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應(yīng)用十分廣泛。 它是一種產(chǎn)生時間延遲和多種脈沖信號的電路，由于內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個 5k 電阻， 故取名 555 電路。其電路類型有雙極性和 cmos 型兩大類，二者的結(jié)構(gòu)和工作原理類似。 二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。 555 電路的引腳排列圖如圖 3.1 所示，其功能表如表 1

24、所示。555 電路構(gòu)成，單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器，如圖 3.2 所示。輸出電壓 vo 的脈寬 t=rcln3，555 定時器內(nèi)部電路見圖 3.3 所 示。 圖 3.1 555 定時器引腳排列圖 表 1 555 定時器的功能表 555 +5v 6 7 2 3 48 vo 15 r200k c 100uf 0.01uf 圖 3.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 6 （高觸發(fā)端） 2 （低觸發(fā)端） 4 （復(fù)位端） 3 （輸出端） 7 （放電端） ll導(dǎo)通 32 c e 3 c e hl導(dǎo)通 3 c e h不變不變 3 c e hh截止 555 1 2 3 4 8 7 6 5 圖 3.3 555 定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 3.43.4

25、聲控電路基本原理聲控電路基本原理 聲音是我們最為熟知的。人與人需要用聲音去交流，機器運轉(zhuǎn)發(fā)出聲音，動物會發(fā) 出聲音等等。然而發(fā)此寶貴的資源卻被我們忽視了很長時間，如今留給我們的就是怎樣 合理高效的利用這一資源。以前人們在設(shè)計電路時只求一個用字，只要能用就萬事 大吉了，所以我們常見的電路都有很多開關(guān)如照明電路要讓它工作我們必須機械地去控 制它，這對于當(dāng)今社會各種各樣的智能化建筑如智能辦公樓，智能化公寓等是非常不實 用的；在這種情況下聲音就派上了用場，聲控作為智能化電路的一部分是一可缺少的； 然而要實現(xiàn)聲控也不是一件容易的事，因為聲音是一模擬量且非電信號無法在數(shù)字電路 中使用，所以我們在設(shè)計聲控電

26、路時就面臨怎樣把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，把聲音信號轉(zhuǎn) 化為電信號的問題。要解決這個問題我們可以設(shè)計一個類似于竊聽器的接收設(shè)備專 門用來接聽聲音信號并將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號轉(zhuǎn)送到下一級電路。但是作為聲控電路 對聲音信號的要求既不能太強也不能太弱，太強聲控難以實現(xiàn)；而太弱電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜也 難以實現(xiàn)，所以最好是能接收到如人的講話聲，腳踏地板聲。當(dāng)這類信號轉(zhuǎn)化為電信號 時，電信號一般較弱，必須對其進行放大對此可選擇功放電路，運放電路，差分電路等， 根據(jù)電路對信號的要求一般選擇運放電路較好，提高信號輸出電壓。經(jīng)過這一步實現(xiàn)了 聲音信號到電信號的轉(zhuǎn)換。有了電信號實現(xiàn)聲控就容易了，我們可以讓產(chǎn)生的電信號去 觸發(fā)觸

27、發(fā)器使電路導(dǎo)通。對于這樣的電路設(shè)計對外加電源的要求必須穩(wěn)定，不斷電，故 最好再為其設(shè)計一個穩(wěn)壓電路這樣才能使電路穩(wěn)定工作。而對元器件的要求也較高，特 別是半導(dǎo)體器件必須保證靈敏度高，各電參數(shù)精確穩(wěn)定，這樣電路才能高效地工作。如 今對于這樣的電路設(shè)計我們以不必為其煩惱，因為有了聲音傳感器，可以直接將聲音信 號轉(zhuǎn)換為電信號，大簡化了電路結(jié)構(gòu)，使聲控電路的設(shè)計顯得更加容易。下面就運用聲 音傳感器設(shè)計的聲控照明電路加以分析。 聲控照明電路的主要原理是利用了聲學(xué)和電子學(xué)的原理即用聲音傳感器將聲音信號 轉(zhuǎn)換成電信號從而推動觸發(fā)器觸發(fā)使電路導(dǎo)通工作。作為一個智能化聲控照明電路應(yīng)具 有能在聲音的控制下實現(xiàn)電路

28、的導(dǎo)通與截止，聲音的發(fā)出應(yīng)是多方面的如腳步聲物體打 擊聲等，響應(yīng)時間越短越好等功能。為此在選擇電路元器件時應(yīng)選擇靈敏度較高的聲音 傳感器組成聲控照明電路控制電路的前端，同時我們還要為該傳感器設(shè)置傳感條件如聲 音響度必須在 20db 以上才能響應(yīng)等。中間端采用觸發(fā)器構(gòu)成，利用觸發(fā)器不觸不發(fā)，一 觸即發(fā)的特點去推動照明電路工作，觸發(fā)器的選擇也應(yīng)選擇靈敏度高，響應(yīng)時間短的觸 發(fā)器如 d 觸發(fā)器，jk 觸發(fā)器等。 84 7 5 6 u1b lm358n 4.7k r2 4.7k r3 10k r1 20uf c1 150k r5 rf mk1 mic2 1k r6 20uf c2 vccvcc vcc

29、 圖 3-4（聲控電路） 3.53.5 光控電路基本原理光控電路基本原理 在第三次科技革命的推動下，光能這一偉大的，自然的以及人類生存所必須的寶貴 資源在被人類遺忘了若干年后，今天終于得到了廣泛的應(yīng)用。太陽能熱水器，太陽能電 池， 太陽能浴場等都成為人們熱議的話題，大到天上的人造衛(wèi)星，小到街道的路燈太陽 能的應(yīng)用無所不在。而作為智能化電路的設(shè)計考慮光能的應(yīng)用也是理所當(dāng)然的。在半導(dǎo) 體技術(shù)的飛速發(fā)展下大大促進了光能應(yīng)用的快速進步，在發(fā)電，取暖等方面尤為突出， 智能化電路設(shè)計引進光學(xué)技術(shù)已不是新奇事了，在光控電路的設(shè)計中不同于聲控電路復(fù) 雜的結(jié)構(gòu)，隨著半導(dǎo)體光敏元器件的快速發(fā)展，我們在設(shè)計光控電路

30、時面臨的問題已由 怎樣使光信號轉(zhuǎn)化為電信號變?yōu)樵鯓釉陔娐分屑哟箅娦盘柕膹姸?？這一問題如今也以得 到了較好的解決，光敏元器件的應(yīng)用在光照的情況下使其電參數(shù)發(fā)生變化從而使其對電 流的阻礙作用減小或增大，進而使電路導(dǎo)通或截止，電信號強弱的改變光控轉(zhuǎn)化為電控 電路功能的實現(xiàn)便容易了。在這樣的電路設(shè)計中，對電路元器件的要求也極為高尤其是 光敏元件是光控電路功能實現(xiàn)的核心，必須保證其各項參數(shù)的精確，穩(wěn)定。故在選擇這 類元器件時一定要選擇高靈敏度工作穩(wěn)定可靠的元件，當(dāng)然電路工作的穩(wěn)定是否？功能 能否實現(xiàn)？并不僅僅只和電路元器件有關(guān)，外加電源也是不可忽視的，與聲控電路一樣 最好也是給光控電路加上一個穩(wěn)壓電路確

31、保電路能正常工作。 利用光敏元件隨光照強度的變化而阻抗發(fā)生變化的特點，去控制電信號的強弱，再 由傳感器將變化的電信號傳遞給觸發(fā)器，只要電信號強度達(dá)到一定程度將觸發(fā)觸發(fā)器使 其導(dǎo)通工作。光控照明電路其主要功能是實現(xiàn)當(dāng)外界光照強度降低到一定程度時，使照 明電路導(dǎo)通工作。就其方案而言多種多樣，但我們在設(shè)計時必須要考慮方案的可行性， 穩(wěn)定性以及元器件的靈敏度，尤其是光敏元件必須選擇靈敏度高的這樣電路功能才能較 容易實現(xiàn)，為此我們在設(shè)計光控電路時，不但要盡量使電路結(jié)構(gòu)簡化，而且要使電路功 能強，功能的實現(xiàn)要可靠穩(wěn)定。 3.63.6 聲光控電路聲光控電路 8 1 4 3 2 u1a lm358n 1k r

32、9 4.7k r8 1k r11 vcc vccvcc 3.73.7 延時電路基本原理延時電路基本原理 從 20 世紀(jì)中后期數(shù)字電路的飛速發(fā)展到今天技術(shù)已越來越成熟。自從電子計數(shù)器 的出現(xiàn)之后各式各樣，功能萬千的定時/計數(shù)器層出不窮。然而正是電子計數(shù)器的出現(xiàn)才 使得電子技術(shù)的發(fā)展上了一個新的臺階。定時/計數(shù)這一功能在電子電路中的應(yīng)用，使智 能化電路的設(shè)計更加名副其實。我們常見的交通紅綠燈，公園里的娃娃車等都是采用了 定時計數(shù)技術(shù)的典型示例。我們大家都看過智力競賽，都有知道搶答器，然而搶答器更 是電子定時/計數(shù)器的典型應(yīng)用。雖然我們可以花幾元錢就可以從街上買一個不錯的搶答 器，但要讓我們自己動手

33、做一個出來就不是一件容易的事的，它不僅只是我們所看到的 結(jié)果能夠搶答更為重要的是其功能的實現(xiàn)是集成了很多技術(shù)。如定時，鎖存，顯示等等， 由此可見定時/計數(shù)器的應(yīng)用不僅廣泛，而且意義深遠(yuǎn)。 延時電路原理是利用了電子計數(shù)器的原理實現(xiàn)定時功能。延時電路其構(gòu)成方案一般 有三種，即硬件構(gòu)成，軟件構(gòu)成和軟硬相結(jié)合構(gòu)成。 對于由硬件構(gòu)成的定時器，一般是用改變 r、c 元件值控制定時的，其效率較高，但 靈活性，通用性較差如 555 定時器；而由軟件構(gòu)成的定時器是用執(zhí)行一段程序來實現(xiàn)定 時的，其靈活性通用性較高，但效率較差；故現(xiàn)在設(shè)計定時器一般都是采用軟硬相結(jié)合 的方法集兩者之長通過編程設(shè)定不同的延時常數(shù)，而由

34、硬件控制定時過程，其效率和靈 活性都得到了較大的提高。如大規(guī)模集成電路可編程計數(shù)器 8253，51 單片機通過編程構(gòu) 成計數(shù)器等。在一 個實際的電路中延時不是主要目的，而主要目的是為了完善電路功能。故作為一個延時 電路，在整個電路中其應(yīng)在延時結(jié)束后能發(fā)出一個結(jié)束信號，控制電路是否繼續(xù)工作下 去。 所以前述聲控，光控電路盡管也能實現(xiàn)控制電路的功能，但其功能是不完善的，為此應(yīng) 對其進行改進有三種方案可行：聲控延時；光控延時；聲光聯(lián)控延時；此三種方 案可用于不同的場合，現(xiàn)就第三種方案加以事例進行分析。 第四章第四章 電路設(shè)計分析電路設(shè)計分析 該電路由電源電路、聲電轉(zhuǎn)換及放大電路、單穩(wěn)態(tài)延時電路和光控

35、電路組成。 為了確保用電安全，220v 交流市首先經(jīng)過 1：1 隔離變壓器，隔離變壓器的初、次 繞組級之間沒有電的聯(lián)系，次級任一線與大地之間沒有電位差，所以人接觸任一線 不會觸電。但如果同時接觸兩線也會觸電。電路總體框架： 4.14.1 電源電路電源電路 電源電路由 c1、rl、vd、vs 及 c2 組成。交流市電經(jīng) c1 電容降壓，vd 整流， vs 穩(wěn)壓，再由 c2 濾波后供給整個電路工作。電路采用電容降壓，與使用變壓器相 比，不但縮小了體積，杜絕了噪聲，而且也減小了電路能耗。 4.24.2 聲控電路聲控電路 在本次試驗設(shè)計中我重點做了聲控方面的實驗和研究，在選擇器材的時候我經(jīng)過研 究比較

36、最終選用了 htd 煙點陶瓷片作為聲電轉(zhuǎn)換器材。 壓電陶瓷片是一種結(jié)構(gòu)簡單、輕巧的電聲器件，因具有靈敏度高、無磁場散 播外溢、不用銅線和磁鐵、成本低，耗電少、修理方便、便于大量生產(chǎn)等優(yōu)點而 獲得了廣泛應(yīng)用。適合超聲波和次聲波的發(fā)射和接收，比較大面積的壓電陶瓷片 還可以運用檢測壓力和振動，工作原理是利用壓電效應(yīng)的可逆性，在其上施加音 頻電壓，就可產(chǎn)生機械振動，從而發(fā)出聲音。如果不斷對壓電陶瓷片施加壓力它 還會產(chǎn)生電壓和電流。 壓點陶瓷片有兩種檢測方法， 第一種方法 是將萬用表的量程開關(guān)撥到直流 電壓 2.5v 擋，左手拇指與食指輕輕捏住壓電陶瓷片的兩面，右手持萬用表的表 筆，紅表筆接金屬片，黑表

37、筆橫放陶瓷表面上，然后左手稍用力壓一下，隨后又 松一下，這樣在壓電陶瓷片上產(chǎn)生兩個極性相反的電壓信號，使萬用表的指針先 向右擺，接著回零，隨后向左擺一下，擺幅約為0.1 一 0.15v，擺幅越大，說 明靈敏度越高。若萬用表指針靜止不動，說明內(nèi)部漏電或破損。 切記不可用 濕手捏壓電片，測試時萬用表不可用交流電壓擋，否則觀察不到指針擺動，且測 試之前最好用 rl0k 擋，測其絕緣電阻應(yīng)為無窮大。第二種方法 是用 r10k 擋測兩極電阻，正常時應(yīng)為 ,然后輕輕敲擊陶瓷片，指針應(yīng)略微擺動。 根據(jù)換能器的功能壓電陶瓷片大體上按照發(fā)射型,接收型,收發(fā)型來選用陶瓷, 分別對應(yīng) pzt8,pzt5,pzt4，

38、參數(shù)主要包括：d33,fr,fp,d,cp0。陶瓷片的用量根據(jù) 功率極限來算，一般為 0.3w/khz/cm3，厚度要根據(jù)響應(yīng)或者靈明度來選取。 我們設(shè)計的聲電轉(zhuǎn)換及放大電路由 htd、v1、v2 等組成。聲控元件采用壓電陶 瓷片 htd，它對猝發(fā)聲響極為敏感，作為聲-電換能元件。它將聲響信號轉(zhuǎn)換為相 應(yīng)的電信號后，通過 c3 耦合至 v1、v2 組成的直耦式雙管放大器進行放大。該放大 器由 r2、rpl 提供偏流，調(diào)節(jié) rp1，可改變放大器的增益，用以控制聲控靈敏度。 r4 為直流負(fù)反饋電阻，用來穩(wěn)定工作點。c4 為交流旁路電容，用以補償放大器的交 流增益，r3 為放大器的輸出直流負(fù)載電阻，

39、放大后的負(fù)脈沖信號經(jīng) c5 去觸發(fā)單穩(wěn) 態(tài)延時電路，達(dá)到控制負(fù)載的目的。 4.34.3 單穩(wěn)態(tài)延時電路單穩(wěn)態(tài)延時電路 單穩(wěn)態(tài)延時電路由 555 時基集成電路、r6 與 c6 組成延時回路。穩(wěn)態(tài)時，555 集成塊 3 輸出端為低電平，當(dāng)其 2 腳觸發(fā)端得到一負(fù)脈沖觸發(fā)信號時，電路即進入暫態(tài)，輸 出端 3 腳立刻翻轉(zhuǎn)為高電平、觸發(fā)雙向晶閘管 vt 導(dǎo)通，燈泡 el 發(fā)光。此后，電源經(jīng) r6 向 c6 充電，當(dāng) c6 端電位升至約 2/3vcc 電路又自動回復(fù)到初始穩(wěn)定狀態(tài)，3 腳恢復(fù)低電 平。此時，可控硅因失去觸發(fā)電路而關(guān)斷，燈泡熄滅，控制電路暫態(tài)結(jié)束，進入穩(wěn)態(tài)， 等待下一次觸發(fā)脈沖。圖中 r5

40、和 rp2 組成分壓電路，為集成塊的觸發(fā)端提供一個開門閾 值電平，調(diào)節(jié) rp2，使觸發(fā)端 2 腳的電壓略大于 1/3vcc，迫使 3 腳輸出低電平。當(dāng) 2 腳 一旦出現(xiàn)負(fù)脈沖信號時，單穩(wěn)態(tài)電路即動作，適當(dāng)調(diào)節(jié) rp2，也可改變控制靈敏度。 4.44.4 光控電路光控電路 光控電路由 555 時基集成電路、v4、晶閘管等組成。在白天，由于光照度較強， v4 的 e-c 間呈低阻態(tài)，為 v3 提供了一個較大的偏置電流，使其飽和導(dǎo)通。此時， v3 的集電極即 555 集成塊的強制復(fù)位端 4 腳被強制為低電平，555 集成塊處于復(fù)位 狀態(tài)，使其輸出端 3 腳恒為低電平，雙向晶閘管因無觸發(fā)電流而關(guān)斷，燈

41、泡 el 不亮。 因此，白天不管聲控信號如何增強，555 集成塊的 3 腳始終為低電平，vth 關(guān)斷，達(dá) 到白天停止照明的目的。晚間，由于光線明顯減弱，v4 因無光照而使 e-c 間呈高阻 狀態(tài)，使 v3 截止，555 集成塊強制復(fù)位端 4 腳為高電平，555 集成塊退出復(fù)位狀態(tài)， 電路可受控制。改變 r9 的值，可以控制光控靈敏度。 第五章第五章 電路的調(diào)試與焊接電路的調(diào)試與焊接 5.15.1 電路的調(diào)試電路的調(diào)試 當(dāng)一個電路板焊接都完成后，在檢查該電路板是否可以正常工作時，通常不要直接 給電路板供電，而是要按下面的步驟進行檢查，確保每一步都沒有問題后在上電也 不遲，以免造成不必要的危險。

42、(1)、連線是否正確 如今，大家都是使用電路繪制軟件進行電路板的設(shè)計， 但是還是建議大家先畫原理圖在生成網(wǎng)絡(luò)表來生成 pcb 的連接，有很多的初學(xué)者學(xué) 習(xí) pcb 電路板的軟件是都是直接話 pcb(我初學(xué)時就是這樣的)，在單片機的入門和 設(shè)計各個小實驗電路板時都是直接在元件庫中拉出元件封裝來話 pcb，通常會導(dǎo)致 很多管腳的錯連。 如果你是使用很規(guī)范的電路設(shè)計步驟來設(shè)計的電路板，那么你的原理圖是你檢 查的關(guān)鍵，這里需要檢查的地方主要在芯片的電源和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的是否標(biāo)注正確，同 時也要注意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是否有重疊的現(xiàn)象，這是檢查的重點。另一個檢查的重點是元 件的封裝。現(xiàn)在很多的芯片的封裝的不同，其引腳的順

43、序也是不同的，以前記得一 個研究生在調(diào)試 nec 的處理器是就有類似的事情發(fā)生，我記得他選用的是 nec 的 upg78f9222 的 8 位 flash 處理器，但是其在設(shè)計電路時原理圖中的是 dippcb 的封 裝對應(yīng)的引腳，但是在 pcb 中是貼片的元件，管叫完全的不對應(yīng)，導(dǎo)致上電是老是 燒芯片，但是這樣就會給調(diào)試者誤導(dǎo)以為是自己的電源有問題 (2)、電源接口是否有短路現(xiàn)象 這里就體現(xiàn)出調(diào)試之前不上電的原因，有 的電源接口短路，這樣會造成你的電源燒壞。有時會有電源爆炸的事故發(fā)生。使用 萬用表測量一下電源的輸入阻抗。這是必須的步驟。 再設(shè)計是電源部分可以使用一個 0 歐姆的電阻來作為調(diào)試方

44、法，上電前先不焊 接電阻，檢查電源的電壓正常后在將電阻焊接在 pcb 上給后面的單元供電。以免造 成上電由于電源的電壓不正常而燒毀后面單元的芯片，但是貼片的就更麻煩！電路 設(shè)計中增加保護電路，比如使用自恢復(fù)保險絲等元件。 (3)、元器件安裝情況 主要是檢查有極性的元器件，如發(fā)光二極管，電解 電容，整流二極管等。以及三極管的管腳是否對應(yīng)，對于三極，同一功能的不同廠 家其管教的排序也是不同的。所以最好使用萬用表測試一下！ 5.25.2 焊接時注意的事項焊接時注意的事項 手工焊接是傳統(tǒng)的焊接方法，雖然批量電子產(chǎn)品生產(chǎn)已較少采用手工焊接了， 但 對電子產(chǎn)品的維修、調(diào)試中不可避免地還會用到手工焊接。焊接

45、質(zhì)量的好壞也直 接影響到維修效果。手工焊接是一項實踐性很強的技能,在了解一般方法后,要多 練;多 實踐,才能有較好的焊接質(zhì)量。 手工焊接握電烙鐵的方法,有正握、反握及握筆式三 種。焊接元器件及維修電路 板時以握筆式較為方便。 手工焊接一般分四步驟進行。 準(zhǔn)備焊接:清潔被焊元件處的積塵及油污,再將被 焊元器件周圍的元器件左右掰一 掰,讓電烙鐵頭可以觸到被焊元器件的焊錫處,以 免烙鐵頭伸向焊接處時燙壞其他元 器件。焊接新的元器件時,應(yīng)對元器件的引線 鍍錫。加熱焊接:將沾有少許焊錫和 松香的電烙鐵頭接觸被焊元器件約幾秒鐘。 若是要拆下印刷板上的元器件,則待烙 鐵頭加熱后,用手或銀子輕輕拉動元器件,

46、看是否可以取下。清理焊接面:若所焊 部位焊錫過多,可將烙鐵頭上的焊錫甩掉 (注意不要燙傷皮膚,也不要甩到印刷電路 板上!),用光烙錫頭沾些焊錫出來。若 焊點焊錫過少、 不圓滑時,可以用電烙鐵 頭蘸些焊錫對焊點進行補焊。 檢查焊 點:看焊點是否圓潤、光亮、牢固,是否 有與周圍元器件連焊的現(xiàn)象。 二、焊接質(zhì)量不高的原因 手工焊接對焊點的要求是： 電連接性能良好；有一定的機械強度；光滑圓 潤。 造成焊接質(zhì)量不高的常 見原因是:焊錫用量過多,形成焊點的錫堆積；焊錫過少, 不足以包裹焊點。冷 焊。焊接時烙鐵溫度過低或加熱時間不足,焊錫未完全熔 化、浸潤、焊錫表面不光 亮(不光滑),有細(xì)小裂紋(如同豆腐渣

47、一樣!)。夾松香焊 接,焊錫與元器件或印刷 板之間夾雜著一層松香,造成電連接不良。若夾雜加熱不 足的松香,則焊點下有一層 黃褐色松香膜；若加熱溫度太高,則焊點下有一層碳化 松香的黑色膜。對于有加熱 不足的松香膜的情況,可以用烙鐵進行補焊。對于已 形成黑膜的,則要吃凈焊錫, 清潔被焊元器件或印刷板表面,重新進行焊接才行。 焊錫連橋。指焊錫量過多,造 成元器件的焊點之間短路。這在對超小元器件及 細(xì)小印刷電路板進行焊接時要尤為 注意。焊劑過量,焊點周圍松香殘渣很多。 當(dāng)少量松香殘留時,可以用電烙鐵再輕 輕加熱一下,讓松香揮發(fā)掉,也可以用蘸有 無水酒精的棉球,擦去多余的松香或焊劑。 焊點表面的焊錫形成

48、尖銳的突尖。 這多是由于加熱溫度不足或焊劑過少,以及烙 鐵離開焊點時角度不當(dāng)造成的。 三、易損元器件的焊接 易損元器件是指在安裝焊 接過程中,受熱或接觸電烙鐵時容易造成損壞的元器件, 例如,有機鑄塑元器件、mos 集成電路等。易損元器件在焊接前要認(rèn)真作好表面 清潔、鍍錫等準(zhǔn)備工作,焊接時 切忌長時間反復(fù)燙焊,烙鐵頭及烙鐵溫度要選擇適 當(dāng),確保一次焊接成功。 此外,要 少用焊劑,防止焊劑侵人元器件的電接觸點(例如繼 電器的觸點)。焊接 mos 集成電 路最好使用儲能式電烙鐵,以防止由于電烙鐵的 微弱漏電而損壞集成電路。由于集 成電路引線間距很小,要選擇合適的烙鐵頭及 溫度,防止引線間連錫。焊接集

49、成電路 最好先焊接地端、輸出端、電源端,再焊輸入端。對于那些對溫度特別敏感的元器件,可 以用鑷子夾上蘸有元水乙醇(酒精) 的棉球保護元器件根部,使熱量盡量少傳到元器 件上。 第六章第六章 故障分析故障分析 在我們后期調(diào)試過程中遇到了很多問題，但是我們對這些問題做了詳細(xì)的分析 并一一排除。電路故障的直接表現(xiàn)就是當(dāng)我們拍手是燈泡不亮，出現(xiàn)此故障的原因 是有多方面的，首先可能是控制電路中有的原件焊接不良，我們一一檢查了元件的 焊接點并重新進行了焊接。檢查完元件焊接點后燈泡仍不亮，我們認(rèn)為也可能是主 振三極管特性不良，這時候我們就要更換了三極管來排除故障。燈泡不亮的另一個 原因是濾流電容擊穿短路，這時我們檢查了電容并更換了濾流電容。 第二種故障現(xiàn)象是 燈管兩端發(fā)紅，中部不發(fā)光。出現(xiàn)這種故障的原因可能是 燈絲回路中的啟動電容器擊穿或雙向觸發(fā)二極管性能