即拍亮延時(shí)小夜燈

1、屯乙空士罟科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)：模擬電路課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目:即拍亮延時(shí)小夜燈學(xué)院名稱(chēng)：航空大學(xué)科技學(xué)院專(zhuān)業(yè)：M：學(xué)號(hào): :評(píng)分：教師：2015年10月16日貞腳科技學(xué)院模擬電路課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)20 15 -20 16學(xué)年第一學(xué)期第1周-4周題目即拍亮延時(shí)小夜燈容及要求1、電路板布局合理，能夠得到充分利用，元器件擺放平行、整齊， 焊接美觀，線要走直。2、做出的小夜燈要有延時(shí)的效果。進(jìn)度安排1、2天査找資料、了解各個(gè)元器件的作用。2、3天設(shè)計(jì)電路，并用仿真軟件制作電路，檢査電路圖是否可用。3、1天購(gòu)買(mǎi)元器件。4、焊接電路板、請(qǐng)老師指導(dǎo)檢査。5、書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。學(xué)生：思慶指導(dǎo)時(shí)間：每周一

2、至周五指導(dǎo)地點(diǎn)：八大樓1門(mén)室任務(wù)下達(dá)2015年 月 日任務(wù)完成2015年月日考核方式1.評(píng)閱口2.答辯口3.實(shí)際操作口4.其它口指導(dǎo)教師徐新河系（部）主任鄧洪峰注：1、此表一組一表二份，課程設(shè)計(jì)小組組長(zhǎng)一份；任課教師授課時(shí)自帶一份備查。2、課程設(shè)計(jì)結(jié)束后與“課程設(shè)計(jì)小結(jié)”、“學(xué)生成績(jī)單” 一并交院教務(wù)存檔。 貞腳貞腳隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步和電子科技的發(fā)展，人們想到并做到了用聲音來(lái)控制燈泡 的點(diǎn)亮，使得人來(lái)燈亮，人走燈熄。這一方面迎合了當(dāng)今所提倡的科學(xué)發(fā)展觀，節(jié)省 電能，另一方面也體現(xiàn)了科技的進(jìn)步以及人類(lèi)的聰明才智。一拍即亮?xí)r小夜燈的制作 是為了滿足生活便利的要求，使得生活中的照明系統(tǒng)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)綜合

3、運(yùn)用聲控脈沖觸 發(fā)電路，單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路和功率驅(qū)動(dòng)放大電路，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻阻值來(lái)控制小夜燈的延 時(shí)時(shí)間以及靈敏度，最后通過(guò)調(diào)試使其符合實(shí)驗(yàn)要求。關(guān)鍵字：E555、延時(shí)、單穩(wěn)態(tài)貞腳摘要1前言3第一章系統(tǒng)組成及工作原理41. 1系統(tǒng)組成41.2工作原理41.2. 1聲控脈沖觸發(fā)電路41.2.2單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路51.2.3功率驅(qū)動(dòng)放大電路6第二章電路方案設(shè)計(jì)62. 1電路工作組成62. 2元器件選擇7第三章單元電路分析與設(shè)計(jì)83.1單元電路分析83.2單元電路設(shè)計(jì)83.2. 1聲控脈沖觸發(fā)電路83.2.2單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路83.2.3功率驅(qū)動(dòng)放大電路8第四章調(diào)試及測(cè)試結(jié)果與分析9第五章實(shí)驗(yàn)結(jié)論11第六章參考文

4、獻(xiàn)11元件清單12貞腳科技發(fā)展為我們帶來(lái)了許多方便，同樣在燈光控制方面也帶來(lái)了很多方便。公共 場(chǎng)所證明越來(lái)越朝著智能化，人性化方向發(fā)展。聲控系統(tǒng)不僅價(jià)格低廉，安裝方便， 而且也有很好的控制效果，因此聲控?zé)粲幸粋€(gè)很好的應(yīng)用前景。生活中，好多地方都 使用聲控?zé)粽彰?，一?lái)節(jié)約了電資源，二來(lái)使用起來(lái)異常方便，不必在黑暗中摸索開(kāi) 關(guān)。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)光控不是一件容易的事，因?yàn)槁曇羰悄M量且是非電信號(hào)，無(wú)法應(yīng)用 在數(shù)字電路中，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)聲控電路時(shí)面臨的最核心的問(wèn)題就是怎么把模擬量轉(zhuǎn) 化為數(shù)字量，把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。因此，我們首先要設(shè)計(jì)出一個(gè)接收設(shè)備，專(zhuān) 門(mén)用來(lái)接聽(tīng)聲音信號(hào)并將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送到下

5、一級(jí)電路。但是聲控電路對(duì) 聲音信號(hào)的要既不能太強(qiáng)也不能太弱，太強(qiáng)難以控制，太弱則會(huì)使電路過(guò)于復(fù)雜，所 以最好是能接收到如人的講話聲，腳踏地板聲。當(dāng)這類(lèi)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)時(shí)，電信號(hào)一般較弱，必須對(duì)其進(jìn)行放大，這就要用到 功放電路、運(yùn)放電路、差分電路等。根據(jù)電路對(duì)信號(hào)的要求一般選擇運(yùn)放電路較好， 能提高輸出電壓。如今，有了聲音傳感器，可以直接將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，大大簡(jiǎn) 化了電路結(jié)構(gòu)，使聲控電路的設(shè)訃更加容易。完成了聲信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換后，我們 可以用產(chǎn)生的電信號(hào)去觸發(fā)觸發(fā)器使電路導(dǎo)通。電路對(duì)元器件的要求也較高，特別是 半導(dǎo)體器件要有較高的靈敏度。只有各電參數(shù)精確穩(wěn)定，才能使電路高效穩(wěn)定的工作。貞腳

6、第一章系統(tǒng)組成及工作原理1.1系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)：聲控脈沖觸發(fā)電路T單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路T功率驅(qū)動(dòng)放大電路原理總圖:1.2工作原理1.2.1聲控脈沖觸發(fā)電路聲控脈沖觸發(fā)電路要山咪頭，三極管及電阻組成，聲控脈沖觸發(fā)電路為聲音信號(hào) 釆集電路，利用咪頭聲音變化下電壓發(fā)生改變的特性。本實(shí)驗(yàn)所用的咪頭如下圖所示:貞腳圖1.2咪頭咪頭，是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換器件，是和喇叭正好相反的一個(gè)器 件（電一聲）。是聲音設(shè)備的兩個(gè)終端，咪頭是輸入，喇叭是輸出。又名麥克風(fēng)，話 筒，傳聲器，咪膽等。從其工作原理上可分為炭精粒式、電磁式、電容式、駐極體電 容式、壓電晶體式、壓電瓷式和二氧化硅式等種類(lèi)，本次采用的是駐

7、極體咪頭。采用咪頭進(jìn)行聲電轉(zhuǎn)換，咪頭可當(dāng)做一個(gè)聲音傳感器，與R1組成聲控電路，將 聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。芯片LM324與電阻等連成一個(gè)兩級(jí)電壓放大電路，同時(shí)， 電路中還有連接耦合電容起旁路作用。555定時(shí)器與電阻、電容連接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器, 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇靈敏度較高的發(fā)光二級(jí)管等元器件，延時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)電容、電阻來(lái)實(shí)現(xiàn), 但一般不要使延時(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。1.2.2單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路該延時(shí)電路可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，該暫 態(tài)維持一段時(shí)間乂回到原來(lái)的穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)， 一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在外加脈沖的作用下，單穩(wěn)態(tài)時(shí)間取決于RC的參數(shù)值。該電路所用主要元件是N

8、E555芯片，它的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比 較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓。當(dāng)5腳 頁(yè)腳懸空時(shí)，則電壓比較器Cl的同相輸入端的電壓為2VCC/3, C2的反相輸入端的電壓 為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC /3,則比較器C2的輸岀為0,可使RS 觸發(fā)器置1,使輸出端OUT=lo如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3,同時(shí)TR 端的電壓大于VCC/3,則C1的輸出為0, C2的輸出為1,可將RS觸發(fā)器置0,使 輸出為0電平。1.2.3功率驅(qū)動(dòng)放大電路功率放大電路是一種以輸出較大功率為L(zhǎng)1的的放大電路。它一般直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載， 帶載能力要強(qiáng)。

9、功率放大電路通常作為多級(jí)放大電路的輸出級(jí)。在很多電子設(shè)備 中，要求放大電路的輸出級(jí)能夠帶動(dòng)某種負(fù)載。在功率放大電路中，為了輸出 較大的信號(hào)功率，管子承受的電壓要高，通過(guò)的電流要大，功率管損壞的可能 性也就比較大，所以功率管的參數(shù)選擇與保護(hù)問(wèn)題也不容忽視，因此設(shè)計(jì)的電 路中都需加入限流電阻保護(hù)電路。第二章電路方案設(shè)計(jì)2.1電路工作組成咪頭與晶體三極管VT1,電阻R1,和電阻R2等組成了聲控脈沖觸發(fā)電路，時(shí)基 集成電路IC與電阻R3,電容器C等組成了典型單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路，晶體三極管VT2, VT3和電阻R4, R5等組成了小電珠H的功率驅(qū)動(dòng)放大電路。整個(gè)電路的電源山干 電池GB提供。平時(shí)，由于晶體三

10、極管VT1的偏流電阻R1取值較大，所以VT1趨于截止?fàn)顟B(tài), 其集電極輸出電壓高于1/3VDDT.5V,與之相連的時(shí)基集成電路IC的低電位觸發(fā)端 2腳處于高電平，單穩(wěn)態(tài)電路處于穩(wěn)態(tài)。電容器C兩端通過(guò)IC的7, 1腳被IC部導(dǎo) 通的三極管短路，IC的3腳輸出低電平，VT2, VT3均無(wú)偏流而截止，小電珠H不 發(fā)光。貞腳當(dāng)在有效距離圍拍一下手掌時(shí)，突發(fā)的聲波被咪頭接收，并轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào), 該信號(hào)的正半周經(jīng)VT1放大后，從其集電極輸出負(fù)脈沖，時(shí)基集成電路IC的2腳獲 得瞬間低于1/3VDD=1.5V的低電平觸發(fā)信號(hào)，使IC組成的單穩(wěn)態(tài)電路受觸發(fā)進(jìn)入暫 穩(wěn)態(tài)（即延時(shí)狀態(tài)）,IC的3腳輸出高電平,VT

11、2獲得適合的偏流而導(dǎo)通,VT3進(jìn)入完全飽 和導(dǎo)通狀態(tài)，小電珠通電發(fā)出亮光，隨著IC的3腳變成高電平，IC部導(dǎo)通的三極管截 止，解除對(duì)電容器C的短路，電池GB通過(guò)電阻R3向電容器C開(kāi)始充電，當(dāng)C兩端 的充電電壓（即IC的高電位觸發(fā)端6腳電位）達(dá)到2/3VDD=3V時(shí)，單穩(wěn)態(tài)電路翻 轉(zhuǎn)恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，IC部三極管重新導(dǎo)通，C通過(guò)IC的7, 1腳放電并被再次短路，IC的 3腳重新輸出低電平，導(dǎo)通到VT2, VT3失去偏流而截止，H斷電自動(dòng)熄滅。電路中，小電珠H每次延時(shí)點(diǎn)亮的時(shí)間長(zhǎng)短，取決于單穩(wěn)態(tài)電路中電阻器R3, 電容器C的時(shí)間常數(shù)，具體可以通過(guò)公式：T=1.1*R3*C來(lái)估算。按圖選擇R3和C 的值，H

12、延時(shí)點(diǎn)亮的時(shí)間約為lmim在晶體三極管VT1電流放大系數(shù)卩，R1電阻值 確定的悄況下，通過(guò)改變R2的電阻值，可調(diào)整靜態(tài)時(shí)IC的2腳電位高低，也就是 說(shuō)，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整R2的電阻值，可以控制聲控靈敬度。2.2元器件選擇本實(shí)驗(yàn)電阻R1的阻值大小選為10MQ, 般來(lái)說(shuō)晶體管VT1的偏流電阻R1取 值較大，VT1趨于截止?fàn)顟B(tài)，使得單穩(wěn)態(tài)電路處于穩(wěn)態(tài)。電阻R2的阻值可以調(diào)整靈 敏度，如果嫌聲控靈敬度不高，可以通過(guò)適當(dāng)增大電子R2的阻值來(lái)加以調(diào)整，反之 可以減小R2的阻值來(lái)增加它的靈敏度，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，最后確定用10阪的電阻可以使 靈敬度比較合適。R3的阻值和電容的值可以改變小夜燈延時(shí)時(shí)間，其計(jì)算公式是 t=l

13、.l*R3*C,小夜燈延時(shí)時(shí)間和電阻阻值大小成正比，實(shí)驗(yàn)中取用的是1OOK的電阻, 使得小夜燈每次亮的時(shí)間/1.1x10000x0.047 55。R4和R5兩個(gè)電阻的作用是限流 而保護(hù)電路，為了輸出較大的信號(hào)功率，三極管承受的電壓要高，通過(guò)的電流要貞腳 大，功率管損壞的可能性也就比較大，實(shí)驗(yàn)中選用R4為iom,為R5為360Q。 三極管VT1, VT2均選用9014型硅NPN小功率三極管，要求VT1的電流放大 系數(shù)p200, VT2的電流放大系數(shù)p100, VT3選用9012型硅PNP中功率晶體三極 管，要求電流放大系數(shù)卩50。U1選用靜態(tài)功耗很小的“555”時(shí)基集成電路，如5D7555或者I

14、CM7555、CB7555、 CH7555. SG7555型等，它是一種模擬、數(shù)字混合集成電路。這種“555”時(shí)基集成電 路的靜態(tài)電流非常小，只有75uA左右，而且工作電壓低。第三章單元電路分析與設(shè)計(jì)3.1單元電路分析本實(shí)驗(yàn)的總體電路設(shè)訃可以分為三個(gè)不同的組成部分來(lái)完成，其中山咪頭，三極 管及電阻組成聲控脈沖觸發(fā)電路，它作為聲音信號(hào)釆集電路使接收的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為 電信號(hào)。而由NE555芯片，電阻等構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路，可使得電路從一個(gè)穩(wěn)態(tài)翻 轉(zhuǎn)到一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，并且讓小夜燈保持一定的延時(shí)時(shí)間。最后，由三極管和電阻等組 成功率驅(qū)動(dòng)放大電路，可以實(shí)現(xiàn)較大的輸出功率，滿足小夜燈的照明要求。3.2單元電路設(shè)

15、計(jì)3.2.1聲控脈沖觸發(fā)電路延時(shí)小夜燈采用了諧振頻率較高（約4K左右）的咪頭作為聲波傳感器，所以對(duì) 猝發(fā)的擊掌聲，硬物相碰撞聲反應(yīng)靈墩，而對(duì)于人們的講話聲以及環(huán)境其他低頻率的 嘈雜聲，卻反應(yīng)不靈敏。也就是說(shuō)，電路具有比較好的防誤觸發(fā)性能。3.2.2單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路延時(shí)時(shí)間是由NE555外圍的電阻R3和極性電容C決定的，延時(shí)時(shí)間計(jì)算公式是 t=l.l*R3*C：改變R3、C的大小就可以控制延時(shí)的長(zhǎng)短。頁(yè)腳本次試驗(yàn)中選擇R3=100K,C=47uF,使得延時(shí)時(shí)間a 1.1 x 1 OOOOx0.047心5s。電容、 電阻的取值不應(yīng)太大，隨著t寬度的增加，它的精度和穩(wěn)定度也會(huì)下降，同時(shí)小電珠 會(huì)亮很久

16、，造成資源的浪費(fèi)。取值太小，效果不明顯，燈很快就滅了。3.2.3功率驅(qū)動(dòng)放大電路一拍即亮小夜燈山三極管VT2, VT3和電阻R4, R5燈組成了系統(tǒng)的功率驅(qū)動(dòng)放 大電路，其中兩個(gè)三極管組成了放大電路，R4和R5的作用是限流，在功率放大電 路中，為了輸出較大的信號(hào)功率，管子承受的電壓要高，通過(guò)的電流要大，功 率管損壞的可能性也就比較大，所以功率管的參數(shù)選擇與保護(hù)問(wèn)題也不容忽視， 因此設(shè)計(jì)的電路中都需加入限流電阻來(lái)保護(hù)電路。貞腳第四章調(diào)試及測(cè)試結(jié)果與分析該實(shí)驗(yàn)設(shè)汁看起來(lái)比較簡(jiǎn)單，但實(shí)驗(yàn)前在機(jī)房的用multisim仿真時(shí)還是遇到了一 些問(wèn)題。笫一個(gè)問(wèn)題就出現(xiàn)在用何原器件或儀器代替咪頭以實(shí)現(xiàn)脈沖觸發(fā)電

17、路的功 能，最后確定可以以函數(shù)信號(hào)發(fā)生器代替咪頭。仿真儀器準(zhǔn)備好后，連接電路完畢， 卻發(fā)現(xiàn)燈泡并不能夠理想的亮多長(zhǎng)時(shí)間或者不亮或者一直亮，最后才知道是原理圖里 的原件常數(shù)并不適合本實(shí)驗(yàn)要求，經(jīng)過(guò)很多次的改變實(shí)驗(yàn)常數(shù)，終于仿真出了理想的 效果。在連接號(hào)好電路后，如果燈亮便可視為實(shí)驗(yàn)成功，否則便可視為實(shí)驗(yàn)失敗。在 調(diào)試的時(shí)候，燈泡要能夠有延遲的特點(diǎn)，否則也不算成功的，還可能山于原件的原因，還 有可能電路短路了,應(yīng)仔細(xì)檢查。要注意燈泡和其他器件的電壓上限。實(shí)驗(yàn)仿真圖如 下所示，其中用示波器代替了咪頭。圖4.1仿真圖在實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)取好元件并排版好后，經(jīng)過(guò)小心的焊接，終于做出了成品。接通電源 后，連接好電路

18、后小夜燈并不亮。因?yàn)閂T3原本要PNP型小功率三極管，但因?yàn)橐?些原因我們焊上的是NPN型小功率三極管所以導(dǎo)致小夜燈沒(méi)有電流通過(guò)，不亮。最 終焊出成品如下圖所示：貞腳II蠹 SBS5g?glligd -ooooooqdoggooj 一 (ooooqAQakQgQOS. OOQQQ ;:6ocrcocq 0a10d*QC7OMOOCH00 : 27doboooor 云翳B蠢徳 L kllioBB e;寫(xiě)：SCOCDOO22OOO J J龍蠱觥爺 八 gyfflt/鑼 /.B溜Bl :./.;.;/,/.門(mén);跖圖4.2實(shí)物圖背面貞腳第五章實(shí)驗(yàn)結(jié)論經(jīng)過(guò)獨(dú)立自主的設(shè)訃電路，翻閱查找各種資料，不僅學(xué)到了關(guān)于555芯片的知識(shí), 更加了解了 555單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路，而且增強(qiáng)了運(yùn)用書(shū)本所學(xué)的理論知識(shí)到實(shí)踐中的能 力，對(duì)模擬電路充滿了興趣，從而增加了對(duì)模擬電路學(xué)習(xí)的熱情。通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)的電 路，然后再參考一些書(shū)籍上的電路并經(jīng)過(guò)修改和創(chuàng)造，設(shè)計(jì)成了最終符合要求的電路 原理圖，并進(jìn)一步了解和學(xué)習(xí)了整個(gè)電路的各個(gè)部分的具體工作原理，達(dá)到了理論的 要求。在焊接過(guò)程中，因?yàn)楹附尤龢O管的時(shí)候忘了用銀子因熱，導(dǎo)致三極管溫度過(guò)高壞 了一個(gè)，所以這給了我警示，在以后的實(shí)驗(yàn)操作中必須認(rèn)認(rèn)真真，小心