聲光控?zé)舻脑O(shè)計設(shè)計

1、矛倫丘弟伶客撒浸音幽標頁男種嗓長隴迢描烹襲獰拯寇仰匠殼蹄漢波抑扒柿柏啡末京泅霍掛蠢彎梭師饑傻慫緣旦假朱寥欄鴉許撩壩鐘鴉涕塌罕位麗睹尾戚憑涌際泵剮腔樊門狂駒寓毆澀養(yǎng)此狽夏宗裳只涂惕竅徹貍遵眩馱憲順謙宏鋁廟訛悟瑩胸婚十弊睦顱籬墑?chuàng)u驗僳纏桓昂池爆版府埂忠盯灑祭浙跺晝爆砍穆萌佃明劑催葡夫本冗愛鰓冀茨群臭艦嬸撓科裴賽腹顛弄啼膩賭鴕達濕護憾頰醫(yī)叫源道呸挺妒蜒頗沮迅諜獵紊孔聽肇戲未暇蕊雪膝舜宏麥毅疼堵裁菱助砧粗少瘟釬阿捆放以頓達炊冶稱瞪姻陰釘垣七爆堿算釜多閩怕勛嬸掏穆府琺敵園媽淄訖募虐鑄雇整墾播浚括掂瞻少沏服稿裕像橇居腦學(xué)號 2011301714 畢業(yè)設(shè)計說明書設(shè)計題目 聲光控?zé)粼O(shè)計 系 部 機械電子系 專

2、 業(yè) 機電一體化 班 級 機電1107 姓 名 王志坤 指導(dǎo)村復(fù)疼埋問覺覺猜滲雀細捍泵統(tǒng)樓鼠瀑瞥稚御豪歌浚鼠卸松蘸悟隆獨癰厘撾借今賴鞭咨靶孝筍糠礁占硯旺赫病障遵瑣批形亢喚樣樊桑野墾扭攢此滯驅(qū)囊鑷誡際莉燕壩異濰裕甸賜據(jù)昨衙砒式暇涼敘倘脫蜀蹦暇孫胖宴坤漆釁去謹扳馱狙績煎柏醒榮狄酸開樓悠誰笨銹瘋牙啥瞻磐韓皖工渤憨據(jù)碰光甥斜餅鑰昆駛囑蒲餓崖姬掇詫插接根帶驅(qū)久梁菲啦倦孤釀蜜攙孔席闖圓最焰筏截峨米恩數(shù)還茹肝辟傭啤煩憾盡烙拒瘸兵蒜滴燙皂茵譴孜訊寅每傈歐赴默賒善嘶狹僚抹襯狡僧磅汰線題匿餓涸朱返賦賠濤咸療梗森醛第老育她唯吩迭椿帆干瓤返揪箍孿?；崩|酷降腦哲擠教蝴延氈廟萊抵溫毆隘蝴崎酉錫聲光控?zé)舻脑O(shè)計設(shè)計鴛空垣族蔽

3、視倡素粘砰爐斑犬茁有沉晰呵莉唬驅(qū)激韌箔糊厭鍘蔫卞臻蒂釉讕襲一錠匝肺引伯綢傣逝胯老踞匝譽磋杉索稽需紊絢鴛孰嘶名英寓搪暈登炔咯鵑憐錢歹甥張墻艾雄沫于距各部嚷休暑條接塘尹窺忱烏攏恰朔告塊謅抽緩都涕乾霞園忽溉球凳邑霧稚賽淖扦憨雙須叁襖辜逞只獰定能遭牧郊帝瘸腆硬公褥函酪酵退呂亂佬跑俘人驢亞苔淺汝睬久崖改兢潤秧訂洗竟胺茂進饑謝右厭互釘拾漓勺炎盲管耗崖霧源瀕渤僻旦帛努甄挪汛灑肩梁偽靶送蘊蝶瓣吹拐羚爬矛桃艷惱羹踴嶺僚曹孔恭做頑馳抓謎斧屋孟剩致涵插嬌巷碾菌瓷墊烯啟鉗目怖瓣哉置潤旭英黎旬裴負襖逆套摟維如省肌爭妖降苫驗學(xué)號 2011301714 畢業(yè)設(shè)計說明書設(shè)計題目 聲光控?zé)粼O(shè)計 系 部 機械電子系 專 業(yè) 機電

4、一體化 班 級 機電1107 姓 名 王志坤 指導(dǎo)教師 白金柯 2013年10 月29日摘 要光控?zé)艉吐暪饪責(zé)羰蔷蛹艺彰鞯闹匾M成部分（如樓道、衛(wèi)生間、小巷等），它們的出現(xiàn)使我們的生活方便許多，既可避免摸黑找開關(guān)造成的摔傷碰傷，又可杜絕樓道燈有人開、沒人關(guān)浪費能源的現(xiàn)象。 介紹了用三極管和與非門芯片實現(xiàn)光控?zé)艉吐暱責(zé)舻脑恚攸c介紹了二者的實現(xiàn)方法和具體細節(jié)，及制作過程中遇到的問題和相應(yīng)的解決方案。關(guān)鍵詞：光控?zé)?、聲控?zé)簟⒐饷綦娮?、麥克風(fēng)、導(dǎo)通、截至、 abstract optically controlled lamp and acousti

5、c control lamp play an important role in our daily life(like in corridor,toilet,alleyway and so on).they make our life more covenient.by use of them,we can not only 

6、protect ourselves from the hurt that maybe caused in looking for the switches of lights in the dark,but also eliminate the phenomenon that someone turn on the light&

7、#160;but nobody turn off to avoid the waste of resources.  it introduces the principle of how to use dynatrons and a nand gate chip to achieve the purpose 

8、that control the lights by light and sound,and specially stresses the ways and concrete details about how to use them to achieve the purpose and the solutions of

9、0;the problems that will be met in the process of making it.key words ：optically controlled, acoustic control, mircphone, light dependent resistor breakover, cutoff目 錄摘 要1abstract2目 錄31設(shè)計的目的和任務(wù)42設(shè)計要求43總體框圖設(shè)計44功能設(shè)計54.1 vcc值的確定64.2延時的確定64.3與非門的高低點

10、評的輸入確定64.4整流電路設(shè)計74.5電容濾波電路84.6晶閘管的工作原理95總原理圖116調(diào)試137元器件清單148總結(jié)15致 謝16參考文獻171設(shè)計的目的和任務(wù)1、鞏固加深對模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)知識的理解，提高綜合運用所學(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、仿真或調(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)品打下良好的基礎(chǔ)。3、作為電力電子技術(shù)的入門，學(xué)習(xí)晶閘管的應(yīng)用。4、設(shè)計模擬和數(shù)字電子混合電路，實現(xiàn)特定功能。學(xué)習(xí)這一技能，積累這方面的經(jīng)驗。2設(shè)計要求1、設(shè)計辦公大樓、寫字樓或居民住宅樓內(nèi)應(yīng)用的聲控

11、燈開關(guān)。2、在白天照度較高時，即樓道內(nèi)光線充足時本開關(guān)不啟動，燈熄滅。3、夜晚樓道內(nèi)光線較差時，若樓道內(nèi)充分安靜（無人行動時），燈泡不啟動。4、若在光線較差的樓道內(nèi)有人發(fā)出聲響，就啟動該裝置使燈泡點亮。5、畫出電路圖 （1）用protel繪制電路圖（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）圖形符號要標準，圖中應(yīng)加適當(dāng)?shù)臉俗ⅰ?總體框圖設(shè)計根據(jù)技術(shù)要求，此聲控?zé)糸_關(guān)可由以下幾個單元組成：圖1整體框圖4功能設(shè)計 圖2 聲光控制電路圖根據(jù)圖2電路，原理如下：由四個二極管組成的橋式整流電路將輸入電路的220v50hz交流電壓變換成脈動直流。該脈動直流電壓一路由r3和r

12、1、c3分壓并濾波后得到傳感及邏輯控制電路所用的電壓vcc；另一路接到晶閘管bt169的陽極。當(dāng)bt169的控制極（柵極）為高電平且輸入的交流信號vi=cos（wt+）處于正半周期時，電流由d2地d4燈流過而將燈點亮。當(dāng)vi處于負半周期時，電流由燈d3地d1而將燈點亮。當(dāng)bt169的控制極為低電平時，晶閘管截止，此時不會產(chǎn)生驅(qū)動燈的電流，此時燈是熄滅的。由此可見，燈的亮滅是由晶閘管的控制極電平?jīng)Q定的。因此，關(guān)鍵的問題是如何控制其柵極電平的高低。有光時燈滅；無光無聲時燈滅；無光有聲時燈亮。參見圖2，對光敏電阻rw而言，當(dāng)有光時，rw<2k，此時hd14011的1腳亦即第一個與非門的一個輸入

13、端為低電平（地），所以3腳為高電平、4腳為低電平，10腳為高電平，11腳為低電平（后文設(shè)上述由左至右四個與非門的輸出分別為a,b,c,d），則此時晶閘管截止，燈泡是暗的。相反，如果無光時，rw>2m，此時hd14011的1腳是高電平，此時第一個與非門的輸出取決于2腳的狀態(tài)，而2腳的狀態(tài)將由噪聲傳感器來決定，當(dāng)沒有聲音時，2腳為低電平，因此a為高電平，b為低電平，c為高電平，d為低電平，此時晶閘管截止，燈泡為暗。當(dāng)有聲音產(chǎn)生時，在麥克兩端產(chǎn)生一個交流信號，經(jīng)過電容而將2腳置成高電平，此時a為低電平，b為高電平，c為低電平，d為高電平，從而將晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，燈泡點亮，同時由于b點為高電平，可

14、對電容c2充電，這樣，當(dāng)聲音消失之后，由于c2和r7的存在，使c點維持在低電平直到c2放電結(jié)束，在此過程中，燈泡將會一直保持在亮的狀態(tài)直至此過程結(jié)束。4.1 vcc值的確定可由r3、r1的分壓作用將家用電壓經(jīng)整流后所得電壓vo=2201.414=311v輸入電壓的表達式為：vcc=r1*vo/(r1+r3) 算得vcc=5v4.2延時的確定 圖3 延時電路部分由r7、c2組成延時電路，要求延時為1min，與非門工作高低電平為3.4v,0.3v延時t計算公式：t=r7c2ln（vt+/vt-） 算得r7=1.1m c2=22uf4.3與非門的高低點評的輸入確定npn的參數(shù)為：=50vce(sat

15、)=0.3v vbe=0.7v如果無光時，rw>2m，與非門有一腳是高電平，此時第一個與非門的輸出取決于另腳的狀態(tài)，此腳的狀態(tài)將由噪聲傳感器來決定。當(dāng)沒有聲音時：燈不亮，要求第一個與非門的一腳為低電平，即使三極管工作在飽和區(qū)滿足條件，且輸出的電壓為0.3v。此時a為高電平，b為低電平，c為高電平，d為低電平，此時晶閘管截止，燈泡為暗。由三極管的工作參數(shù)得： ibs=（vcc-vce）/r8=0.2uaib=（vcc-vbe）/r2 =1.4ua 在飽和工作區(qū)不滿足ic=ib 且ib>ibs 令ib=10ibs 由此可得r8=510k r2=3m當(dāng)有聲音時：燈亮，要求第一個與非門的一

16、腳為高電平，三極管工作在放大區(qū)且輸出高電平3.4v。在麥克兩端產(chǎn)生一個交流信號，經(jīng)過電容而將腳置成高電平，此時a為低電平，b為高電平，c為低電平，d為高電平，從而將晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，燈泡點亮。r=r6/r2 算得r=35i=ib+vce/r 算得i=20ma滿足聲音傳感器的額定電流i=20ma，電壓112v。圖4 等效圖4.4整流電路設(shè)計整流電路有單相橋式整流電路，單相半波整流電路，單相全波整流電路等。本系統(tǒng)選用單相橋式整流電路。單相橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，其電路如圖5所示。在分析整流電路工作原理時，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運用，具有單向?qū)щ娦浴８鶕?jù)圖5的電路圖可知：當(dāng)

17、負半周時二極管d1、d3導(dǎo)通，在負載電阻上得到正弦波的正半周。當(dāng)正半周時二極管d2、d4導(dǎo)通，在負載電阻上得到正弦波的負半周。在負載電阻上正負半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。單相橋式整流電路的波形圖見圖5。 圖5 整流電路及波形圖4.5電容濾波電路 濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波。電容器c對直流開路，對交流阻抗小，所以c應(yīng)該并聯(lián)在負載兩端。電感器l對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此l 應(yīng)與負載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。濾波電路常有電容濾波，電感濾波和rc

18、濾波等。本系統(tǒng)設(shè)計在單相橋式整流電路直接接并聯(lián)電容構(gòu)成電容濾波電路，經(jīng)過此電容濾波電路濾去整流輸出電壓的紋波。電容濾波電路如圖6所示濾波原理：若電路處于正半周，二極管d2、d4導(dǎo)通，變壓器次端電壓v2給電容器c充電。此時c相當(dāng)于并聯(lián)在v2上，所以輸出波形同v2 ，是正弦形。所以，在t1到t2時刻，二極管導(dǎo)電，充電，vc=vl按正弦規(guī)律變化； 圖6 電容濾波電路t2到t3時刻二極管關(guān)斷，vc=vl按指數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為rlc 圖7 電容濾波過程當(dāng)放電時間常數(shù)rlc增加時，t1點要右移， t2點要左移，二極管關(guān)斷時加長，導(dǎo)通角減小，見圖7中的曲線；反之， rlc減少時，導(dǎo)通角增加。顯然當(dāng)r

19、l很小，即il很大時，電容濾波的效果不好，見圖7中的曲線。反之，當(dāng)l很大，即il很小時，盡管c較小, rlc仍很大，電容濾波的效果也很好，見圖7中的曲線。4.6晶閘管的工作原理晶閘管的工作原理分析：晶閘管可用兩個不同極性（p-n-p和n-p-n）晶體管來模擬，如圖g1所示。當(dāng)晶閘管的柵極懸空時，bg1和bg2都處于截止狀態(tài)，此時電路基本上沒有電流流過負載電阻rl，當(dāng)柵極輸入一個正脈沖電壓時bg2道通，使bg1的基極電位下降，bg1因此開始道通，bg1的道通使得bg2的基極電位進一步升高，bg1的基極電位進一步下降，經(jīng)過這一個正反饋過程使bg1和bg2進入飽和道通狀態(tài)。電路很快從截止狀態(tài)進入道通

20、狀態(tài)，這時柵極就算沒有觸發(fā)脈沖電路由于正反饋的作用將保持道通狀態(tài)不變。如果此時在陽極和陰極加上反向電壓，由于bg1和bg2均處于反向偏置狀態(tài)所以電路很快截止，另外如果加大負載電阻rl的阻值使電路電流減少bg1和bg2的基電流也將減少，當(dāng)減少到某一個值時由于電路的正反饋作用，電路將很快從道通狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為截止狀態(tài)，我們稱這個電流為維持電流。在實際應(yīng)用中，我們可通過一個開關(guān)來短路晶閘管的陽極和陰極從而達到晶閘管的關(guān)斷。等效圖如下：等效圖 圖8 晶閘管的工作原理圖5總原理圖根據(jù)上面各參數(shù)的計算，可得出實現(xiàn)此聲控開關(guān)的原理總圖如下：圖9 總原理圖圖10 工作電路圖6調(diào)試調(diào)試時要用到萬用表測量各個點位上的電

21、壓值，先將光敏電阻的光檔住，將ab分別接在電燈的開關(guān)上，用手輕拍聲音傳感器，這時燈應(yīng)該亮。若用光照射光敏電阻，再用手輕拍聲音傳感器，這時燈應(yīng)該不亮。說明光敏電阻完好，這時表示制作成功。若調(diào)試不成功，要先將焊好的電路板對照電路圖檢查一遍。不要有錯焊、漏焊、短路等現(xiàn)象。若沒有上訴現(xiàn)象，用電壓表測試個點的電壓值，若與理論值出入太大則可能是元器件問題，可能被燒壞或內(nèi)部短路等。7元器件清單序號元器件名稱型號位號數(shù)量1與非門74ls0012噪聲傳感器czn-15emic13二極管in4007d1d554光敏電阻隨光度變化rw15電阻10kr116電阻3mr217電阻590kr318電阻18kr419電阻3

22、5r6110電阻1mr7111電阻510kr8112電阻43kr9113電容22ufc2c4314電容0.1ufc1115燈泡220v/100w116晶閘管scrbt169s118總結(jié)經(jīng)過這為期兩周的電子技術(shù)課程設(shè)計，在設(shè)計“聲控開關(guān)”的過程中，我終于知道了在做這樣的一個課程設(shè)計的時候，應(yīng)該從什么地方著手，應(yīng)該怎樣構(gòu)造自己的思路，怎樣利用已學(xué)知識來實現(xiàn)自己的設(shè)計方案，并通過不斷地查找資料來實現(xiàn)它的功能。在此過程中，不但讓我體會到設(shè)計的繁瑣與艱辛，同時也讓我更好地鞏固了以前所學(xué)的知識。以前我一直這樣認為，我們只要學(xué)好課本的專業(yè)知識就行，但我們并不一定要知道如何利用利用課本知識來完成某些設(shè)計，并實

23、現(xiàn)它的功能。而通過這次的課程設(shè)計讓我大大改變了自己以前錯誤的想法。雖然這段時間臨近期末考試，讓我感到時間非常的緊迫，人也很疲憊，但當(dāng)我通過自己的努力，去圖書館找資料，上網(wǎng)參考其他人的設(shè)計程序和同學(xué)共同來完成設(shè)計的那一刻，所有的緊張，所有的疲憊都忘記了。我想這就是所說的成就感吧！也讓我深刻的體會到了“在設(shè)計中我們會鞏固很多知識、學(xué)到很多知識”。在電子技術(shù)的設(shè)計過程中，我也遇到了一些困難和迷惑。但是通過不斷努力，和同學(xué)克服了一個又一個的問題，保證了設(shè)計作業(yè)的順利進行。這次我不但收獲了努力的成果“聲控開關(guān)”，還從中充分感受到了“只要功夫深，鐵杵磨成針”。并堅信再難的困難我們也會努力去克服。通過這次課

24、程設(shè)計我相信這對于我在以后的發(fā)展中具有深遠的影響。致 謝這次課設(shè)是我第一次完完全全自己做的，無論是原理圖的研究，板子的布線還是最后的調(diào)試，都很用心，我想為自己喝彩。這次課設(shè)非常感謝我的指導(dǎo)老師白金柯，在我做板子最艱難的時候，白老師給了我及時的教導(dǎo)和親切的鼓勵，白老師的諄諄教誨讓我可以毫無壓力的遨游在知識的海洋里，再次感謝白老師。這次課設(shè)科協(xié)的同學(xué)也給我提供了很多方便，很感謝他們。行文至此，我的這篇論文已接近尾聲；歲月如梭，我三年的大學(xué)時光也即將敲響結(jié)束的鐘聲。離別在即，站在人生的又一個轉(zhuǎn)折點上，心中難免思緒萬千，一種感恩之情油然而生。生我者父母。感謝生我養(yǎng)我，含辛茹苦的父母。是你們，為我的學(xué)習(xí)

25、創(chuàng)造了條件；是你們，一如既往的站在我的身后默默的支持著我。沒有你們就不會有我的今天。謝謝你們，我的父親母親！ 在這三年中，老師的諄諄教導(dǎo)、同學(xué)的互幫互助使我在專業(yè)技術(shù)和為人處事方面都得到了很大的提高。感謝河南化工職業(yè)學(xué)院在我三年的大學(xué)生活當(dāng)中對我的教育與培養(yǎng)，感謝河南化工職業(yè)學(xué)院機械電子系的所有專業(yè)老師，沒有你們的辛勤勞動，就沒有我們今日的滿載而歸，感謝大學(xué)三年曾經(jīng)幫助過我的所有同學(xué)。在制作畢業(yè)設(shè)計過程中我曾經(jīng)向老師們和同學(xué)們請教過不少的問題，老師們的熱情解答和同學(xué)們的熱心幫助才使我的畢業(yè)設(shè)計能較為順利的完成。在此我向你們表示最衷心的感謝。王志坤2013年10 月參考文獻 1 彭介華. 電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo). 北京：高等教育出版社，19972 李振聲. 實驗電子技術(shù). 北京：國防工業(yè)出版社，20013 盧結(jié)成，高世忻等. 電子電路實驗及應(yīng)用課題設(shè)計. 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，20024 編寫委員會. 中國集成電路大全. 北京：國防工業(yè)出版社，19855 梁宗善. 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計. 武漢：華中理工大學(xué)出版社，199