電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、臺燈自動(dòng)開關(guān)控制電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)制作一個(gè)臺燈自動(dòng)開關(guān)控制電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求（1）.設(shè)計(jì)并制作一個(gè)臺燈自動(dòng)開關(guān)盒，以實(shí)現(xiàn)“人來燈亮，人走燈滅，光照燈滅”等節(jié)電功能；（2）.臺燈盒有交流電源輸入線和交流電源輸出插座，輸出可接額定電壓220v，功耗不大于60w的臺燈；（3）.具有兩個(gè)傳感器，即：（1）光敏傳傳感器。將其安裝在開關(guān)盒適當(dāng)?shù)牡胤? 作為檢測光照；（2）對人體敏感的傳感器，感應(yīng)人體接近；（4）.自動(dòng)開關(guān)盒做好后，將臺燈的電源插頭插入開關(guān)盒的電源輸出插座，便可 實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）在晚上，當(dāng)沒有足夠的光源照到光敏元件上時(shí)，若有人靠近 臺燈，它便自動(dòng)發(fā)光，人離開臺燈后，能自動(dòng)斷開電源

2、；（2）在白天有足夠強(qiáng)的 光線（以適合于閱讀為標(biāo)準(zhǔn)）照射到光敏元件上時(shí)，無論人靠近臺燈，它都不會(huì) 亮；一. 方案選擇及電路的工作原理為了實(shí)現(xiàn)智能開關(guān)自動(dòng)調(diào)光的目的，準(zhǔn)備了以下方案：方案一：首先，燈亮的前提是時(shí)間為晚上，所以首先要檢測是0天還是晚上，通過光線強(qiáng) 弱的不同來判定。運(yùn)用光敏電阻來感應(yīng)光線的變化。當(dāng)0天光線強(qiáng)時(shí)，光敏電阻 的阻值較小；而當(dāng)晚上光線較弱時(shí)，其電阻阻值較大。通過阻值的變化所引起的 一系列變化來確定白天還是黑夜。運(yùn)用紅外發(fā)射接收對管檢測人是否進(jìn)入所在范圍。在人進(jìn)入之前，由于紅外發(fā)射 和接收管并行排列，接收管沒有接收到紅外信號，其電阻阻值很大；當(dāng)人進(jìn)入后， 發(fā)射管發(fā)出的紅外信號

3、被人體反射，當(dāng)接收管接收之后電阻阻值變小。通過阻值 的變化引起電路中其他變量的變化來確定人是否在所測范圍。最后運(yùn)用與門來使電路達(dá)到當(dāng)天黑同時(shí)又有人時(shí)臺燈自動(dòng)打開。方案二：對于光線感應(yīng)部分與方案一相同，而在人體檢測的部分則改用紅外感應(yīng)器 lhi907,它是利用紅外技術(shù)，當(dāng)人靠近時(shí)，里而的電路發(fā)生變化，輸出信號。當(dāng) 紅外感應(yīng)器檢測到有人靠近時(shí)，輸出一個(gè)高電平。二. 單元電路設(shè)計(jì)計(jì)算與元器件的選擇vccres210kvccvccd4xledo>2ok-18ok r8r9hood5gndgndr_adpndr7vcct2a'個(gè)光敏電阻gnd光敏電阻部分：要實(shí)現(xiàn)有光時(shí)輸出低電平，黑暗吋輸出

4、高電平。連接一個(gè)電壓比 較器如圖，光明電阻在黑暗時(shí)電阻為幾百歐姆至幾兆歐姆，而在光照吋奮幾百歐 姆至幾千歐姆；確保同相輸入端有光時(shí)為低電平，黑暗吋為高電平；要使光照吋 電流較小，r4不能太小，所以r4取10k。不能使光明電阻部分太過于靈敏，反 相輸入端取輸入為3v左右，又要使電阻電流較小，所以r1與r2分別為20k、 10k； r3為拉升電壓電阻，提高輸出端電壓，應(yīng)為1k。紅外對射管部分：由于使用555延時(shí)器，所以要實(shí)現(xiàn)人來輸出為低電平，人走輸 出為高電平；電壓比較器在紅外接收管沒冇接收到紅外反射吋比較器輸出為高電 平，接收到紅外反射時(shí)比較器輸出為低電平。電路圖如圖，連接紅外發(fā)射管時(shí)， 加一個(gè)

5、電阻以保護(hù)紅外發(fā)射管，耍使紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線較強(qiáng)，電阻不能太大， 所以r9取100歐姆。紅外接收管沒有接收到紅外反射時(shí)反向電阻很大，近視無 窮，當(dāng)接收到紅外反射時(shí)反向?qū)ǎ瑸槭菇邮盏郊t外反射時(shí)比較器同相輸出為低 電平。r8應(yīng)該較大，為幾十至幾百千歐，這里取100k。r7為調(diào)節(jié)反相輸入端 的輸入電壓，r7為電位器。經(jīng)仿真反相輸入端的輸入電壓為2v左右。vcchnoou1ne555100klooufgndtvomu c921ccv ss延時(shí)部分：由555延時(shí)器使用規(guī)則可得定時(shí)原件r、c,通過r接電源，并通過 c接地，有延時(shí)時(shí)間為t=1.1rc,計(jì)算延時(shí)時(shí)間為11秒，驗(yàn)證結(jié)果為12秒。5 腳到地接

6、電容是為了提高比較器參數(shù)電壓的穩(wěn)定性。2腳接紅外對射管經(jīng)比較器 的輸出。vccvccd2jp112gnddl<led1header 2 vccr5res210kdiode 1n4934 d3jp2-cheader 2qlnpn2diode 1n4934gnd電燈驅(qū)動(dòng)部分：jp1、jp2分別為接電源與接地的接孔。d2接光敏電阻部分的輸 出端，d3接延時(shí)器的輸出端；只有當(dāng)d2、d3的負(fù)極都為高電平時(shí)q1的柵極 為高電平，irf540就導(dǎo)通，燈led1就亮。為使irf540不會(huì)損壞，所以r5為10ko三. 設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1. 系統(tǒng)概述由于要同時(shí)滿足晚上和人經(jīng)過兩個(gè)條件，所以選擇與門電路來做。而

7、與門工作的 條件即是電壓同時(shí)為高電平，所以要讓兩個(gè)感應(yīng)的部分當(dāng)有滿足條件的信號經(jīng)過 時(shí)輸出為高電平。再利用達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)，使得小燈泡發(fā)光。而要使得兩個(gè)感應(yīng)的的部分同時(shí)輸出高電平則可以利用電壓比較器來做，當(dāng)白天 光敏電阻阻值小時(shí)，光敏電阻分壓小，輸出低電平；相反，當(dāng)晚上光敏電阻阻值 大時(shí)所分得的電壓大輸出高點(diǎn)平。同理，運(yùn)用電壓比較器，當(dāng)無人經(jīng)過時(shí)紅外接收管阻值較人，分得的電壓人輸出 高電平。而為了延時(shí)運(yùn)用555定時(shí)器所需要的是低電平輸入高電平輸出，所以當(dāng) 無人經(jīng)過，電壓比較輸出高電平時(shí)555定時(shí)器不工作。相反，當(dāng)人經(jīng)過紅外線經(jīng) 過人體反射被紅外接收管接收其電阻阻值變小，從而使得通過電壓比較器最終輸

8、 出低電平，使得555定時(shí)器工作輸出高電平。并丑起到延時(shí)的作用。當(dāng)兩端同時(shí)滿足條件輸出高電平時(shí)，經(jīng)過與門輸出高電平使得燈泡發(fā)光。1、人體感應(yīng)：運(yùn)用紅外發(fā)射接收對管檢測人是否進(jìn)入所在范圍。在人進(jìn)入之前，由于紅外發(fā)射 和接收管并行排列，接收管沒有接收到紅外信號，其電阻阻值很大：當(dāng)人進(jìn)入后，發(fā)射管發(fā)出的紅外信號被人體反射，當(dāng)接收管接收之后電阻阻值變 小。當(dāng)電阻很大時(shí)，通過lm358所構(gòu)成的比較器時(shí)輸出為高電平。相反，當(dāng)電阻 很小時(shí)通過lm358所構(gòu)成的比較器時(shí)輸出為低電平。2、光線感應(yīng)：運(yùn)用光敏電阻來感應(yīng)光線的變化。當(dāng)白天光線強(qiáng)時(shí)，光敏電阻的阻值較??；而當(dāng) 晚上光線較弱時(shí)，其電阻阻值較大。當(dāng)電阻很大

9、時(shí)，通過lm358所構(gòu)成的比較器 時(shí)輸出為高電平。反之，輸出為低電平。3、延時(shí)：555定時(shí)器作延時(shí)，其為低電平輸入高電平輸出。所以，在人體感應(yīng)端，當(dāng)無人 經(jīng)過，紅外管電阻很大時(shí)，通過lm358所構(gòu)成的比較器時(shí)輸出為高電平，此時(shí)的 555不工作，對應(yīng)的與門端為低電平。相反，當(dāng)電阻很小時(shí)通過lm358所構(gòu)成的 比較器時(shí)輸出為低電平，此時(shí)的555工作，輸出高電平。電路框圖:紅外發(fā)射接收光敏電阻人經(jīng)過555定時(shí)器燈亮2. 單元電路設(shè)計(jì)、仿真與分析1、人體感應(yīng)：vccgndd4sledognd實(shí)際測量值:無人時(shí)同相輸入端4. 11v反相輸入端2. 19v輸出端3. 72v有人時(shí)同相輸入端0. 0049v

10、反相輸入端2. 19v輸出端0. 0042v仿真值：有人經(jīng)過時(shí)lm358輸出端電壓為1.66v，是一個(gè)低電平，符合要求。2、光線感應(yīng):gnd實(shí)際測量值:白天時(shí)同相輸入端1.24v反相輸入端3. 35v輸出端0. 93v黑夜時(shí)同相輸入端4. 72v反相輸入端3. 36v輸出端4. 96v仿真值：白天時(shí)，比較器lm358輸出端的電壓為1. 66v,是一個(gè)低電平符合要求。r5vgc3、延時(shí):實(shí)際測量值:無人時(shí)輸入3. 72v輸出0. 0016v有人時(shí)輸入0. 0043v輸出4. 46v555定時(shí)器輸入 u/v agnd> t/s0555定時(shí)器輸出u/v4. 46v0. 004v(>>

11、; t/s3. 電路的安裝與調(diào)試錯(cuò)誤一：紅外發(fā)射接收管的錯(cuò)誤使用。在使用過程中己知紅外發(fā)射接收管的原理為無人吋電阻阻值大，而奮人經(jīng)過是阻 值小。但是在當(dāng)把電路設(shè)計(jì)完成，用萬用表測量吋發(fā)現(xiàn)當(dāng)無人經(jīng)過吋比較器 lm358輸出端電壓值為3. 95v是高電平，而當(dāng)有人經(jīng)過吋測得比較器輸出端電壓 值為0.04v是低電平，正好與所需要的電壓值相反。從而看出是紅外發(fā)射接收管 在有人無人吋的阻值與理論值相反。查看相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)我們將紅外發(fā)射接收管直 接對射，從而使得當(dāng)無人經(jīng)過吋紅外接收管直接就接收到紅外線從而其電阻小， 而當(dāng)有人經(jīng)過吋紅外線被遮擋，從而使得紅外接收管阻值變大。這樣就是的正好 與所需要的值相反。正

12、確的是疲該將其平行豎直放置。正確放置后，當(dāng)無人經(jīng)過吋，測量lm358輸出端電壓值為3.82v;當(dāng)有人經(jīng)過時(shí) lm358輸出端電壓值為0.04v。符合所需值。錯(cuò)誤二：pcb板線路斷開造成短路。在將所有的電路焊接好后，通電時(shí)發(fā)現(xiàn)光敏電阻不起作用。即不遮光敏電阻，只 要有人經(jīng)過紅外發(fā)射接收管燈泡就發(fā)光。用萬用表測量光敏電阻模塊所連接的與 門端測得電壓為5v，而光敏電阻所連接的lm358的同相端電壓為：白天1.24v， 黑夜為4.72v，達(dá)到所需值，在測量lm358的輸出端，當(dāng)白天時(shí)電壓為0. 39v， 黑夜為4.96v，也達(dá)到所需值。從而判定為lm358輸出端到與門端之間出現(xiàn)了斷 路。在用電烙鐵將那

13、一段電路用焊錫絲導(dǎo)過一遍后，再進(jìn)行測量，得到當(dāng)白天吋 光敏電阻對應(yīng)與門端的電壓為0.0096v，而黑夜時(shí)其電壓為4. 95v,符合所需值。 錯(cuò)誤三：正負(fù)極接反在首次將所有調(diào)試完成并得到所得結(jié)果之后，當(dāng)重新將電路連接電源時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈 泡不工作，且芯片發(fā)燙。用萬用表測量發(fā)現(xiàn)本該為正極的電壓卻是一個(gè)負(fù)值。而 il芯片己經(jīng)不工作，從而判定是正負(fù)極接反il芯片己經(jīng)被燒壞。用實(shí)驗(yàn)板測量篩選出燒壞的芯片，用好芯片將其跟換后。將正負(fù)極調(diào)換過來，接 通電路后，燈泡正常工作il所有電壓值恢復(fù)正常。五. 心得體會(huì)及建議通過對這個(gè)科目的學(xué)習(xí)，讓我學(xué)到了很多使用的設(shè)計(jì)理論及方法。當(dāng)然這里而包 括ad軟件的使用，電路圖的繪

14、制與驗(yàn)證，pcb圖的畫法及pcb的制作與調(diào)試。 這對于以后不管是工程實(shí)踐，還是畢業(yè)設(shè)計(jì)等一系列工程類實(shí)踐中都有非常重要的作用。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)合作非常的重要，特別是好的分工可以使得工作的效率大大 提高。同時(shí)，對于一個(gè)方案。我們必須在做pcb之前對其進(jìn)行驗(yàn)證，從而使得在后期制 作的pcb不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樵O(shè)計(jì)方案有問題而不能使用也無法修改。所以，驗(yàn)證在設(shè) 計(jì)前期非常重要。而在調(diào)試過程中，我們需耍學(xué)會(huì)分模塊進(jìn)行驗(yàn)證測量，通過對每個(gè)模塊的測量可 以很容易得出是哪一個(gè)模塊出問題，在對該模塊進(jìn)行細(xì)化的驗(yàn)證測量，從而找到 解決問題。六. 附錄元器件明細(xì)表元器件明細(xì)表名稱數(shù)量名稱數(shù)量lm3582滑動(dòng)變阻器1555定時(shí)器1小燈泡1紅外發(fā)射接收對管1irf5401光敏電阻1100 uf電容210k電阻1100 q電阻11k電阻1100k電阻2150k電阻1導(dǎo)線若干20k電阻1二極管2電路原理圖:vccgndvcct-ca adj:qni103:pl-t：wckai：10ksi/r