傳感器課程設(shè)計2號設(shè)計doc

1、 題 目 制作聲光控制照明燈開關(guān) 摘要隨著社會的發(fā)展，國家“十一五”規(guī)劃把節(jié)能和環(huán)保作為兩個主題，而且國家節(jié)能中長期專項規(guī)劃明確提出照明用電占全國用電量的13%，可見照明節(jié)能顯得非常重要。這就要求更加節(jié)能和環(huán)保的聲、光雙控延時開光照明燈的出現(xiàn)，以滿足人們對高質(zhì)量生活的需求。 本課題研究的內(nèi)容是樓道照明燈控制電路設(shè)計。通過對聲光延時控制電路的電路組成、電路原理、單元電路設(shè)計、電路調(diào)試與選擇以及數(shù)據(jù)與分析等幾方面的研究，實現(xiàn)了聲光延時樓道照明燈在白天不工作，而夜晚收到突發(fā)聲響信號時自動開燈，并延時5s后自動熄滅的控制要求。減小了無效電能的損耗，達(dá)到了節(jié)能的效果。 聲光控電路是集

2、聲學(xué)、光學(xué)和延時技術(shù)為一體組成的自動照明開關(guān)，白天或光線較強時，開關(guān)電路為自鎖狀態(tài)，LED燈不亮，當(dāng)光線黑暗時或晚上來臨時，開關(guān)進(jìn)入預(yù)備工作狀態(tài)，此時，當(dāng)來人有腳步聲、說話聲、拍手的聲音等聲源時，開關(guān)自動打開，燈亮，延時一段時間后自動熄滅，從而實現(xiàn)了“人來燈亮，人去燈熄”，杜絕了長明燈，使得LED聲光控?zé)舻湍芎?、長壽命?？刂旗`敏的聲控電路，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。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

3、到了日熄夜亮的控制作用，以節(jié)約用電。關(guān)鍵詞：光敏電阻 運算放大器電路 聲控開關(guān) 單片機目 錄一 、設(shè)計目的1二、設(shè)計任務(wù)與要求12.1設(shè)計任務(wù)12.2設(shè)計要求3三、設(shè)計步驟及原理分析53.1設(shè)計方法53.2設(shè)計步驟53.3設(shè)計原理分析6四、課程設(shè)計小結(jié)與體會9五、參考文獻(xiàn)9一 、設(shè)計目的 本次課程設(shè)計目的是設(shè)計一個聲光控樓道照明系統(tǒng)。白天樓道內(nèi)光線充足時照明系統(tǒng)不會啟動，當(dāng)夜晚到來或光線不夠充足時，有人需要使用給予足夠的聲響的時候燈會被點亮，而且考慮到環(huán)保節(jié)能的效果照明一段時間后系統(tǒng)會自動切斷電源熄滅照明設(shè)備以實現(xiàn)電路的延時功能。這個設(shè)計應(yīng)為用到一個可重復(fù)觸發(fā)的74122集成塊，所以還具備可重

4、復(fù)給予聲響延長燈亮?xí)r間的功能，在老年人行動緩慢的情況下可以保證用戶通過是燈不滅。2、 設(shè)計任務(wù)與要求2.1設(shè)計任務(wù)1方案的設(shè)計與論證 利用聲控，光控電路將聲音信號，光信號轉(zhuǎn)化為電信號，其中的運放LM358將信號放大，用555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器對波形整形，使輸出為方波，用74122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制延時時間，接LED發(fā)光二極管，從而實現(xiàn)整個電路的設(shè)計。  2聲光控制燈設(shè)計所需要的器件 本次課程設(shè)計主要用了74122、LM358和NES555三個集成器件，發(fā)光二極管，光敏電阻，駐極體話筒以及一些基本電路元器件。下面介紹一下主要元件： LM358內(nèi)部包括有兩個獨

5、立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器， 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工 作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益 模組,音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供的使用運算放大器的場合。   LM358內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器， 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工 作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益 模組,音頻放大器、工業(yè)控制

6、、DC增益部件和其他所有可用單電源供的使用運算放大器的場合。    555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，輸出驅(qū)動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電平兼容。 555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。 

7、;    其他電路原件：2.2設(shè)計要求電路工作原理及參數(shù)計算  應(yīng)用LM358集成電路的5腳和6腳作為輸入，7腳作為輸出接成聲控放大電路，2腳和3腳作為輸入，1腳作為輸出接成光控電路。將NE555電路2引腳和6引腳連在一起使其具有施密特觸發(fā)器功能，后一并與接成放大電路的LM358集成塊7引腳相連，NE555電路控制端4引腳與接成放大器電路的LM358集成塊1引腳相連。分別將74122可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的1、2引腳，3、4引腳相連，將1、2引腳與NE555電路輸出端相連，3、4引腳與電源高電平相連，6腳接發(fā)光二極管和電阻。 電路的延時功能體現(xiàn)

8、在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形整理功能及連接在其11和13引腳的電容與電阻的適當(dāng)組合上，本次課程設(shè)計使用的是低功耗實驗電路所以選擇150K歐及47uF電容串聯(lián)方式，經(jīng)計算其延時時間約為5秒。 當(dāng)光線充足時，光敏電阻阻值很小，LM358的3腳分壓小，電壓比較器輸出1腳為低電平。NE555電路4引腳為低電平有效，此時不管2腳和6腳輸入為高或低，OUT輸出端直接復(fù)位為0。74122的1腳和2腳也為低，其Q端輸出也為低，Q端為高電平，發(fā)光二極管負(fù)端為高，燈不會亮。 當(dāng)光線不充足時，光敏電阻阻值很大，LM358的3腳分壓大，故電壓比較器反相輸入，輸出為高電平，NE555的直接復(fù)位端4腳無效。這

9、時若有聲音信號通過駐極體話筒輸入，通過電容濾波后輸入LM358聲控放大電路，經(jīng)放大后輸入NE555的2腳和6腳，正弦波形被施密特變換為反相矩形波。NE555的2腳和6腳輸入大于的電壓，3腳輸出OUT由低變?yōu)楦撸?4122的1腳和2腳接收到一個上升沿脈沖，輸入到74122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后再次經(jīng)波形變換，Q端產(chǎn)生一個上升沿脈沖。由于LED接入74122的Q引腳，故其在Q引腳是一個下降沿脈沖，此時發(fā)光二極管負(fù)端為低，燈會亮，亮?xí)r延遲時間為脈沖寬度stw5=。聲音信號消失，Q端上升沿維持5s后燈會自動熄滅。 74122為可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其主要特點就是可重復(fù)觸發(fā)性，它能使計時裝置重新計時

10、，以達(dá)到延長燈亮?xí)r間的目的。只要是在無光有聲的情況下給聲音信號，燈就會亮。 3、 設(shè)計步驟及原理分析3.1設(shè)計方法 任何電子產(chǎn)品，從幾個零件構(gòu)成的整流器到成千上萬個零部件組成的計算機系統(tǒng)，都是由基本的電子元件器件和功能構(gòu)成，按電路工作原理，用一定的工藝方法連接而成。雖然連接方法有多種（例如、繞接、壓接、粘接等）但使用最廣泛的方法是錫焊。 3.2設(shè)計步驟 1.電源線設(shè)計  根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。      

11、   2.地線設(shè)計   (1)數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而租，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。                         

12、(2)接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很紉的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應(yīng)在23mm以上。  (3)接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路布成團(tuán)環(huán)路大多能提高抗噪聲能力3.3設(shè)計原理分析1、 聲光控制燈的電路原理圖:  用LM358接成的聲控放大電路原理圖：   用LM358接成電壓跟隨器，光控電路原理圖：   將NE555的6腳和2腳相連作為信號輸入端即可構(gòu)成施密特觸發(fā)器。施密特觸發(fā)器可對輸入波形進(jìn)行變換和整形，最重

13、要的特點是能夠把變化緩慢的輸入信號整形成邊沿陡峭的矩形脈沖，它的電壓傳輸特性是一條具有滯回特性的曲線，即觸發(fā)器輸出由低電平變?yōu)楦唠娖胶陀筛唠娖阶優(yōu)榈碗娖剿鶎?yīng)的閾值電壓是不同的。其內(nèi)部電路和波形如下圖所示： 用74122為可重復(fù)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，根據(jù)其輸出脈沖寬度 =實現(xiàn)延時5s。 總的電路的設(shè)計是將聲控放大電路、光控電路、555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器和74122構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組合起來，這樣即可以實現(xiàn)聲控、光控、波形整形和延時的功能。4、 課程設(shè)計小結(jié)與體會 通過本次設(shè)計，我學(xué)到了很多東西。首先認(rèn)識了一個新的集成器件TTL 可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器“74122”，并運用它的觸發(fā)功能來實現(xiàn)設(shè)計的要求。通過課程設(shè)計使我懂得了理論與實踐相結(jié)合