畢業(yè)論文聲控開關(guān)的設(shè)計

1、機(jī)電信息技術(shù)學(xué)校題目聲控開關(guān)姓名李榮所在學(xué)院專業(yè)班級11級機(jī) 電 二班學(xué)號指導(dǎo)老師引言當(dāng)今世界在以電子信息技術(shù)為前提下推動社會跨越式的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展日新刀界帶動了各國生產(chǎn)力的大規(guī)模提高。由此可見科技已成為各國競爭競爭的核心，尤其是電子信息技術(shù)更顯得極為重要，在國民生產(chǎn)各部門電子信息技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。由于電子計數(shù)器的出現(xiàn)使得聲控電路能更好的實現(xiàn)智能化。在口天山光控部件控制電路，無論外界有無聲音發(fā)出電路都不會工作，而到了夜晚 光控部件就不再起作用由聲控部件控制電路，只要在一定范i韋i內(nèi)有聲音發(fā)出且達(dá)到一定響度 電路就會導(dǎo)通工作，乂rti延時部件控制具工作時間。該電路的設(shè)計較完備，在電

2、能節(jié)約方面 處理的較好，但該電路也存在一定的缺陷如要使燈常亮則該電路無法實現(xiàn)；為此要対該電路 進(jìn)行升級，所謂升級就是對電路的功能進(jìn)行進(jìn)一涉完善。我們可以為其添加一些硬件使在不 影響電路正常智能化實現(xiàn)的詢捉下，電路能受人為所控制以至更好的為人們服務(wù)。1 聲控開關(guān)元件的介紹及檢測1. 1電阻電阻，物質(zhì)對電流的阻礙作用就叫該物質(zhì)的電阻。電阻小的物質(zhì)稱為電導(dǎo)體，簡 稱導(dǎo)體。電阻大的物質(zhì)稱為電絕緣體，簡稱絕緣體。電阻器，簡稱電阻，英文名字resistance,通常用“嚴(yán) 表示。是所有電了 電路中使用最多的元件。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可以說它是一 個耗能元件，電流經(jīng)過它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路

3、屮通常起分壓分流的作用，對 信號來說，交流與直流信號都可以通過電阻。電阻的基本單位是歐姆，用希臘字母表示，表示電阻阻值的常用單位 還有千歐（kq）,兆歐（mq）o電阻的種類冇很多，按阻值特性：固定電阻、可調(diào)電阻、特種電阻（敏感屯 阻）。光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、 硫化鉛和硫化鈕等材料。這些制作材料具有在特定波氏的光照下，其阻值迅速減 小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移 運動，電了奔向電源的負(fù)極，從而使光嫩電阻起的阻值迅速卜降。光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而 改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減

4、小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用 于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是 由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射線的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗 條件下，它的阻值可達(dá)11om歐；在強(qiáng)光條件下，它的阻值僅有幾百至幾千歐姆。 光敏電阻器對于光的敏感性與人眼對可見光（0.40.76） um的響應(yīng)很接近，只 要人眼可感受的光，都會引起它的組織變化。設(shè)計光控電路吋，都用白熾燈泡光 線或口然光線作控制光源，是設(shè)計大為簡化。光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基 片和電阻等組成。光敏電阻器在電路中用字母或“rl”、“rg”表示。根據(jù)光嫩電阻的光譜特性，可分為：紫外光敏電阻器、紅

5、外光嫩電阻器、可 見光光敏電阻器三種電阻器。將兩表筆分別與電阻的兩端引腳相接即可測出實際電阻值。為了提高測量精 度，應(yīng)根據(jù)被測電阻標(biāo)稱值的大小來選擇量程。由于歐姆檔刻度的非線性關(guān)系， 它的中間一段分度較為精細(xì)，因此應(yīng)使指針指示值盡可能落到刻度的中段位置， 即全刻度其實的20%80%弧度范圍內(nèi)，以使測量更準(zhǔn)確。根據(jù)電阻誤差等級 不同。讀數(shù)與標(biāo)稱阻值之間分別允許有土5%、±10%或±20%的誤差。如不相 符，超出誤差范圍，則說明該電阻值變值了。1.2電容電容器是“儲存電荷的容器”，簡稱電容，用字母c表示。盡管電容器品種 繁多，但它們的基本結(jié)構(gòu)和原理相同。兩片距離很近的金屈屮間被

6、某物質(zhì)（同 體、氣體或液體）所隔開，就構(gòu)成了電容器。兩片金厲稱為的極板，中間的物 質(zhì)叫做介質(zhì)。電容器也分為容量固定的與容量可變的。但常見的是固定容量的電容，最多見的是電解電容和瓷片電容。在電子線路中，電容用來通過交流而阻隔直流，也用來存儲和釋放電荷以 充當(dāng)濾波器，平滑輸岀脈動信號。電容器的選用涉及到很多問題。首先是耐壓 的問題。夾在一個電容器的兩端的電壓超過了它的額定電壓，電容器就會被擊 穿破壞。固定電容器的檢測：因10pf以下的固定電容量太小，用萬用表進(jìn)行測量，只能 定性的檢查其是否有漏電，內(nèi)部短路或擊穿現(xiàn)彖。測量時，可選用萬用表rxiok 檔，用兩表筆分別任意接電容的兩個引腳，阻值應(yīng)為無窮

7、大。若測出阻值為零， 則說明電容漏電損壞或內(nèi)部擊穿、檢測1opf0. 01 u f固定電容器是否有充電現(xiàn) 象，進(jìn)而判斷其好壞。萬用表選用rxlk檔。兩只三極管的卩值均為100以上， h穿透電流要小?？蛇x用3dg6等型號硅三極管組成復(fù)合管。萬用表的紅和黑表筆 分別與復(fù)合管的發(fā)射極e和集電極c相接。由于復(fù)合三極管的放大作用，把被測 電容的充放電過程予以放大，使萬用表指針擺幅度加大，從而便于觀察。應(yīng)注意 的是：在測試操作時，特別是在測較小容量的電容時，要反復(fù)調(diào)換被測電容引腳 接觸a、b兩點，才能明顯地看到萬用表指針的擺動。對于0.0uf以上的固定 電容可用萬用表rxiok檔直接測試電容器有無充電過程

8、及有無內(nèi)部短路或漏 電，并可根據(jù)指針向右擺動的幅度大小估計出電容器的容量。因為電解電容的容量較一般固定電容大得多，所以，測量時應(yīng)針對不同容量 選用合適的量程。（1）根據(jù)經(jīng)驗，一般情況下，147 nf間的電容，可用rxlk檔測量，大 于47 h f的電容可用rx100檔測量。（2）將萬用表紅表筆接負(fù)極，黑表筆接正極，在剛接觸的瞬間，萬用表指 針即向右偏轉(zhuǎn)較大偏度（對于同一電阻檔，容量越大，擺渡越大），接著逐漸向 左回轉(zhuǎn)，直到停在某一位置。此時的阻值便是屯解電容的正向漏電阻，此值略大 于反向漏電阻。實際使用經(jīng)驗表明，電解電容的漏電阻一般應(yīng)在幾百kq以上， 否則，將不能正常工作。在測試中，若正向、反

9、向均無充電的現(xiàn)象，即表針不動, 則說明容量消失或內(nèi)部斷路；如果所測阻值很小或為零，說明電容漏電大或以擊 穿損壞，不能再使用。（3）對于止、負(fù)級標(biāo)志不明的電解電容器，可利用上述測量漏電電阻的方 法加以判別。即先任意測一下漏電阻，記住其大小，然后交換表筆再測出一個阻 值。兩次測量屮阻值大的那一次便是正向接法，即黑表筆接的是正極，紅表筆接 的是負(fù)極。使用萬用表電阻檔，采用給電解電容進(jìn)行正、反充電的方法，根據(jù)指 針向右擺動幅度的大小，可估測岀電解電容的容量。1.3二極管二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管（diode）o它只往一個方向傳送屯流的 電子零件。它是一種具有1個零件號接合的2個端子的器件，具有按

10、照外加電壓 的方向，使電流流動或不流動的性質(zhì)。晶休二極管為一個由p型半導(dǎo)休和n型半 導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界而處兩側(cè)形成空間電荷層，并建冇自建電場。當(dāng)不存 在外加電壓時，由于p-n結(jié)兩邊載流了濃度差引起的擴(kuò)散電流和門建電場引起的 飄移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。二極管最明顯地性質(zhì)就是它的單向?qū)щ娞匦裕?就是說電流只能從一邊過去，卻不能從另一邊過來（從正極流向負(fù)極）。二極管的種類有很多，按照所用的半導(dǎo)體材料，可分為錯二極管（ge管） 和硅二極管（si管）。根據(jù)其不同用途，可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓 二極管、開關(guān)二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管、硅功率開關(guān)二 極管、旋轉(zhuǎn)二極管等

11、。按照管芯結(jié)構(gòu)，又可分為點接觸型二極管、面接觸型二極 管及平面型二極管。點接觸型二極管是用一根很細(xì)的金屬絲壓在光潔的半導(dǎo)體晶 片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端與晶片牢固的燒結(jié)在一起，形成一個“pn 結(jié)”。由于是點接觸，只允許通過較小的電流（不超過幾十毫安），適用于高頻小 電流電路，如收咅機(jī)的檢波等。面接觸型二極管的“pn結(jié)”面積較大，允許通 過較大的電流（幾安到幾十安），主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電 路屮。平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較大的電流，而且性 能穩(wěn)定可靠，多用于開關(guān)、脈沖及高頻電路中。用萬用表測試二極管性能好壞。測試先把萬用表的轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到歐姆檔得r x

12、lk檔位（注意不耍使用rx1檔，以免電流過大燒壞二極管），再將紅、黑兩 根表筆短路，進(jìn)行歐姆調(diào)零。（1）將發(fā)光二極管放在一個光源卜，觀察兩個金屈片的大小，通常金屬片 大的一端為負(fù)極，金屬片小的一端為正極。（2）用萬用表rxiok檔，測量發(fā)光二極管的正、反向電阻值。正常吋，正 向電阻值（黑表筆接正極時）約為1020kq,方向電阻值為250kq（無 窮大）。較高靈敏度的發(fā)光二極管，在 測量正向電阻值時，管內(nèi)會發(fā)微光。若 用萬用表rxlk檔測量發(fā)光二極管的止、反向電阻值，則會發(fā)現(xiàn)其止、反向電 阻值均接近8 （無窮大），這是因為發(fā)光二極管的正向壓降大于1.6v （高于萬用 表rxlk檔內(nèi)電池的的電壓值

13、1.5v）的緣故。也可用3v直流電源，在電源的正極串接1值32 q電阻后接發(fā)光二極管的正 極，將電源的負(fù)極接發(fā)光二極管的負(fù)極（見圖1）,正常的發(fā)光二極管應(yīng)發(fā)光。 或?qū)?節(jié)1.5v電池串接在萬用表的黑表筆（將萬用表置于rx10或rx100檔， 黑表筆接電池負(fù)極，等于與表內(nèi)的1.5v電池串聯(lián)），將屯池的正極接發(fā)光二極管 的正極，紅表筆接發(fā)光二極管的負(fù)極，正常的發(fā)光二極管應(yīng)發(fā)光。圖1用電源檢測發(fā)光二極管1.4三極管半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管，可以說它是電子電路屮最重要的器件。它 最主要的功能是電流放大和開關(guān)作用。三極管顧名思義具有三個電極。二極管是 由一個pn結(jié)構(gòu)成的，而三極管由兩個pn結(jié)構(gòu)成，公

14、用的一個電極成為三極管 的基極（用字母b表示）。其它的兩個電極成為集電極（用字母c表示）和發(fā)射 極（用字母e表示）。由于不同的組合方式，形成了一種是npn型的三極管，另 一種是pnp型的三極管。三極管按其材料可分為：硅管、錯管。按其結(jié)構(gòu)分：npn、pnpo按功能分: 開關(guān)管、功率管、達(dá)林頓管、光敏管。按功率分：小功率管、屮功率管、大功率 管。按工作頻率分：低頻管、高頻管、超頻管。按結(jié)構(gòu)分：合金管、平面管。按 安裝方式分：插件三極管、貼片三極管。1.5 555定時器555定時器的定義：555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)矩集成 器件。一般用雙極性工藝制作的成為555。555定吋器的電源電

15、壓范圍寬，可在 4. 5v16v工作，7555可在318v工作，輸出馭動電流約為200ina,因而其輸 出可與ttl、cmos或者模擬電路電平兼容。555定時器是一種產(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。 其電路類型冇雙極性和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定時器成本低，性能可靠，只需要外接兒個電阻、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。它也常作為定 時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電了測量及口動控制等方面。它內(nèi)部包括 兩個電壓比較器，三

16、個等值串聯(lián)電阻，一個rs觸發(fā)器，一個放電管t及功率輸 出級。它提供兩個基準(zhǔn)電壓vcc/3和2vcc/3o555定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個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z間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時，則電壓比 較器c1的同相輸出端的電壓為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的輸出為0,可使rs觸發(fā)器置 1,使輸出端out"。如果閥值輸入端th的電壓大于2vcc/3,同吋tr端的電壓 大于vcc/3,則cl的輸出為0, c2的輸出為1,可將rs觸發(fā)器置0,使輸岀為0 電平。555定時器

17、內(nèi)部電路圖如卜圖。555電路的引腳排列圖如下圖。111187655551234iiir圖3 555定吋器引腳排列圖555定時器的功能表如下圖所示。6（髙觸發(fā)端2（低觸發(fā)端）4（復(fù)位躍）3（輸出端）7（放電端）xxll導(dǎo)通>2ec/3>耳/3hl導(dǎo)通2&/3>ec/3h不變不變x忍/3hh截止555電路構(gòu)成，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如圖所示。輸出電壓vo的脈寬t=rcln3+5vir 100k6 847 555 3215r圖4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器0. oliif1.6硅整流橋測試硅整流橋的好壞：將萬用表的量程開關(guān)撥至rx lkq檔，比如測量1腳、 2腳間的二極管的好壞，先將紅表筆接2腳，

18、黑表筆接1腳，測出止向電阻值， 然后交換表筆測出反向電阻值。照次方法測試其他3只二極管，每支二極管測試 兩次，共測八次。比較測試結(jié)果，若測得的正向電阻值都很小，方向電阻值都是無窮大，則說 明該橋堆是好的；若測試到其中一只二極管的正反向屯阻值均很犬或很小，或反 向電阻值變小時，說明此橋堆已損壞或抵效，雖說僅有一只二極管損壞，但也不 能使用。硅整流橋管教一般在其外殼上都有表明，一幕了然，但有的標(biāo)記不清， 甚至標(biāo)記有謀，這時可用下面的方法進(jìn)行判斷。方法是先找出宜流輸出正端（3腳）假定某只腳為3腳，將力用表的量程開 關(guān)撥至rxlkq檔，紅表筆接3腳，黑表筆分別去接1腳、2腳、4腳，如3次 測得的電阻值

19、均較小，則說明這個假定的3腳確實是輸出正極。倘若3次測試中 有一腳通或全不通，則說明這個假定是錯的，需另行假定3腳并重新進(jìn)行測試。 找出3腳后，其余各腳便好確定了。仍用紅表筆接3腳，用黑表筆接另3只腳， 其屮阻值最大的那只腳為直流電壓輸岀端的負(fù)極，剩下的兩只腳為交流輸入端。2.焊接一般常用焊錫做焊料。它具有較好的流動性和附著性。在一定溫度、濕度 及振動沖擊條件卜游足夠的機(jī)械強(qiáng)度。而且具有耐腐性，使用方便的優(yōu)點。焊劑：作用是除去油污，防止焊件受熱氧化，增強(qiáng)焊錫的流動性。常用的屯 烙鐵有外熱式、內(nèi)熱式和速熱式三種。一般功率不能過大，選用20-50w即可。 若選用的功率過大，不易掌握火候，很容易使元

20、件過熱而損壞。烙鐵頭經(jīng)常加工成各種形狀以適應(yīng)焊接的要求。為了保證一定的溫度，烙鐵 頭要有一定的體積。一般焊接較大的元件時，烙鐵頭與焊接物接觸面積要大，焊 接密度較大的小焊點時，為了避免傷及周圍元件和焊點，應(yīng)采用錐形的烙鐵頭。 焊點的質(zhì)量直接關(guān)系到整塊電路板能否正常工作，也是每個操作人員要學(xué)會并掌 握的基本功。質(zhì)量好的焊點稱標(biāo)準(zhǔn)焊點，在交界處，焊錫、銅箔、元件三者較好 地融合在一起。虛焊點，在交界處，從表而看焊錫把引線給包住了，但焊點內(nèi)部 并未完全融合，焊點內(nèi)部有氣隙或油污等。焊接的時候先測量，做好記錄；再清潔，掛錫焊接；最后再檢查測量。杜絕 馬虎大意。其方法是：1. 右手持電烙鐵。左手用尖嘴鉗

21、或銀子夾持元件或?qū)Ь€。焊接前，電烙鐵 要充分預(yù)熱。電烙鐵頭刃而上要吃錫，即帶上一定量的焊錫。2. 將電烙鐵頭刃面緊貼在焊點處。電烙鐵與水平面大約成60度角。以便融 化的錫從電烙鐵頭上流到焊點上。電烙鐵頭在焊點處停留的時間控制在23秒 鐘。3. 抬起電烙鐵頭。左手持元件不動。待焊點處得錫冷卻凝固后，才可松開左手。4. 用銀子轉(zhuǎn)動引線，確認(rèn)不松動，然后可用偏口鉗剪去多余的引線。3.聲控?zé)舻脑硖J控?zé)粽彰麟娐返闹饕硎抢昧寺晫W(xué)和電了學(xué)的原理即用聲咅傳感器 將其聲音信號轉(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。圖5聲控?zé)粽彰麟娐饭?jié)電快關(guān)電路原理方框該圖是該聲控照明節(jié)屯開關(guān)屯路原理方框，曲話筒、

22、屯壓比較器、光控、 電子開關(guān)、延時和交流開關(guān)等部分電路組成。主要由以下部分組成：1. 聲音傳感器mic把聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號。當(dāng)這類信號轉(zhuǎn)換為電信號時，電信號一般 較弱，可對其進(jìn)行放大對此可選擇功放電路，經(jīng)過這一步實現(xiàn)了聲咅信號到電信 號的轉(zhuǎn)換。冇了電信號實現(xiàn)聲控就容易了，我們可以讓產(chǎn)生的屯信號去觸發(fā)觸發(fā) 器是電路導(dǎo)通。2. 光控部分光控部分主要的元件就是光敏電阻，利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻 值隨入射線的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光線強(qiáng)，電阻減小，入射光線弱，電阻 增大。將光的變化轉(zhuǎn)化成電的變化。3. 定時部分定時部分是用555定時器來實現(xiàn)的，555定時器是一種產(chǎn)生時間延遲和多種脈沖信號

23、的電路。在電路中起到延時的作用。4. 降壓整流部分di、d2、d5、mc78l05cp構(gòu)成整流電路，為元件提供工作所需直流電壓,如下圖在通電調(diào)試之前，必須認(rèn)真檢查電路連線是否正確，對照電路圖按照一定 的順序逐級檢測，特別要注意電源是否接錯，電源與地是否有短接，二極管是否 接反，輕輕撥一撥元器件，觀察焊點是否牢固。安裝保險管后才能給電路通電，電源接通后首先保證安全，觀察電路是否 冇冒煙、起火等現(xiàn)象。如果有，應(yīng)立即斷電，故障排除后繼續(xù)通電，并注意觀察 各器件引腳電壓是否正常。打開電源，給系統(tǒng)加上激勵信號源（如系統(tǒng)的拍手聲、 打擊聲），用眼睛直接觀察燈泡是否亮和按時熄滅。用萬用表測量電路冇關(guān)電位是否正常。檢查發(fā)光二極管是否正常工作。發(fā) 現(xiàn)不止?，F(xiàn)象時，及時找出原因進(jìn)行修改，注意接線不得有誤，接入電源，是脈 沖發(fā)生屯路正常工作。在光電二極管有光與無光的情況下看總體電路的工作情 況。觀察燈泡是否按要求進(jìn)行亮暗變化。如不能順利完成以上功能，則應(yīng)認(rèn)真檢 查電路的連接及功能設(shè)計是否有誤并作出相應(yīng)的調(diào)整。5 總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計給我們帶來了許多的新知識，增強(qiáng)了我們的動手能力，給生活 增添了快樂，它同時也告訴我們應(yīng)該互相幫助、相互團(tuán)結(jié)的團(tuán)隊精神。就此產(chǎn)品, 是對我們四年來所學(xué)的知識進(jìn)行全面的總結(jié)，明白了口己學(xué)到了什么，還缺少什 么，找到自己的不足之處，對