聲光控制樓道開關(guān)設(shè)計(jì)

1、 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) I 目錄摘要 .1緒論 .2第 1 章方案選擇 .31.1 方案設(shè)計(jì) .31.2 功能闡述 .4第 2 章單元電路設(shè)計(jì) .52.1 電源電路設(shè)計(jì) .52.2 延時(shí)處理電路設(shè)計(jì) .62.2.1 555 定時(shí)器.62.2.2 555 定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路.72.3 聲控電路設(shè)計(jì) .92.4 繼電器控制電路設(shè)計(jì) .102.5 光控制電路設(shè)計(jì) .11第 3 章整機(jī)電路 .12第 4 章電路仿真 .14第 5 章實(shí)物制作與調(diào)試 .155.1 常用電子元器件的安裝 .155.1.1 IC 插座的安裝.155.1.2 晶體管的安裝 .155.1.3 電阻的安裝

2、 .155.1.4 電容的安裝 .155.2 焊接 .165.2.1 焊接準(zhǔn)備 .16 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) II 5.2.2 焊接過程 .165.3 調(diào)試 .175.3.1 靜態(tài)調(diào)試 .175.3.2 動(dòng)態(tài)調(diào)試 .18總結(jié) .19致謝 .20參考文獻(xiàn) .21附錄 1整機(jī)電路圖.22附錄 2元器件明細(xì)表.23 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 1 頁 共 23 頁摘要聲光控制樓道燈開關(guān)，能自動(dòng)控制白天開關(guān)、夜晚亮燈、人走燈滅。這里介紹的聲光控制自動(dòng)延時(shí)開關(guān)，綜合了聲光和延時(shí)控制，工作穩(wěn)定，節(jié)電并延長燈泡壽命。整個(gè)電路由聲控電路、延時(shí)電路、光控電路、電源電路組成

3、。220V 供交流電壓供電，光控電路對外界光亮程度進(jìn)行檢測，輸出與亮度程度相對的電壓信號。從而實(shí)現(xiàn)白天燈泡不亮，晚上遇到聲響時(shí)，通過聲控電路使燈泡自動(dòng)點(diǎn)亮，聲控電路主要將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑥亩鴮?shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，延時(shí)電路當(dāng)聲音消失后延長一段光照時(shí)間。在白天或光線較強(qiáng)的場合，即使有較大的振動(dòng)聲響也能控制燈泡不亮；晚上或光線較暗時(shí)遇到聲響、振動(dòng)后燈自動(dòng)點(diǎn)亮，并延時(shí)一段時(shí)間。聲光控制樓道燈開關(guān)不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠，辦公樓，教學(xué)樓等公共場所，它具有靈敏、低耗、性能穩(wěn)定、使用壽命長、節(jié)能、體積小，外形美觀，制作容易，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞聲控；延時(shí)；光控；光照強(qiáng)度；節(jié)能 四川信息

4、職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 2 頁 共 23 頁緒論眾所周知，公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道里普遍使用的都是機(jī)械手動(dòng)開關(guān)。由于各種各樣的原因往往出現(xiàn)許多燈泡點(diǎn)亮長明的現(xiàn)象，這樣既縮短了燈泡的壽命，又浪費(fèi)了國家的電量，為國家、單位、個(gè)人造成很多經(jīng)濟(jì)損失。另外，由于頻繁開關(guān)或其它的人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，既增大了維修量、浪費(fèi)了資金，又容易造成事故隱患。因此，設(shè)計(jì)一種電路新穎、安全節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的聲控樓道燈自動(dòng)開關(guān)相當(dāng)有必要。樓道燈是一種廣泛使用的公用照明設(shè)備，很多人對它的節(jié)能不太重視，人們對它的一些特殊性不了解,造成它的電能浪費(fèi)。在重視節(jié)能和綠色生活的今天,我們很有必要

5、研究它了解它,讓它既能更好的為我們服務(wù),又能節(jié)約能源,壽命更長,省錢又方便。本作品可代替住宅小區(qū)樓道上的開關(guān)，天黑有人走過樓梯通道有腳步聲或其它聲音時(shí)，樓道燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，提供照明；當(dāng)人們進(jìn)入家門或走出公寓，樓道燈延時(shí)幾秒鐘后會(huì)自動(dòng)熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會(huì)亮，這樣可以達(dá)到節(jié)能的目的。此項(xiàng)目研究的是一種聲、光雙重控制功能的無觸點(diǎn)開關(guān)。當(dāng)今世界在電子信息技術(shù)的領(lǐng)域里取得了社會(huì)跨躍式的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展使各國生產(chǎn)力大規(guī)模提高。隨著電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，人們對自己的生活及社會(huì)的能源也逐漸的開始重視起來。在電的領(lǐng)域里，電燈的樣式、種類以及對燈的控制方式千

6、變?nèi)f化。在現(xiàn)代的科學(xué)研究中，科學(xué)家使用的先進(jìn)儀器離不開電子技術(shù)；在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，電子技術(shù)廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而且摻透到各個(gè)領(lǐng)域中。無論是通信、廣播、電視、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化設(shè)備、電子醫(yī)療器械、新型武器、人造衛(wèi)星和宇宙飛船，還是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚募矣秒娖鳎茧x不開采用電子技術(shù)制造出來的各種電子設(shè)備。本設(shè)計(jì)采用開關(guān)電壓過零保護(hù)技術(shù)，可消除白熾燈開啟瞬間的大電流沖擊，有效防止繼電器元件啟動(dòng)時(shí)的電流過載，大大地延長了開關(guān)的使用壽命，并且可以起到保護(hù)燈泡的作用。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 3 頁 共 23 頁第 1 章方案選擇1.1 方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)聲光控開關(guān)，最起碼要考慮三

7、方面的問題，其一是燈泡的開關(guān)控制，這是由220V 市電供電。其二是光控制，使其在有光時(shí)，即使有聲音也不能亮。其三就是聲音控制，在晚上或光線不足時(shí)，只要有人經(jīng)過，發(fā)出聲音，燈泡就會(huì)點(diǎn)亮并延時(shí)。方案一： 電路由 555 定時(shí)電路、聲光控電路、電源電路組成。白天光線較強(qiáng)時(shí)，光控部分將開關(guān)自動(dòng)斷開，聲控部分不工作。夜晚光線較暗時(shí)，光控部分將開關(guān)自動(dòng)接通，負(fù)載電路的通斷受控于聲控部分，電路是否接通，取決于聲音信號強(qiáng)度。當(dāng)聲音信號強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí)，電路自動(dòng)接通，點(diǎn)亮白熾燈開始延時(shí)，延時(shí)時(shí)間到，開關(guān)自動(dòng)斷開，等待下一次聲音信號觸發(fā)。方案一原理框圖如圖 1-1 所示。 電 源 電 路 聲 音 處 理 電 路

8、 光 處 理 電 路 觸發(fā)延時(shí)電路 控制電路圖 1-1 方案一電路框圖方案二：電路中的主要元器件是用了數(shù)字集成電路芯片 CD4011 ,它內(nèi)部有 4 個(gè)獨(dú)立的與非門 D1 D4 ，電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。聲光控制燈主要由聲控電路，光控電路，延時(shí)電路三部分組成。方案二原理框圖如圖 1-2 所示。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 4 頁 共 23 頁圖 1-2 方案二原理框圖該電路產(chǎn)生的聲音信號，通過聲電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，該信號經(jīng)放大送處理器處理，處理器將幅度、頻率不相同的聲波信號轉(zhuǎn)換成一次狀態(tài)改變的控制信號，該信號經(jīng)延時(shí)處理電路達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)間與設(shè)計(jì)要求功能，經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接

9、控制負(fù)載動(dòng)作，處理電路如圖 1-3 所示。信號 處理 輸入 輸出 輸入 輸出 （a）框圖 （b）波形圖 圖 1-3 信號處理電路 由于兩套方案均能實(shí)現(xiàn)聲光控功能，而第二種方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，且生產(chǎn)的工作量比較大，不易設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)以及個(gè)人多方面的原因，選用第一個(gè)方案，用555 定時(shí)器，此方案結(jié)構(gòu)簡單又實(shí)用，易與設(shè)計(jì)。1.2 功能闡述聲光控照明電路的主要原理：利用光學(xué)、聲學(xué)和電子學(xué)的原理，即用光敏電阻和聲音傳感器將光亮程度和聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，從而推動(dòng) NE555 的 Q 端輸出高電平繼電器吸合使電路正常工作。此聲光控制照明電路應(yīng)具有以下功能：1.白天燈滅；2.晚上有聲響時(shí)燈亮，延遲幾十秒

10、（設(shè)成 30s）后熄滅；3.燈泡任意功率。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 5 頁 共 23 頁第 2 章單元電路設(shè)計(jì)2.1 電源電路設(shè)計(jì)電源電路由變壓，整流、濾波、穩(wěn)壓四部分組成，電源電路框圖如圖 2-1 所示。變壓器整流橋 濾波 穩(wěn)壓 220V 圖 2-1 為電源電路設(shè)計(jì)框圖電源電路原理圖如圖 2-2 所示。圖 2-2 電源電路原理圖該圖中，由 D3、D4、D5、D6 四個(gè)二極管構(gòu)成橋式整流電路，它利用二極管的單向?qū)щ娞匦詫?220V 的交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電；C8、C9 為電容濾波，它將整流后的脈動(dòng)成分濾掉，使之變成比較平滑的直流電；U2、C3、C4 組成的三端固定式穩(wěn)壓

11、器，穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的+5V 直流電壓，其中 C3 為抗干擾電容，用以旁路在輸入導(dǎo)線過長時(shí)引入的高頻干擾脈沖，C4 具有改善輸出瞬態(tài)特性和防止電路產(chǎn)生自激振蕩的作用；二極管 D7 對集成穩(wěn)壓器起保護(hù)作用。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 6 頁 共 23 頁2.2 延時(shí)處理電路設(shè)計(jì)2.2.1 555 定時(shí)器555 定時(shí)器的內(nèi)部電路封裝和引腳圖組成框圖如圖 2-3 所示。 a) 555 定時(shí)器的內(nèi)部組成 b) 555 定時(shí)器的引腳圖圖 2-3 555 定時(shí)器555 定時(shí)器的內(nèi)部主要包括兩個(gè)運(yùn)放構(gòu)成的集成電路電壓比較器、一個(gè) R-S 觸發(fā)器、一個(gè)晶體管和幾個(gè)電阻。下面介紹 555 定時(shí)

12、器各引腳的連接及功能：腳為接地端，也是芯片的公共端；腳為電源端 Vcc；腳為電路的輸出端；腳為放電端，相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)；腳為電路的復(fù)位端，其接地時(shí)，555 的輸出為低電平，且保持不變，一般將 4 腳接在電源的正極上，電路能正常工作；只要在此輸入低電平，輸出端立即被置為低電平，不受其它輸入狀態(tài)影響。正常工作時(shí)接高電平可直接接到電源上。腳為比較電壓控制端，如果 Vcc端沒有外加電壓時(shí)兩個(gè)比較器的參考電壓，由電源電壓經(jīng)過三個(gè)等值電阻分壓提供，則 VR1=VCC，VR2=VCC。在這種情況下，該端3231可通過電容（0.01uf）接地，防干擾信號竄入。如果該端接入外電壓 Vco時(shí)，則 VR1= Vco，

13、 VR2=21Vco，因此 Vco可改變參考電壓值 VR。腳、腳為兩個(gè)電壓比較器的輸入端，一個(gè)為反相輸入端，一個(gè)為同相輸入端，它們輸入的信號可以是數(shù)字信號也可以是模擬信號，分別與比較器所設(shè)置的參考電壓NE555 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 7 頁 共 23 頁進(jìn)行比較便于控制輸出狀態(tài)。同時(shí)它們和 7 腳在電路中的接法決定了 555 的工作 狀態(tài)。為置 0 輸入端，當(dāng)=0 時(shí)，定時(shí)器的輸出 OUT 為 0；當(dāng)=1 時(shí)，555 定時(shí)器具RRR有以下功能： 1.當(dāng)高觸發(fā)端 TH 32Vcc，且低觸發(fā)端31Vcc 時(shí)，比較器 C1 輸出為低電平；TRC1 輸出的低電平將 RS 觸發(fā)器

14、置為 0 狀態(tài)，即 Q = 0，使得定時(shí)器的輸出 OUT 為 0，同時(shí)放電管 VT 導(dǎo)通。2.當(dāng)?shù)陀|發(fā)端31Vcc，且高觸發(fā)端 TH 32Vcc 時(shí)，比較器 C2 輸出為低電平；TRC2 輸出的低電平將 RS 觸發(fā)器置為 1 狀態(tài)，即 Q = 1，使得定時(shí)器的輸出 OUT 為 1，同時(shí)放電管 VT 截止。3.當(dāng) TH 31Vcc 時(shí)，定時(shí)器的輸出 OUT 和放電管 VT 的狀態(tài)保持不變。TR根據(jù)分析，可以得出 555 定時(shí)器的功能表，如表 2-1 所示。表 2-1 555 定時(shí)器的功能表 輸入 輸出 TH TR ROUT VT 0 0 導(dǎo)通 32Vcc 31Vcc 1 0 導(dǎo)通 31Vcc 1

15、 不變 不變 32Vcc 31Vcc 1 1 截止 2.2.2 555 定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路將低觸發(fā)端作為觸發(fā)信號的輸入端，再將高觸發(fā)端 TH 和放電管輸出端 D 接TRIu在一起，并與定時(shí)元件 R、C 連接，則可以構(gòu)成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。具體電路及工作波形如圖 2-4 所示。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 8 頁 共 23 頁a）電路 b）工作波形圖 2-4 555 定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器當(dāng)觸發(fā)脈沖 u1下降沿到來時(shí)，由于31Vcc，而 TH =0，從 555 定時(shí)器的功TRCu能表不難看出，輸出端 OUT 為高電平，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，此時(shí)放電管 VT 截止。由于 VT截止，

16、Vcc 則通過 R 對 C 充電，當(dāng) TH=32Vcc 時(shí)，輸出端 OUT 跳變?yōu)榈碗娖?，電路Cu自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)，此時(shí)放電管 VT 導(dǎo)通。電路返回穩(wěn)態(tài)后，C 通過導(dǎo)通的放電管 VT 放電，使電路迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)。可以算出，輸出脈沖的寬度1.1RC。Wt所謂光控就是利用光敏三極管對不同光照呈現(xiàn)的阻抗不同，從而對 NE555 的 4 腳進(jìn)行高低電平控制，使 555 處于等待觸發(fā)狀態(tài)或處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)。白天，亮度較強(qiáng)時(shí)，當(dāng)有足夠的光通量照射在光敏電阻上時(shí)，其電阻值突然降得很低，既光敏電阻兩邊的電壓就變小，Q6 基極電流大于集電極電流，從而工作于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，集電極與發(fā)射級短路，NE555 的 4 腳

17、呈低電平，使 555 處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)，Q 端不輸出高電平，繼電器不吸合電燈不亮。夜晚，亮度較暗時(shí)，在黑暗狀態(tài)下光敏電阻 RV1 呈高阻態(tài)，阻值100K，電路通過光敏電阻 RV1 形成低電平，不能使 Q6 飽和導(dǎo)通，Q6 工作于截止?fàn)顟B(tài)，集電極與發(fā)射極斷路，NE555 的 4 腳呈高電平，NE555 觸發(fā)器處于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)狀態(tài)。電燈點(diǎn)亮的時(shí)間即單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)后高電平持續(xù)的時(shí)間，它取決于單穩(wěn)態(tài)電路的時(shí)間常數(shù)，其大小為： 1.1470k47uf 30s (2-1)Wt經(jīng)計(jì)算，下圖電路的單穩(wěn)態(tài)時(shí)間為 30s，即電燈點(diǎn)亮后 30s 熄滅。NE555 和 R8、C5、Q6、C6、R7 等組成延時(shí)處理電路如

18、圖 2-5 所示。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 9 頁 共 23 頁R7470KR820kC50.01uFR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U1555C647uFQ6NPN+5VQ3集電極光敏電阻繼電器繼電器圖 2-5 延時(shí)處理電路2.3 聲控電路設(shè)計(jì)駐極體話筒屬于電容式話筒的一種，它是在電容器金屬極板之間加上一層駐極體薄膜，作為電介質(zhì)。當(dāng)薄膜受聲波作用而振動(dòng)時(shí)，就引起電容量的變化，并在極板間產(chǎn)生電荷。如果施以直流電源電壓，即可輸出音頻信號，實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換。本電路的信號放大部分主要采用由多級三極管組成的諧振放大電路，其電路原理圖如圖 2-6 所示。C14.7uFQ

19、19013R32.4kR23.3kR14.70kR520kC210uFD11N4007D21N4007(2)R610kQ2PNP+5V聲音采集Q3基極GND圖 2-6 聲控電路原理圖拾音器采用電壓蜂鳴器 HTD3514，當(dāng)有音響作用到壓點(diǎn)陶瓷片上時(shí)，聲震導(dǎo)致的 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 10 頁 共 23 頁繞曲變形就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電效應(yīng)。當(dāng)話筒感應(yīng)到聲音時(shí)，就馬上把聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，電信號直接經(jīng)過 C1 耦合，再由 Q1，Q2 構(gòu)成的直耦式音頻放大器進(jìn)行放大。電信號此時(shí)從 Q2 的集電極出來經(jīng)過二極管 D1 導(dǎo)通流向 Q3 基極。此時(shí)，Q3 工作于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，集電極輸

20、出低電平去觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路。2.4 繼電器控制電路設(shè)計(jì)繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁繼電器的工作原理和特性：電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的（如圖 2-7）。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作

21、用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。圖 2-7 電磁繼電器結(jié)構(gòu)Q 端輸出高電平，繼電器吸合，L2 發(fā)光；Q 端輸出低電平，繼電器斷開，L2 不發(fā)光。繼電器控制電路如圖 2-8 所示。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 11 頁 共 23 頁L2RL1W171DIP-12GND555Q端GNDL2220V圖 2-8 繼電器控制電路2.5 光控制電路設(shè)計(jì)在光線較暗時(shí)，

22、光敏電阻呈高阻態(tài)；在光線較亮?xí)r，光敏電阻呈低阻態(tài)；光敏電阻通常都工作于直流或低頻狀態(tài)下。光控電路由光敏電阻器 RV1，電阻 R8、R9 和 Q6 組成。如圖 2-9 所示。R820kC50.01uFR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U1555C647uF39%RV110kQ6NPNR91k+5VQ3集電極Q3發(fā)射極繼電器繼電器圖 2-9 光控電路在黑暗狀態(tài)下光敏電阻 RV1 呈高阻態(tài)，電路通過光敏電阻 RV1 形成低電平，不能使 Q6 飽和導(dǎo)通。當(dāng)同時(shí)有聲音信號時(shí)，經(jīng)過聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號后放大使后級電路工作。在白天，有足夠的光照射在光敏電阻上時(shí)，其電阻值突然降得很低，既光敏電阻

23、兩邊的電壓就很低，Q6 基極電流大于集電極電流，從而工作于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，集電極與發(fā)射級短路，NE555 的 4 腳呈低電平，使 555 處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)，Q 端不輸出高電平，繼電器不吸合電燈不亮。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 12 頁 共 23 頁第 3 章整機(jī)電路通過對電源電路、延時(shí)電路、聲音信號處理電路、繼電器控制電路以及光控制電路的設(shè)計(jì)與分析。整機(jī)電路原理圖如圖 3-1 所示。R7470KR820kC50.01uFR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U1555C647uFC14.7uFQ19013R32.4kR23.3kR14.70kR520kC210uFD

24、11N4007D21N4007Q39014R45.1k(2)39%RV110kQ6NPNL2聲音采集RL1W171DIP-12GNDR610kQ2PNPVI1VO3GND2U27805TR1TRAN-2P2SD31N4007D41N4007D51N4007D61N4007R91kC8220uFC9220uFD71N4007C31nFC41nF+5V+5V220VL2圖 3-1 整機(jī)電路圖D3、D4、D5、D6 四個(gè)二極管構(gòu)成橋式整流電路，它利用二極管的單向?qū)щ娞匦詫?20V 的交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電；C8、C9 為電容濾波，它將整流后的脈動(dòng)成分濾掉，使之變成比較平滑的直流電；U2、C3、C4

25、 組成的三端固定式穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的+5V 直流電壓，當(dāng)話筒感應(yīng)到聲音時(shí)，就馬上把聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，電信號直接經(jīng)過 C1 耦合，再由 Q1，Q2 構(gòu)成的直耦式音頻放大器進(jìn)行放大。電信號此時(shí)從 Q2 的集電極出來經(jīng)過二極管 D1 導(dǎo)通流向 Q3 基極。此時(shí)，Q3 工作于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，集電極輸出低電平去觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路。白天，亮度較強(qiáng)時(shí)，當(dāng)有足夠的光通量照射在光敏電阻上時(shí)，其電阻值突然降得 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 13 頁 共 23 頁很低，既光敏電阻兩邊的電壓就變小，Q6 基極電流大于集電極電流，從而工作于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，集電極與發(fā)射級短路，NE555 的 4 腳呈低

26、電平，使 555 處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)，Q 端不輸出高電平，繼電器不吸合電燈不亮。夜晚，亮度較暗時(shí)，在黑暗狀態(tài)下光敏電阻 RV1 呈高阻態(tài)，阻值100K，電路通過光敏電阻 RV1 形成低電平，不能使 Q6 飽和導(dǎo)通，Q6 工作于截止?fàn)顟B(tài)，集電極與發(fā)射極斷路，NE555 的 4 腳呈高電平，NE555 觸發(fā)器處于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)狀態(tài)。此時(shí)當(dāng)話筒感應(yīng)到聲音時(shí)，就馬上把聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，電信號直接經(jīng)過 C1 耦合，再由Q1，Q2 構(gòu)成的直耦式音頻放大器進(jìn)行放大。電信號此時(shí)從 Q2 的集電極出來經(jīng)過二極管D1 導(dǎo)通流向 Q3 基極。Q3 工作于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，以觸發(fā) 555 定時(shí)器的 2 腳。2 腳接收到觸發(fā)

27、信號而使 555 翻轉(zhuǎn)置位，3 腳輸出高電平，繼電器線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。燈泡 L2 發(fā)光。圖示電路的單穩(wěn)態(tài)延時(shí)時(shí)間為 30s，即電燈點(diǎn)亮 30s 就熄滅，等待下一次信號的觸發(fā)。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 14 頁 共 23 頁第 4 章電路仿真一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，本設(shè)計(jì)采用 Proteus 仿真軟件對硬件部分進(jìn)行仿真。首先繪制如圖 4-1 所示的仿真圖。R7470KR82

28、0kC50.01uFR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U1555L2220VC647uFC14.7uFQ19013R32.4kR23.3kR14.70kR520kC210uFD11N4007D21N4007Q39014R45.1k(2)39%RV110kQ6NPNL2(2)聲音采集RL1W171DIP-12GNDR610kQ2PNPVI1VO3GND2U27805TR1TRAN-2P2SD31N4007D41N4007D51N4007D61N4007R91kC8220uFC9220uFD71N4007+5V+5VC31nFC41nF圖 4-1 聲光控樓道燈開關(guān)仿真原理圖經(jīng)過仿真測

29、試，本設(shè)計(jì)成功實(shí)現(xiàn)了任務(wù)需求。仿真的目的是測試燈開關(guān)在不同光照強(qiáng)度及有無聲音狀態(tài)下的工作情況，測試結(jié)果如表 4-1。表 4-1 仿真測試結(jié)果 光照強(qiáng)度有無聲源燈的工作狀態(tài)強(qiáng)（白天）有燈不亮強(qiáng)（白天）無燈不亮弱（夜晚）有燈亮（待聲源消失后燈持續(xù)亮 30S）弱（夜晚）無燈不亮（但有聲源時(shí)燈亮，聲源消失后持續(xù)亮 30S） 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 15 頁 共 23 頁第 5 章實(shí)物制作與調(diào)試5.1 常用電子元器件的安裝電路板上元器件的安裝次序應(yīng)該以前道工序不妨礙后道工序?yàn)樵瓌t，一般是先裝低矮的小功率臥式元器件，然后裝立式元器件和大功率臥式元器件，再裝可變元器件、易損元器件，最后

30、裝帶散熱器的元器件和特殊元器件。5.1.1 IC 插座的安裝盡管插座本身在電氣上并無極性可言，但錯(cuò)誤的安裝方向?qū)σ院?IC 的插入形成誤導(dǎo)。另外特別要注意每個(gè)引腳的焊接質(zhì)量，因?yàn)?IC 插座的引腳的可焊性差，容易出現(xiàn)虛焊，焊接時(shí)可以適當(dāng)采用活性較強(qiáng)的焊劑，焊后應(yīng)加強(qiáng)清洗。5.1.2 晶體管的安裝各種晶體管在安裝時(shí)要注意分辨它們的型號、出腳次序和正負(fù)極性；要注意防止在安裝焊接的過程中對它們造成損傷。小功率的三極管、場效應(yīng)管和繼電器，封裝外形有時(shí)完全相同，有些微型封裝的器件，表面只能印一、兩個(gè)標(biāo)注字，容易混淆，應(yīng)該盡量與它們的原包裝一道拿取，一時(shí)用不完的要及時(shí)地放回原包裝中去。有時(shí)即使是同一種型

31、號的器件，由于生產(chǎn)廠家不同、其出腳的次序也有變化，一定要認(rèn)準(zhǔn)其排列不要相互插錯(cuò)。二極管的引出腳也有陰陽極之分，不能插反。5.1.3 電阻的安裝安裝電阻時(shí)要注意區(qū)分同一電路中阻值相同而功率不同、類型不同的電阻，不要相互插錯(cuò)。小功率電阻大多采用臥式安裝，并且要緊貼底板安裝，以減少引線形成的分布電感。5.1.4 電容的安裝瓷片電容安裝時(shí)要注意其耐壓級別和溫度系數(shù)。鋁質(zhì)電解電容、鉭電解電容的正極所接電位一定要高于負(fù)極所接，否則將會(huì)增大損耗，尤其是鋁質(zhì)電解電容，極性接反工作時(shí)將會(huì)急劇發(fā)熱，引起鼓泡、爆炸。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 16 頁 共 23 頁5.2 焊接焊接，是用加熱的方

32、式使兩件金屬物體結(jié)合起來。如果在焊接的過程中需要熔入第三種物質(zhì)，則稱之為“釬焊” ，所加熔上去的第三種物質(zhì)稱為“焊料” 。按焊料熔點(diǎn)的高低又將釬焊分為“硬釬焊”和“軟釬焊” ，通常以 450 度為界，低于 450 度的稱為“軟釬焊” 。電子產(chǎn)品安裝工藝中的所謂“焊接”就是軟釬焊的一種，主要用錫、鉛等低熔點(diǎn)合金做焊料。當(dāng)一個(gè)合格的焊接過程完成后，在這兩個(gè)界面上都必定會(huì)形成良好的擴(kuò)散層。要形成擴(kuò)散層，必須滿足以下幾個(gè)條件：1.兩金屬表面能充分接觸，中間沒有雜質(zhì)隔離。2.溫度足夠高。3.時(shí)間足夠長。5.2.1 焊接準(zhǔn)備焊接開始前必須清理工作臺面，準(zhǔn)備好焊料、焊劑和鑷子等必備的工具。更重要的是要準(zhǔn)備好

33、電烙鐵。準(zhǔn)備好電烙鐵不僅是要選好一只功率合適的電烙鐵，而且是說要調(diào)整好電烙鐵的工作溫度。不可讓溫度過高，否則烙鐵頭就會(huì)被燒死。烙鐵頭一旦燒死就必須銼掉表層重新上錫，這對于長壽烙鐵頭來說就是致命的損失了。必須注意調(diào)節(jié)電烙鐵的工作溫度，使其大約維持在 300 度左右。5.2.2 焊接過程1.元器件引出腳的上錫即將元器件引出腳及焊片、焊盤等被焊物分別地預(yù)先用烙鐵搪上一層焊錫。這樣可以基本保證不出現(xiàn)虛焊。在焊接操作中，一定要養(yǎng)成將元器件預(yù)先上錫的良好習(xí)慣。對于那些表面氧化、有污漬的引腳和有絕緣漆的線頭，上錫前還必須進(jìn)行表面的清潔處理，手工焊接時(shí)一般采用刮削的辦法處理。刮削時(shí)必須注意做到全面、均勻。尤其

34、是處理那些小直徑線頭時(shí)，不能在刮削的起始部位留下傷痕。較粗的引出腳可以壓在粗糙的工作臺板的邊緣上邊轉(zhuǎn)邊刮，細(xì)線頭則應(yīng)該夾在刀片和手指之間進(jìn)行。2.焊接的操作手法手工焊接有兩種基本手法：一種是用實(shí)芯焊錫條時(shí)的手法，一種是使用松香焊錫絲作焊料時(shí)的手法。操作要領(lǐng)是：始終帶著焊劑液膜操作，讓焊錫在凝固以前總是處于晶瑩發(fā)亮的狀 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 17 頁 共 23 頁態(tài)。因?yàn)楹稿a液滴變啞色就說明表面一層已經(jīng)氧化，已經(jīng)不是金屬，在焊接溫度下不會(huì)熔解，隔著這層固體雜質(zhì)，金屬間的浸潤、擴(kuò)散將無法進(jìn)行。兩種焊接手法的基本要求是一致的，就是要在盡量短的時(shí)間里得到一個(gè)有著完美合金層的真焊

35、點(diǎn)。實(shí)際操作時(shí)在第二種手法中往往摻和著第一種手法。3.焊接的質(zhì)量檢驗(yàn)檢驗(yàn)焊接質(zhì)量有多種方法，比較先進(jìn)的方法是用儀器進(jìn)行。而在通常條件下，則采用觀察外觀和用烙鐵重焊的方法來檢驗(yàn)。（1）外觀觀察檢驗(yàn)法一個(gè)焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量最主要的是要看它是否為虛焊，其次才是外觀。個(gè)良好的焊點(diǎn)其表面應(yīng)該光潔、明亮，不得有拉尖、起皺、鼓氣泡、夾渣、出現(xiàn)麻點(diǎn)等現(xiàn)象；其焊料到被焊金屬的過渡處應(yīng)呈現(xiàn)圓滑流暢的浸潤狀凹曲面。（2）帶松香重焊檢驗(yàn)法帶松香重焊是最可靠的檢驗(yàn)方法，同時(shí)多用此法還可以積累經(jīng)驗(yàn)，提高用觀察法檢查焊點(diǎn)的準(zhǔn)確性。5.3 調(diào)試由于元器件特性參數(shù)的分散性、裝配工藝的影響以及其他如元器件缺陷和干擾等各種因素的影響，

36、使得安裝完畢的電子電路不能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的性能指標(biāo)，需要通過調(diào)整和試驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)、糾正、彌補(bǔ)，使其達(dá)到預(yù)期的功能和技術(shù)指標(biāo)，這就是電子電路的調(diào)試。調(diào)試的一般步驟是：1.經(jīng)過初步調(diào)試，使電子電路處于正常工作狀態(tài)。2.調(diào)整元器件的參數(shù)以及裝配工藝分布參數(shù)，使電子電路處于最佳工作狀態(tài)。3.在設(shè)計(jì)和元器件允許的條件下，改變內(nèi)部、外部因素（如過壓、過流、高溫、連續(xù)長時(shí)間運(yùn)行等）以檢驗(yàn)電子電路的穩(wěn)定性和可靠性，即所謂的考機(jī)。調(diào)試的一般原則是先靜態(tài)調(diào)試后動(dòng)態(tài)調(diào)試。5.3.1 靜態(tài)調(diào)試所謂靜態(tài)調(diào)試即在電路未加輸入信號的直流工作狀態(tài)下測試扣凋整其靜態(tài)工作點(diǎn)和靜態(tài)技術(shù)性能指標(biāo)。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論

37、文)第 18 頁 共 23 頁5.3.2 動(dòng)態(tài)調(diào)試所謂動(dòng)態(tài)調(diào)試即對電子電路輸入適當(dāng)信號的工作狀態(tài)下測試和調(diào)整其動(dòng)態(tài)指標(biāo)。動(dòng)態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。調(diào)試的關(guān)鍵是善于對實(shí)測的數(shù)據(jù)、波形和現(xiàn)象進(jìn)行分析和判斷，發(fā)現(xiàn)電路中存在的問題和異?，F(xiàn)象，并采取有效措施進(jìn)行處理，使電路技術(shù)性能指標(biāo)滿足預(yù)定要求。這需要具備一定的理論知識和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。調(diào)試的方法是在電路的輸人端接人適當(dāng)頻率和幅值的信號，并循著信號的流向逐級檢測各有關(guān)點(diǎn)的波形、參數(shù)和性能指標(biāo)。發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，應(yīng)采取不同的方法縮小故障范圍，最后設(shè)法排除故障。因?yàn)殡娮与娐返母黜?xiàng)指標(biāo)互相影響，在調(diào)試某一項(xiàng)指標(biāo)時(shí)往往會(huì)影響另一項(xiàng)指標(biāo)。動(dòng)態(tài)調(diào)試時(shí)，必須全面考

38、慮各項(xiàng)指標(biāo)的相互影響，實(shí)際情況錯(cuò)綜復(fù)雜，出現(xiàn)的問題多種多樣，處理的方法也是靈活多變的。制作出實(shí)物如圖 5-1 所示：圖 5-1 實(shí)物圖進(jìn)行整機(jī)電路的調(diào)試，其過程是：按照電路先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)，先局部，后整體的調(diào)試的基本原則進(jìn)行。同時(shí)借助儀表進(jìn)行測試點(diǎn)的檢測，如果測得的數(shù)據(jù)與電路的技術(shù)指標(biāo)相符，確定無誤后，再進(jìn)行通電測試。若不能正常工作，則必須對電路進(jìn)一步檢測，觀察有無元器件錯(cuò)焊、漏焊等，有錯(cuò)誤立即糾正。調(diào)試直到整機(jī)能夠正常工作為止。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 19 頁 共 23 頁通過實(shí)物調(diào)試，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了功能需求。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 20 頁 共

39、23 頁總結(jié)我設(shè)計(jì)的題目是聲光控制樓道燈開關(guān)，設(shè)計(jì)初不知如何下手，經(jīng)過廣泛查閱資料和李老師的精心指導(dǎo)，我了解并掌握了各部分電路的功能，獨(dú)立完成了一個(gè)簡單聲光控制樓道燈開關(guān)的設(shè)計(jì)，雖然設(shè)計(jì)的簡單，但簡潔清晰易懂，其中聲控電路、光控電路、延時(shí)電路是本設(shè)計(jì)的核心部分。在設(shè)計(jì)基本完成后，我又用大部分時(shí)間改仿真，做實(shí)物，以更好的實(shí)現(xiàn)功能需求。我知道這是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)新鮮事物的過程，從設(shè)計(jì)初的不懂到最后能夠順利完成，我體會(huì)到在實(shí)踐中學(xué)習(xí)的重要性，對于將來我走上工作崗位具有十分重要意義。由于前期工作不徹底，對所設(shè)計(jì)的需求分析的要求認(rèn)識不夠清楚，體會(huì)到在設(shè)計(jì)中每一步的重要性，如果上一個(gè)步驟不能很好的完成，在后續(xù)

40、的設(shè)計(jì)將會(huì)付出百倍的代價(jià)。在整個(gè)設(shè)計(jì)階段我感受最為深刻的是掌握學(xué)習(xí)的方式和解決問題的方法。首先是解決問題的方式，其次就是解決問題的方法，在設(shè)計(jì)過程中，我深刻的體會(huì)到了這一點(diǎn)的重要性，在今后的學(xué)習(xí)和研究中我也會(huì)繼續(xù)將這種方法延續(xù)下去。畢業(yè)設(shè)計(jì)是理論和實(shí)踐的結(jié)合，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅讓我鞏固和加深了以前所學(xué)的知識，加深了對模擬、數(shù)字電路的理解，對元器件的使用更加深刻理解，同時(shí)也讓我發(fā)現(xiàn)了自身的不足。學(xué)習(xí)不能只學(xué)表面的，很多知識是需要我們深入了解的。學(xué)習(xí)也不能是一時(shí)的，知識的日新月異需要我們長期的堅(jiān)持和日積月累。技術(shù)只是一方面，更多的我是學(xué)會(huì)了利用資源。 “時(shí)間作為一種最寶貴的資源” ，讓我在這設(shè)計(jì)

41、中體會(huì)頗深。由于在這設(shè)計(jì)過程中有很多事情要做，所以時(shí)間顯的特別緊張。但我制定了論文寫作計(jì)劃。當(dāng)然，我要付出比別人更多的時(shí)間和精力，因?yàn)槲覍I(yè)課學(xué)的不是很精。本次設(shè)計(jì)雖在磕磕絆絆中完成了，但學(xué)習(xí)過程中暴露出我拙劣的基礎(chǔ)知識和差距，同時(shí)，我也看到了方向，大學(xué)生活的結(jié)束并不代表對知識追求的結(jié)束，相反這僅僅是學(xué)習(xí)的開始。差距激勵(lì)人進(jìn)步，我想我在今后的生活學(xué)習(xí)中會(huì)更好的充實(shí)自己，向著自己希望的方向努力飛翔。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)第 21 頁 共 23 頁致謝時(shí)光過得真快，轉(zhuǎn)眼間即將畢業(yè)，即將離開這讀了三年的樂土，經(jīng)過大學(xué)三年的學(xué)習(xí)，我學(xué)到了許多知識，同時(shí)也從中明白了許多道理。在畢業(yè)

42、前的這一段日子里，為了對大學(xué)三年來自己學(xué)習(xí)成果進(jìn)行驗(yàn)證，我在同學(xué)與老師的幫助下圓滿的完成了這份畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了許多的知識，并且也認(rèn)識到了自己的不足之處。在這里，我首先向我的指導(dǎo)老師李曉麗老師致以深深的謝意，李老師平日里工作繁多，但是在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)遇到困難請教她的時(shí)候，她總是給予我悉心的指導(dǎo)和幫助。李老師細(xì)心的指導(dǎo)我論文的寫作，耐心的幫助我解決樓道開關(guān)系統(tǒng)仿真過程中遇到的種種問題，可以說，沒有李老師的悉心指導(dǎo)和幫助，我是不可能順利完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的。其次，我要感謝我的朋友與同學(xué)，在我畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，他們細(xì)心幫我收集資料，并且?guī)臀覚z查設(shè)計(jì)中的不足，及時(shí)給我建議，在我遇到困難的時(shí)候，幫助我一起解決困難。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，無論老師還是同學(xué)都給予了我極大的關(guān)心和幫助，并對我的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了悉心的指導(dǎo)。李曉麗老師定期檢查我的設(shè)計(jì)進(jìn)度，對于設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題都給我及時(shí)糾正，正是由于她的耐心指導(dǎo)，我才能順利的完成整個(gè)設(shè)計(jì)。從她的身上我不僅學(xué)到了設(shè)計(jì)的思想，還學(xué)到了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和敬業(yè)的精神。我感謝大學(xué)三年來所有教過我的四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院的老師們，是他們傳