樓道聲控?zé)舢厴I(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、選題的依據(jù)及意義選題符合本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)的基本要求，可以鍛煉學(xué)生在所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)上能夠結(jié)合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，解決產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到加工的一系列問題和能力。選題具有技術(shù)先進(jìn)性、實(shí)用性、工藝性及可行性。該選題結(jié)合生產(chǎn)和社會(huì)實(shí)踐等具有實(shí)際運(yùn)用價(jià)值的課題，可以增強(qiáng)學(xué)生理論應(yīng)用于實(shí)踐的能力。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容， 鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力， 合理選擇制定設(shè)計(jì)方案的能力。 仿真制 作電子產(chǎn)品模型，迎合了學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)， 鍛煉學(xué)生專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際加工問題的能力，實(shí)用性強(qiáng)。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢隨著社會(huì)的發(fā)展，國家“十一五”規(guī)劃把節(jié)能和環(huán)保作為兩個(gè)主題，而且國家節(jié)能中長 期專項(xiàng)規(guī)劃明確提出照明用電占全國電量的

2、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(shí)開關(guān)照明燈的出現(xiàn)，以滿足人們對高質(zhì)量生活的要求。當(dāng)今世界在以電子信息技術(shù)為前提下推動(dòng)社會(huì)跨越式的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展日新月異帶動(dòng)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(jì)數(shù)器的出現(xiàn)使得聲控電路能更好的實(shí)現(xiàn)智能化。在白天由光控部件控制電路，無論外界有無聲音發(fā)出電路都不會(huì)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，只要在一定范圍內(nèi)有聲音發(fā)出且達(dá)到一定響度電路就會(huì)導(dǎo)通工作，又由延時(shí)部件控制其工作時(shí)間。該電

3、路的設(shè)計(jì)較完備，在電能節(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(shí)現(xiàn)；為此要對該電路進(jìn)行升級， 所謂升級就是對電路的功能進(jìn)行進(jìn)一步完善。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(shí)現(xiàn)的前提下，電路能受人為所控制以至更好的為人們服務(wù)。發(fā)展半導(dǎo)體照明對節(jié)能、環(huán)保和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)都有重要的戰(zhàn)略意義，正逐漸成為人們的共識(shí)，世界各國均加大投入，將LED通用照明作為未來國家能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)。我國也把半導(dǎo)體照明作為一個(gè)重大工程進(jìn)行推動(dòng)。LED （半導(dǎo)體發(fā)光二極管）是目前各國科學(xué)家和照明領(lǐng)域技術(shù)工作者公認(rèn)的一種最節(jié)能、環(huán)保的新型光源，具有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，它的應(yīng)用前景非

4、常廣闊。LED作為一種發(fā)光材料，與其它發(fā)光材料相比，以其綠色環(huán)保、高效節(jié)能、安全可靠、 色彩豐富、長壽耐用等優(yōu)勢，使其它發(fā)光材料黯然失色。隨著技術(shù)進(jìn)步、發(fā)光效率提高、工 藝日臻成熟、規(guī)模化生產(chǎn)，大功率LED的成本不斷下降，LED產(chǎn)品將逐步替代傳統(tǒng)的照明燈具，成為照明領(lǐng)域的新寵。國際社會(huì)對LED產(chǎn)業(yè)反應(yīng)強(qiáng)烈，目前全球范圍內(nèi)半導(dǎo)體照明技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展空前活 躍，國外的發(fā)展進(jìn)程極快，發(fā)達(dá)國家相繼推出國家 /地區(qū)半導(dǎo)體照明計(jì)劃，迅速加大研究開發(fā) 和與產(chǎn)業(yè)促進(jìn)力度。從全球來看，半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)已形成以美國、亞洲、歐洲三大區(qū)域?yàn)橹鲗?dǎo)的三足鼎立的產(chǎn)業(yè)分布與競爭格局。美國Cree、Lumileds，日本Nic

5、hia >Toyoda Gosei ,德國Osram等壟斷高端產(chǎn)品市場。隨著市場的快速發(fā)展，美國、日本、歐洲各主要廠商紛紛 擴(kuò)產(chǎn)，加快搶占市場份額.根據(jù)目前全球LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，預(yù)測LED照明將使全球照明用電 減少一半，2008年LED產(chǎn)值即將達(dá)到500億美元，發(fā)展LED照明成為全球產(chǎn)業(yè)的焦點(diǎn)。日本早在1998年就開始實(shí)施“ 21世紀(jì)光計(jì)劃”， 美國在2000年開始推進(jìn)“國家半導(dǎo)體照 明計(jì)劃”，歐盟同年也啟動(dòng)“彩虹計(jì)劃”，目的都是要推動(dòng) LED的應(yīng)用。很多國家都在加緊立法，鼓勵(lì)使用節(jié)能型光源.歐盟、澳大利亞和美國分別將從2009、2010和2020年開始禁用白熾燈泡。國際主要照明廠商和

6、第三方咨詢機(jī)構(gòu)都預(yù)測，至2010年LED將廣泛應(yīng)用于室內(nèi)照明。我國政府對LED產(chǎn)業(yè)高度重視，我國的科學(xué)工作者在 LED應(yīng)用研究方面從未停止過探索， 發(fā)展LED照明符合我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，我國政府十分重視半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相繼出臺(tái)了一系列政策，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2003年6月，科技部聯(lián)合信息產(chǎn)業(yè)部、教育部、建設(shè)部、中科院、輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)等單位 成立國家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組，緊急啟動(dòng)國家半導(dǎo)體照明工程。中國半導(dǎo)體照明工作小組的成立標(biāo)志著政府對于LED在照明領(lǐng)域的發(fā)展寄予厚望，LED作為光源進(jìn)入通用照明市場成為日后產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心。2006年初，國務(wù)院發(fā)布了國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要，“高效節(jié)

7、能、長壽命的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品”被列入中長期規(guī)劃第一重點(diǎn)領(lǐng)域（能源）的第一優(yōu)先主題（工業(yè)節(jié)能），在國內(nèi)外引起廣泛關(guān)注。2006年7月，建設(shè)部公布的“十一五”城市綠色照明工程規(guī)劃綱要中明確表示要實(shí) 現(xiàn)單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低20%勺目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)要落實(shí)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的要求，建設(shè)低投入、高產(chǎn)出、低能耗、少排放、能循環(huán)、可持續(xù)的國民經(jīng)濟(jì)體系和資源節(jié)約型、環(huán)境友 好型社會(huì)，并把“綠色照明一一在公用設(shè)施、賓館、商廈、寫字樓以及住宅中推廣高效節(jié)電照明系統(tǒng)等”列為十大節(jié)能重點(diǎn)工程之一。而LED的特性使其成為21世紀(jì)最合適的綠色光源，2006年10月，國家“十一五” 863計(jì)劃“國家半導(dǎo)體照明工程”重大項(xiàng)目正

8、式啟動(dòng)。 國 家高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）新材料技術(shù)領(lǐng)域重大項(xiàng)目“半導(dǎo)體照明工程”專門提出 了 “半導(dǎo)體照明規(guī)?；到y(tǒng)集成技術(shù)研究”的方向，提出依托“北京奧運(yùn)”、“上海世博會(huì)”等重大工程，形成半導(dǎo)體照明集成應(yīng)用成套技術(shù)，制定LED器件產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范、LED夜景工程監(jiān)理規(guī)程、LED施工驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范等景觀照明技術(shù)與測試規(guī)范，促進(jìn)國家級測試平臺(tái) 建立的思想。相信通過政府的正確引導(dǎo)，我國半導(dǎo)體照明的設(shè)計(jì)和應(yīng)用水平將穩(wěn)步提高.在“國家半導(dǎo)體照明工程”的推動(dòng)下，形成了上海、大連、南昌、廈門和深圳等國家半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地。 長三角、珠三角、閩三角以及北方地區(qū)則成為中國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的聚集地。我國

9、LED行業(yè)發(fā)展情況目前，我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢看好， 外延芯片企業(yè)的發(fā)展尤其迅速、 封裝企業(yè)規(guī) 模繼續(xù)保持較快增長、 照明應(yīng)用取得較大進(jìn)展。 在產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速增長的同時(shí)， 國內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 也有了較大提升，中高端產(chǎn)品份額逐步增加，如顯示屏芯片、SMDF口大功率封裝產(chǎn)品、路燈 等照明產(chǎn)品都有明顯進(jìn)步。 2007年我國LED封裝產(chǎn)值達(dá)到168億元，較2006年的148億元增長 15% 產(chǎn)量則由2006年的660億只增加24%,達(dá)到820億只，其中高亮LED產(chǎn)值達(dá)到120乙元，占 LED總銷售額的71%同時(shí)從產(chǎn)品和企業(yè)結(jié)構(gòu)來看國內(nèi)也有較大改善 ，SMD和大功率LED封裝 增長較快，目前全國大功率封裝產(chǎn)

10、能已達(dá)到 10KK/月左右。目前，我國上游產(chǎn)業(yè)參與單位多，但與國際先進(jìn)水平比較，技術(shù)差距大，能滿足市場需 要且規(guī)模化生產(chǎn)的企業(yè)少，封裝所需芯片尤其高檔芯片主要靠進(jìn)口。中游封裝產(chǎn)業(yè)從上個(gè)世紀(jì)六七十年代開始發(fā)展， 一個(gè)LED的綜合質(zhì)量是由芯片質(zhì)量和封裝質(zhì)量所決定的，二者各占50%勺比重.因此，中游的封裝技術(shù)在整個(gè) LED產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要地位。 而我國目前在LED中游 產(chǎn)業(yè)技術(shù)上和國外差距不大，但規(guī)模與國外大公司比，差距較大。傳統(tǒng)引線型LED封裝技術(shù) 已相對成熟，但新型 LED包才ChipLED、TopLED. PowerLED的封裝剛剛起步， 仍面臨一些設(shè) 備和技術(shù)問題需要克服。我國的優(yōu)勢在于應(yīng)用技

11、術(shù)產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新能力走在全球前例，與產(chǎn)業(yè)配套的能力強(qiáng)；市場已啟動(dòng)且潛力巨大。LED產(chǎn)業(yè)在我國已初具規(guī)模，已初步形成從外延片生產(chǎn)、芯片制造、器 件封裝到集成應(yīng)用比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈。但目前大多是低端產(chǎn)品， 高端產(chǎn)品方面國內(nèi)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)水平與國外相比有一定的差距，因此國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重心，就是強(qiáng)化可持續(xù)發(fā)展的、以企業(yè)為主體的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研發(fā)能力和以政府、企業(yè)聯(lián)動(dòng)的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)。在中國國家產(chǎn)業(yè)扶持、臺(tái)商加入及國際巨頭三方推進(jìn)下，中國的上海、大連、南昌、廈門、深圳這5大LED產(chǎn)業(yè)基地產(chǎn)能有了全面提升，中國已成為繼日本、臺(tái)灣、韓國之后又一個(gè)國際LED產(chǎn)業(yè)基地。發(fā)展LED產(chǎn)業(yè)對環(huán)境保護(hù)具有重大意義LED光源的加

12、工、生產(chǎn)、使用、回收過程中不會(huì)產(chǎn)生對環(huán)境有害影響的物質(zhì)，符合綠色 工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求，并且其節(jié)能效果是傳統(tǒng)燈具無法比擬的。人類社會(huì)隨著工業(yè)文明的發(fā)展、城鎮(zhèn)化進(jìn)度加快，各種照明器具和某體顯示器的需求不斷增大，對電力能源的需求量也不斷擴(kuò)大。而電力供應(yīng)的很大一部分是來自燃燒油料或礦物質(zhì)的火力發(fā)電供應(yīng)的，就我國的電力結(jié)構(gòu)來說，70 %電力以上都是由煤炭的火力發(fā)電廠產(chǎn)生的。以目前的火電廠技術(shù)水平，發(fā)一度電大約要用341克煤。煤炭由于在開采、 燃燒過程中產(chǎn)生的肝石、灰渣，煙塵中的SO2 CO2 NO將有害氣體，對環(huán)境污染較其他能源更為嚴(yán)重，1噸煤要排放20公斤SO2 440公斤（以碳基計(jì)算）C02M 15公斤

13、煙塵和260公斤的灰渣。目前我國大氣中 90%勺SO2 85%勺CO2 80%勺R(shí)Ox （粉塵）和 50%勺NOxt勻來自煤的燃燒。由于CO21產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w，各種物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的大量 CO猊使地球大氣層產(chǎn) 生溫室效應(yīng)，造成地球表面溫度逐年升高， 使人類生態(tài)環(huán)境受到極大的威脅， 人類文明進(jìn)程 中所產(chǎn)生的溫室氣體的負(fù)面作用正威脅著人類本身的生存和發(fā)展。SO2i1不是溫室氣體，但卻是很有害的氣體，它與空氣中的水蒸汽結(jié)合生成的亞硫酸和 硫酸對森林植被、農(nóng)作物、建筑物、文物古跡、牲畜等一切生物及人類本身都有很大的危害。大規(guī)模低效率的煤炭燃燒（主要是火力發(fā)電）所產(chǎn)生的CO2 SO/口 NOX等卻已

14、成為我國大氣污染和溫室氣體不斷增加的罪魁禍?zhǔn)?。北方城市尤其在采暖季?jié)，由于燃煤排放的煙塵到大氣中的總浮微粒年平均超過800微克/標(biāo)準(zhǔn)立方米，有些城市冬季超過1000微克/標(biāo)準(zhǔn)立方米，超過國家大氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn) 2倍多。我國每年排放的 SO宏、排放量超過2000萬噸，造 成中國1/3的國土遭受酸雨污染，每年經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1000億以上，直接威脅1 3億人口和16億耕地的安全。現(xiàn)在很多工業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū)，空氣質(zhì)量指數(shù)普遍偏低，人們生活在塵埃飛揚(yáng)的環(huán)境中。 現(xiàn)在居家主婦需要每天打掃房間，很多人家不敢長時(shí)間讓窗戶敞開。LED燈具和媒體顯示器比傳統(tǒng)的產(chǎn)品能節(jié)約電力達(dá)到60 %以上，換句t說，如果能全部用LED燈

15、具和媒體顯示器替代傳統(tǒng)的產(chǎn)品，火力發(fā)電所排放的粉塵、有害氣體可以大大下降， 人們可以再次享受到風(fēng)和日麗、空氣清晰的生活環(huán)境。三、本課題研究內(nèi)容本課題的研究內(nèi)容是樓道聲控?zé)綦娐返脑O(shè)計(jì)。通過對聲光延時(shí)電路的電路組成、電路原理、單元電路設(shè)計(jì)、電路調(diào)試與選擇以及數(shù)據(jù)與分析等方面的研究，實(shí)現(xiàn)聲光延時(shí)樓道照明燈在白天不工作，晚上突發(fā)聲響信號(hào)時(shí)自動(dòng)開燈，并延時(shí)60S后自動(dòng)熄滅的控制要求。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)分別采用 NE555定時(shí)器和單片機(jī)來對樓道聲控?zé)暨M(jìn)行設(shè)計(jì)。四、本課題研究方案萬案一用LM358組成聲控放大電路，當(dāng)有聲音時(shí)，駐極體話筒接收信號(hào)經(jīng)過電容隔直通交作用 后經(jīng)LM358運(yùn)算放大器放大；用 LM358接

16、成電壓跟隨器，當(dāng)有光時(shí)，光感電阻阻值減小運(yùn) 算放大器的2腳電壓小于3腳電壓，1腳輸出高電平；當(dāng)無光時(shí)，光感電阻阻值增大運(yùn)算放 大器的2腳電壓大于3腳電壓，1腳電壓輸出低電平；用 NE555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)電 路，將定時(shí)器的2腳和6腳相連作為輸入端即可構(gòu)成施密特觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器可以對輸入波形進(jìn)行整形，最重要的特點(diǎn)是能夠把變化緩慢的輸入波形整形成邊沿陡峭的矩形脈沖， 他的傳輸是一條帶有滯回特性的曲線，及觸發(fā)器輸出由低電平到高電平和由高電平變?yōu)榈碗娖剿鶎?yīng)的閾值電壓是不同的；將以上各個(gè)單元電路組合成總電路。通過Proteus繪制總電路圖并進(jìn)行仿真。再通過Altium Designer繪制總

17、電路原理圖并最終繪制成PCB電路圖。最后制作 PCB板、焊接、完成總電路的設(shè)計(jì)。萬案一用兩個(gè)與非門將聲控電路與光控電路組合成聲、光控電路，當(dāng)同時(shí)滿足無光和有聲音時(shí)，駐極體話筒接收信號(hào)經(jīng)過電容隔直通交作用后經(jīng)三極管放大輸出高電平，光敏電阻阻值增大輸出高電平，經(jīng)過第一次次與非門后輸出低電平，再經(jīng)過一次與非門由輸出高電平；用 STC89C52單片機(jī)接成控制延時(shí)電路，當(dāng)運(yùn)算放大器的1腳和7腳輸出的都是高電平經(jīng)單片機(jī)處理后使LED燈發(fā)光并延時(shí)60S后熄滅；將以上各個(gè)單元電路組合成總電路。通過Proteus繪制總電路圖，將 Keil調(diào)試好的單片機(jī)程序?qū)?Proteus后進(jìn)行仿真。 再通過Altium D

18、esigner繪制總電路原理圖并最終繪制成PCB電路圖。最后制作 PCB、焊接、完成總電路的設(shè)計(jì)。五、研究目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主要是配合模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù) 理論課程而設(shè)置的 一門實(shí)踐性課程，起到鞏固所學(xué)知識(shí)，加強(qiáng)綜合能力，培養(yǎng)電路設(shè)計(jì)能力，提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)， 啟發(fā)創(chuàng)新思想的結(jié)果。只有在天黑之后，當(dāng)有人走過樓道通道，發(fā)出腳步聲或其他聲音時(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)幾分鐘后會(huì)自動(dòng)熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會(huì)亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。樓道聲控?zé)舨粌H適用于住宅處的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可 靠等優(yōu)點(diǎn)。而且用LED燈制作樓道聲控?zé)艟哂幸韵乱韵绿攸c(diǎn)：高效、節(jié)能、高亮，45W發(fā)光亮度相當(dāng)于普通40W60W 白熾燈（20W節(jié)能燈）；特殊封裝技術(shù)使照幅增加，無普通 LED照 射角度小（電筒效果）的缺憾，照度均勻；光控功能：在采光滿足需要時(shí)，則不開啟燈光， 即白天燈有聲音也不亮；微秒級開燈響應(yīng)，反復(fù)開關(guān)對LED燈具壽命不影響；穩(wěn)定性：高效可靠的恒流源，保證LED光源的穩(wěn)定和長壽； 寬電壓：AC70V260V自適應(yīng)，DC11V60V 自適