PCB課設(shè)聲光控實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共10頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上聲光控照明燈一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、夜晚聲音控制亮燈，白天滅；2、晚上有聲音時(shí)亮。二、方案設(shè)計(jì)與論證1、方案一原理方框圖：電路原理圖：電路簡(jiǎn)述：電路咪頭采集聲音信號(hào)并用兩級(jí)運(yùn)放LM324對(duì)采集到得信號(hào)進(jìn)行放大處理再輸入到與非門，采用光敏電阻采集光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)并經(jīng)過運(yùn)放LM324進(jìn)行發(fā)大輸入到與非門進(jìn)行邏輯處理。延時(shí)功能通過555單諧震蕩實(shí)現(xiàn)。2、 方案二原理方框圖：電路原理圖：電路簡(jiǎn)述：本電路前一部分為獨(dú)立的聲控和光控，中間部分為與非門，最后部分是延時(shí)以及負(fù)載（LED燈）。光控部分由光敏電阻采集光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，聲控部分由咪頭收集聲音信號(hào)，并經(jīng)三極管和一個(gè)運(yùn)放放

2、大。白天或晚上光線較亮?xí)r，光控為低電平，聲控部分起不了作用。白天或晚上光線較暗時(shí)，光控部分將為高電平，聲控部分起作用，負(fù)載電路的通斷受控于聲控部分。電路能否接通就看聲音信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)聲音強(qiáng)度達(dá)到一定程度是，電路自動(dòng)接通，二極管點(diǎn)亮，并開始延時(shí)，延時(shí)時(shí)間到開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉，等下一次聲音信號(hào)觸發(fā)。綜上所述，方案一和方案二原理基本相同，由于方案一的效果方面不及方案二，所以此次采用的是方案二的設(shè)計(jì)進(jìn)行制板。三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1、光控電路光控電路是根據(jù)光線的強(qiáng)弱來優(yōu)先決定電燈的亮滅。如圖1，該電路可以對(duì)聲控延時(shí)電路進(jìn)行控制，在白天光線較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻R7阻值小，光控電路輸出低電平輸入到CD4011的2

3、腳，二極管D1不導(dǎo)通，LED燈不亮；在晚上光線較弱時(shí)，光敏電阻R7阻值大，光控電路輸出高電平輸入到CD4011的2腳，假設(shè)此時(shí)有聲音，二極管D1導(dǎo)通，LED燈亮。圖1 光控部分電路2、聲控延時(shí)電路該電路主要在光線較弱時(shí)起作用。這主要是通過光控電路的輸出來控制的，如圖2，聲音MK1經(jīng)過三極管Q1放大，輸出高電平輸入CD4011的1腳。在白天，該電路在光控電路的控制作用下，處于關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)任何聲音信號(hào)都不響應(yīng)；在晚上，光控電路將該電路的功能打開，使得該電路能根據(jù)外界聲音信號(hào)作出相應(yīng)的響應(yīng)。延時(shí)電路部分利用電容電阻并聯(lián)做延時(shí)，如圖1的R5和C2。在芯片CD4011的輸出端接一個(gè)指示LED燈。圖2 光

4、控電路3、 延時(shí)電路延時(shí)電路部分利用電容電阻串并聯(lián)做延時(shí)電路。延時(shí)時(shí)間公式：t=1.1*R*C。如圖3的R5和C2。圖3 延時(shí)電路四、總原理圖及元器件清單1. 總原理圖學(xué)習(xí)Protel99 SE的第一步就是建立一個(gè)DDB文件，也就是說，使用Protei99 SE進(jìn)行電路圖和PCB文件設(shè)計(jì)，以及其他的數(shù)據(jù)，都存放在一個(gè)統(tǒng)一的DDB數(shù)據(jù)庫中的。具體步驟如下：第一步：打開protel 99se后,選擇file菜單下的new菜單,選擇新建的項(xiàng)目存放方式為DDB以及文件存放目錄。第二步: 新建SCH文件,也就是電路圖設(shè)計(jì)項(xiàng)目。第三步: 新建后SCH項(xiàng)目后,在默認(rèn)的一個(gè)protel99se元件庫中,可以選

5、擇元件放到電路圖中。第四步：將元件放進(jìn)SCH原理圖中，設(shè)計(jì)元件的屬性，包括封裝,名稱，元件屬性等。第五步：在protel99se中設(shè)計(jì)中，放入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào).在同一原理中，所有相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，在圖紙中，表示同一網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)。第六步：在protel99se中，我們放好元件，我們就可以畫電路連接線。如圖4所示，我已經(jīng)繪制了一個(gè)基本的SCH原理圖，這個(gè)原理包括了基本的電源，負(fù)載，以及接地，并且接好了線。圖4 聲光控電路原理圖2. PCB圖在protel99se中，我們點(diǎn)擊DesignUpdate PCB,就可以直接將SCH直接轉(zhuǎn)為PCB文件。在成功將SCH文件轉(zhuǎn)化成PCB文件時(shí)，我們根據(jù)原理圖的排版和對(duì)電路要

6、求的考慮，對(duì)最終PCB圖的確定如圖5所示：圖5 聲光控電路PCB圖3.實(shí)物圖熱轉(zhuǎn)印法制作電路板是當(dāng)前制作電路板的最佳選擇，具有簡(jiǎn)單、快速、高效、特別適用于電路板的試樣。具體步驟如下：第一步 取材：取出熱轉(zhuǎn)印紙，白色的效果比黃色的效果更好，另外如果制作的電路較小，則可以將熱轉(zhuǎn)印紙用剪刀剪下。 第二步 打?。簩⒁延蓀rotel畫好的電路圖，轉(zhuǎn)成PDF格式。再由激光打印機(jī)打印到熱轉(zhuǎn)印紙上。 第三步 預(yù)熱：打開熱轉(zhuǎn)印機(jī)電源開關(guān)，并調(diào)節(jié)溫度在200度左右，由于熱轉(zhuǎn)印機(jī)工作時(shí)需要預(yù)熱5-10分鐘，因此可以在熱轉(zhuǎn)印機(jī)預(yù)熱期間按打印出來的PCB圖對(duì)覆銅板進(jìn)行卸料，如果發(fā)現(xiàn)覆銅板的點(diǎn)氧化，用砂紙打磨一下就可以了

7、。 第四步 熱轉(zhuǎn)?。簩徂D(zhuǎn)印紙反貼于敷銅板上，并放入熱轉(zhuǎn)印機(jī)，操縱熱轉(zhuǎn)印機(jī)旋轉(zhuǎn)按鈕來回加熱，熱轉(zhuǎn)印機(jī)便會(huì)自動(dòng)地將熱轉(zhuǎn)印工作完成。第五步 修版：在打印、熱轉(zhuǎn)印過程中有可能使電路線條受損、折斷。這時(shí)我們就需要對(duì)線條進(jìn)行修補(bǔ)，不然制作出來的結(jié)果將是斷線。修版可以使用進(jìn)口的極細(xì)油性記號(hào)筆，修補(bǔ)時(shí)只要在銅板墨粉斷裂處描繪一下即可。 第六步 配置腐蝕液：我們可以用三氯化鐵溶液方法來腐蝕覆銅板，目前我們最滿意的還是三氯化鐵溶液，因?yàn)椋?、它價(jià)格便宜；2、可以反復(fù)使用、3、有效期長(zhǎng)：配置好的溶液幾年后拿出來仍然可以使用；4、速度適中，可控性好、腐蝕時(shí)間稍長(zhǎng)一點(diǎn)不會(huì)造成電路線條被腐蝕斷。配置溶液的方法很簡(jiǎn)單，只

8、要將三氯化鐵和水以1：2左右的比例配置即可，如果覺得腐蝕速度太慢可以多加點(diǎn)三氯化鐵即可，溶液放于塑料容器中。第七步 腐蝕：將熱轉(zhuǎn)印完畢后的覆銅板放入配置好的腐蝕液中，一般是10分鐘左右，溶液濃度低時(shí)可能需要30分鐘，甚至1個(gè)小時(shí)。如果有條件可以在腐蝕過程中不停地?fù)u動(dòng)覆銅板，這樣可以加快腐蝕速度 。第八步 清洗：從三氯化鐵溶液中取出已腐蝕完成的電路板，先用水清洗，然后用砂紙通過打磨的方式將黑色的墨粉清洗掉。 第九步 打孔：一般使用微型臺(tái)鉆進(jìn)行打孔，打孔用的鉆頭可以是普通的直柄麻花鉆，也可以是電路板專用的鉆頭，甚至是小的銑刀。當(dāng)然銑刀的主要作用是銑，通過銑可以將電路板多余部分切割掉。有了這些設(shè)備就

9、可以對(duì)電路板進(jìn)行鉆孔和切割了。第十步 補(bǔ)孔：一塊PCB板少則幾十個(gè)孔、多少幾百個(gè)孔、甚至幾千個(gè)孔，如果手工鉆孔，那么在鉆孔過程中跳過幾個(gè)孔是經(jīng)常的現(xiàn)象，在焊接元件時(shí)發(fā)現(xiàn)這里還沒有鉆孔，此時(shí)需要用微型臺(tái)鉆來補(bǔ)孔也是可以的。 第十一步 焊接：選擇好需要的元器件，放在合適的位置。運(yùn)用電烙鐵等工具焊接電路。通過以上步驟，制作出實(shí)物圖。如圖六所示： 圖6 聲光控電路實(shí)物圖圖4. 元件清單元件清單編號(hào)型號(hào)封裝個(gè)數(shù)1芯片 CD4011CD401112電阻 R1、R2、R3、R4、R5、R6AXIAL0.463電容 C1、C2RAD0.224二極管 D1 IN4148POLAR0.615LED D2LED11

10、6光敏電阻 R7AXIAL0.417三極管 Q1SAN18小咪頭 MK1AXIAL0.41五、安裝與調(diào)試電路安裝調(diào)試過程中所遇到的主要技術(shù)問題，給出現(xiàn)象記錄、原因分析、解決措施及效果，詳細(xì)介紹電路的性能指標(biāo)或功能的測(cè)試方法、步驟、儀器設(shè)備、記錄的圖表和數(shù)據(jù)。開始時(shí)經(jīng)過示波器檢測(cè)聲音信號(hào)發(fā)現(xiàn)用9014來放大的倍數(shù)很大，于是改用放大倍數(shù)小一點(diǎn)的9013，效果有所改進(jìn)，但放大倍數(shù)還是較大。在聲音信號(hào)調(diào)節(jié)好后，發(fā)現(xiàn)電路的控制效果仍然沒有達(dá)到需要的效果，在日光燈下聲光控?zé)魰?huì)亮，開始時(shí)沒有想通這么回事，后來又通過各部分檢測(cè)才知道由于所用電阻R8過于小導(dǎo)致光明電阻分壓過大而造成。由于電路板也焊接完成了于是用

11、手電筒照射光敏電阻發(fā)現(xiàn)電路達(dá)到了理想的效果。當(dāng)然電路還需要改進(jìn)一下，如R7由于過小導(dǎo)致輸入后級(jí)電路的電壓有點(diǎn)大有可能要給芯片造成壓力，但總體上說整個(gè)電路幾乎沒有問題達(dá)到需要的效果。在電路板作出后，我們按要求測(cè)了一些數(shù)據(jù)如下： (1) 聲波波形（略）。（2）光敏電阻電平：光線強(qiáng)烈時(shí)電壓為4.27V；光線暗時(shí)為0.44V。（3）延時(shí)時(shí)間：理論延時(shí)時(shí)間5.61s；實(shí)際測(cè)得延時(shí)6s，與理論相符。六、性能測(cè)試與分析在PCB板完成后，對(duì)其進(jìn)行功能測(cè)試，步驟如下：1.斷開光敏電阻，電容C1，與非門CD4011的2腳為高電平，1腳為低電平，3腳輸出為高電平，經(jīng)CD4011的5腳和6腳邏輯電平轉(zhuǎn)換，CD4011

12、的4腳輸出為低電平，二極管D1不導(dǎo)通，LED燈不亮。2.斷開三極管VT的集電極或發(fā)射極，同時(shí)斷開光敏電阻，與非門CD4011的1,2腳為高電平，3腳輸出為低電平，經(jīng)CD4011的5腳和6腳邏輯電平轉(zhuǎn)換，CD4011的4腳腳輸出為高電平，二極管D1導(dǎo)通，LED燈亮。綜上兩步調(diào)試，圖3.工作正常。4.斷開光敏電阻，接通電源，這時(shí)燈不亮。擊掌觸發(fā)聲控電路，燈亮。經(jīng)過一段時(shí)間延時(shí)，LED燈不亮。5.最后檢查光控電路，電路全部復(fù)位，接通電源，燈不亮。用深色物品將光敏電阻遮住，擊掌觸發(fā)聲控電路，燈亮。至此電路調(diào)試完畢。七、結(jié)論與心得在應(yīng)用電子設(shè)計(jì)這門課程中，我們小組選擇做的題目是“聲光控電路”。由于聲光控

13、制電燈在實(shí)際生活中應(yīng)用十分廣泛，它可以用于樓道，過道，倉(cāng)庫等場(chǎng)所，且光線強(qiáng)的時(shí)候，燈是怎樣也不會(huì)亮，這樣可以很好的省電，應(yīng)用價(jià)值大，因此我們做起來也十分有興趣。此次聲光控開關(guān)的設(shè)計(jì)讓我們感受到了書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用時(shí)的興奮滿足感，對(duì)之前所學(xué)的模電等知識(shí)有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，也對(duì)我們所學(xué)知識(shí)有了更大的興趣。而這次的獨(dú)立動(dòng)手過程，更重要的是讓我們學(xué)會(huì)了獨(dú)立分析實(shí)際電路，設(shè)計(jì)電路的步驟以及學(xué)會(huì)了protel這樣的有用軟件等。在這次最開始很陌生的設(shè)計(jì)中，一開始我們顯得非常茫然，所學(xué)的相關(guān)課程知識(shí)差不多忘了，而且還有很多待學(xué)待用的知識(shí)。為此我們經(jīng)過了廣泛的查閱資料的階段，才有了頭緒。而在做出板子的工程中，我們也遇到了很多的障礙以及意想不到的挫折，比如板子上的電阻少加了，比如某些電容容值不滿足要求。曾有個(gè)放大器的放大倍數(shù)不夠大，使得電路沒有起到作用，且分析了好久才知道了原因，為此我們還重新做了一個(gè)板子。當(dāng)將困難一一克服，才知道原來貌似簡(jiǎn)單