南昌大學(xué)課程設(shè)計報告

1、南昌大苧課程設(shè)計報告課程名稱：電子技術(shù)綜合課程設(shè)計題目：路燈開關(guān)模擬電路設(shè)計學(xué)院：信息工程學(xué)院系:自動化專業(yè)班級：自動化113班學(xué)號：6100311197學(xué)生姓名：馬常理起訖日期：2021-06-24至2021-07-01指導(dǎo)教師：李贛平老師學(xué)院審核簽名：審核日期：前言21設(shè)計題目22設(shè)計任務(wù)與要求2.1 設(shè)計任務(wù)22.2 設(shè)計要求23原理電路設(shè)計與論證3.1 設(shè)計原理框圖33.2 主要電路設(shè)計與參數(shù)43.2.1 元件明細(xì)43.2.2 主要元件介紹43.3 總體電路圖83.4 .原理圖及PCB幅員94電路的安裝調(diào)試與故障分析4.1 調(diào)試過程114.2 故障分析125 實驗結(jié)果126 心得體會1

2、37 參考文獻(xiàn)14隨著能源問題越來越引起人們的重視,節(jié)能已經(jīng)成為生產(chǎn)應(yīng)用中不可無視的一方面.了解常用路燈限制的各種方法,及各自的優(yōu)缺點,通過互相的比擬,確定設(shè)計方案,并對所用傳感器進(jìn)行選型,同時加以電路的設(shè)計與分析,完成設(shè)計任務(wù).下面分別對路燈限制器的原理,路燈限制器中用到的主要元件以及在電路中的作用分析.1 設(shè)計題目路燈開關(guān)模擬電路設(shè)計2 設(shè)計任務(wù)與要求2.1 設(shè)計任務(wù)(1)學(xué)習(xí)運放放大電路的識別與測試與偏置技術(shù)；(2)研究秒脈沖信號發(fā)生電路、穩(wěn)壓電流源特性和設(shè)計方法；(3)掌握路燈開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)、原理與設(shè)計方法；(4)培養(yǎng)良好的職業(yè)道德、組織與協(xié)調(diào)和藹于與他人合作共事的水平.(5)鍛煉勇于

3、創(chuàng)新和抗挫折的水平.2.2 設(shè)計要求采用分立元件設(shè)計一路燈自動限制開關(guān)模擬電路,用光敏傳感器實現(xiàn)自控.要求：(1)在天黑時自動點亮路燈,紅綠兩組燈都亮.(2)后半夜行人稀少,路燈關(guān)掉一半.紅色發(fā)光管滅,剩下綠色發(fā)光管亮(3)第二天清早路燈全部關(guān)閉.紅綠兩組燈都滅.3 方案設(shè)計與論證3.1 系統(tǒng)原理框圖原理框圖:圖2.1.1系統(tǒng)原理圖原理介紹：(1)白天RGg光照,阻值很小,VRGfe位很低,既CD4011的1、2腳為低電平,3腳為高電平,4腳為低電平,10腳為高電平,因此,11腳為低電平,三極管9013截止,繼電器K1的線圈無電流流過,常開觸點處于斷開狀態(tài),綠色發(fā)光二極管無電處于關(guān)閉狀態(tài).10

4、腳突變?yōu)楦唠娖降耐瑫r,有一正脈沖輸入555時基集成電路的2腳,3腳那么輸出低電平,K2處于釋放狀態(tài),紅色發(fā)光二極管沒有電源電壓處于關(guān)閉狀態(tài).(2)晚上天色漸暗,RG阻值變大,VRGfe壓升高,CD4011的1、2腳為高電平,3腳為低電平,4腳為高電平,10腳為低電平,11腳為高電平,三極管9013導(dǎo)通,繼電器K1的線圈有電流流過,吸合,常開觸點閉合,綠色發(fā)光二極管亮.10腳突變?yōu)榈碗娖降耐瑫r,有一負(fù)脈沖輸入555時基集成電路的2腳,3腳那么輸出高電平,K2得電吸合狀態(tài),紅色發(fā)光二極管電源接通,開始工作.(3)后半夜：當(dāng)555的2腳獲得負(fù)脈沖,紅色發(fā)光二極管開始發(fā)光的同時,555的6、7腳上連接

5、的充電電容C4開始充電,約為6秒(模擬6小時)VC4的充電電壓大于VDD那么555三腳變?yōu)榈碗娖?K2線圈失電,其常開觸點斷開使紅色發(fā)光二極管失電滅(模擬后半夜隔盞關(guān)燈).(4)早晨：白天的亮度使得光敏電阻阻值減小,VRGE為低電平三極管9013截止,綠色發(fā)光二極管失電不亮,與此同時555腳獲得正脈沖,其3腳依然維持低電平,K2繼續(xù)失電,處于釋放狀態(tài),紅色發(fā)光二極管依然處于滅狀態(tài),即所有燈在白天都是滅的.3.2 主要電路設(shè)計與參數(shù)3.2.1 元件明細(xì):市電交流220V經(jīng)熔斷絲F給電源變壓器B供電,B為降壓變壓器,其次級的交流電壓約為15V,再經(jīng)VD1-VDA釗成的橋式整流電路整流、電容器C1濾

6、波,7812穩(wěn)壓給電路提供12V直流電壓.R1,VD5組成12V輸出指示器,RG為光敏電阻,調(diào)節(jié)R2的阻值能改變RG的取樣電壓.四運放LM324分別接成四個反向9放大器,9013推動電池繼電器K1,K1的常開觸點接綠色發(fā)光二極管模擬高壓汞燈.NE555電路組成定時電路,定時時間長短由R4C4定時元件決定,C3為觸發(fā)信號的耦合電容器,電磁繼電器K2的常開觸點接紅色發(fā)光二極管模擬高壓鈉燈.VD25是穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值約3V,R5的為VD25的降壓,限流電阻.肖特基二極管C&C7分別為電磁繼電器K2、K1線圈的保護(hù)電容器.3.2.2 主要元件介紹：（1） NE555觸發(fā)器NE555是屬于555系列

7、的計時IC的其中的一種型號,555系列IC的接腳功能及運用都是相容的,只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當(dāng)普遍的計時IC,只需少數(shù)的電阻和電容,便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號.由NE555勾成的多諧振振蕩器,接通電源后,電容C1被充電,VC上升.當(dāng)VC上升到2/3VCC時,觸發(fā)器被復(fù)位,此時V0為低電平.電容C通過R2和T放電,使VC下降,當(dāng)下降至1/3VCC時,觸發(fā)器又被置位,V0翻轉(zhuǎn)為高電平.當(dāng)C放電結(jié)束時,VCO通過R2和R3向電容器充電,VC由1/3VCC上升到2/3VCC當(dāng)VC上升到2/3VCC時,觸發(fā)器又發(fā)

8、生翻轉(zhuǎn),如此周而復(fù)始,在輸出端就得到一個周期性的方波,其頻率為：f=1.43/R3+2R2C.按理論這里我們應(yīng)選擇R2=68KC=10uf,R3=7K然而實際電路中卻無法輸出頻率為1Hz的秒脈沖,只能如圖取R3=10QR2=1.8K,C1=100"C2=10u達(dá)至U要求.注555內(nèi)郃功監(jiān)里團(tuán)D(N,FEPackagesGNDtsiggerEoiwRresrFvccDI5CHMGEIHRESHOLD圖2.2.2.1NE555內(nèi)部功能圖及引腳圖R151kohmvccR5T47kohmR2DISTHRTRILM555CNENIPENT-LOADGLR>CLKI-ABCOQ曰GD圖2.

9、2.2.2秒脈沖發(fā)生電路(2)電磁繼電器圖2.2.2.3電磁繼電器工作原理圖電磁繼電器一般由電磁鐵,銜鐵,彈簧片,觸點等組成的,具工作電路由低壓限制電路和高壓工作電路兩局部構(gòu)成.電磁繼電器還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離限制和自動化限制.只要在線圈兩端加上一定的電壓,線圈中就會流過一定的電流,從而產(chǎn)生電磁效應(yīng),銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點(常開觸點)吸合.當(dāng)線圈斷電后,電磁的吸力也隨之消失,銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置,使動觸點與原來的靜觸點(常閉觸點)釋放.這樣吸合、釋放,從而到達(dá)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,可

10、以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點,稱為“常開觸點；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點.(2)繼電器的選用1 .先了解必要的條件限制電路的電源電壓,能提供的最大電流；被限制電路中的電壓和電流；被控電路需要幾組、什么形式的觸點.選用繼電器時,一般限制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù).限制電路應(yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流,否那么繼電器吸合是不穩(wěn)定的.2 .查閱有關(guān)資料確定使用條件后,可查找相關(guān)資料,找出需要的繼電器的型號和規(guī)格號.假設(shè)手頭已有繼電器,可依據(jù)資料核對是否可以利用.最后考慮尺寸是否適宜.3 .注意器具的容積.假設(shè)是用于一般用電器,除考慮機箱容積外,小型繼電器主要考慮電

11、路板安裝布局.對于小型電器,如玩具、遙控裝置那么應(yīng)選用超小型繼電器產(chǎn)品(3)CD4011CD4001BFUNCTIONALDIAGRAM四號諭KCS-?<7«圖2.2.2.4CD4001的工作原理圖或非邏輯的真值表ABY000110111000圖2.2.2.5真值表圖3.3總體電路圖廿心總體電路圖3.4路燈開關(guān)模擬電路原理圖及PCB圖TH路燈開關(guān)模擬電路原理圖-1元件型號、參數(shù)：NE555綠色發(fā)光燈,紅色發(fā)光燈,4個2K電阻,1個3K電阻,2個50K的變阻器,電解電容4個,參數(shù)為470uF、220uF、10uF2個,CD40112個T7312VDC繼電器,光敏電阻RG電容0.0

12、1uF,9012型PNPt,9013型NPNt,導(dǎo)線假設(shè)干.路燈開關(guān)模擬電路原理圖-24電路的安裝調(diào)試與故障分析4.1 調(diào)試過程光敏電阻的測試：用萬用表兩表筆分別接光敏管的兩極,凸面朝向陽光,應(yīng)為低電阻,假設(shè)為高阻,對調(diào)兩表筆為低阻說明此管是好的.二極管測試：二極管主要分為三種：整流二極管、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管；此外,還有開關(guān)二極管.先打磨引腳,再用指針萬用表測試,因二極管具有單相導(dǎo)電性,所以,在測試時,紅筆接負(fù)極,黑筆接正極,假設(shè)是導(dǎo)通,且紅筆接正極,黑筆接負(fù)極,為截止,那么說明二極管是正常的,假設(shè)不是那么說明二極管是壞的.檢查電路在通電調(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

13、照一定順序逐級檢測,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.調(diào)試先用萬用表測量電路有關(guān)點電位是否正常.檢查發(fā)光二極管是否正常工作.發(fā)現(xiàn)不正?，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.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)行變化.如不能順利完成以上功能,那么應(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)調(diào)整.由于二只發(fā)光二極管和光敏電阻直接伸出外殼,因此在安裝這幾只元件時,全部在線路板的焊接面,對于光敏電阻直接將元件焊接于線路板的焊接面上,兩只發(fā)光二極管先折彎,發(fā)光面從線路板上的二只孔出伸

14、出.4.2 故障分析用普通萬用表的歐姆檔檢查各點的阻值,粗查是否有短路、斷路或元器件錯焊等情況.用萬用表測量電路中各點對地的電阻以及元器件的阻值,以此來判斷故障部位測量晶體管的管腳電壓和集成塊各腳的電壓或波形,據(jù)此電壓值判斷故障.測量晶體管的管腳電壓和集成塊各腳的電壓或波形,據(jù)此電壓值判斷故障.本電路調(diào)試時請先將光敏電阻的光擋住,將ab分別接在電燈的開關(guān)位上,用手輕拍駐極體,這時燈應(yīng)亮,假設(shè)用光照射光敏電阻,再用手重拍駐極體,這時燈不亮,說明光敏電阻完好,這時即告本套件制作成功.5實驗結(jié)果連接電源,對電路板通電.此時為模擬白天狀態(tài),只有一盞燈LED常亮.然后使用較厚黑布對光敏電阻進(jìn)行遮光處理,

15、即模擬黃昏及黑夜?fàn)顟B(tài),此時所有紅燈綠燈均亮起.接著模擬后半夜,即通過調(diào)節(jié)電路板上右邊的一個滑動變阻器使得紅燈全部熄滅,綠燈仍亮.最后模擬第二天白天,即撤去光敏電阻上的黑布,此時全部受控?zé)粝?只有常亮燈LED亮.實驗成功.4.3 心得體會通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會效勞,從而提升自己的實際動手水平和獨立思考的水平.在設(shè)計的過程中遇到很多問題,可以說得是困難重重,由于是第一次,遇到這樣的情況也是很正常的,比方一開始protelDXP根本不會使用在元件庫里都找不到元件,經(jīng)過自己的摸索和同學(xué)幫助根本會使用了,還有原理圖畫出后又不會生成PCB幅員,在同學(xué)幫助下現(xiàn)在也會排錯排版等.通過完本錢次課程設(shè)計,我明白了做好課程設(shè)計需要的是活學(xué)活用所涉及的知識.在本次的課程設(shè)計中通過我們自己選題,找材料,分析、設(shè)計等,掌握了一些具體實物的制作方法和相關(guān)軟件的操作方法,這為以后的學(xué)習(xí)工作做了鋪墊.整個設(shè)計實現(xiàn)了從單一的理論學(xué)習(xí)到解決實際問題的轉(zhuǎn)變.通過本次的課程設(shè)計,我最大的收獲就是提升了自身的動手水平,培養(yǎng)了我的尋求問題、解決問題的水平,同