聲、光、觸摸三控燈延時開關

1、電子技術課程設計報告題 目 聲、光、觸摸三控燈延時開關 學院名稱 電氣工程學院 指導教師 高飛燕 班 級 自動化1301班 學 號 20134460125 學生姓名 彭治剛 2016年1月13日電子技術課程設計任務書1課程設計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：設計內(nèi)容： 應用傳感器技術、模擬數(shù)字電子技術，設計一個自動聲音、觸摸控制的居民樓或?qū)懽謽堑穆窡糸_關電路，其技術指標與要求如下：1) 白天照度較高時，即樓道內(nèi)光線充足時，開關不啟動，燈熄滅。2) 夜晚樓道內(nèi)光線較差時，若樓道內(nèi)充分安靜，開關不啟動。3) 若在光線較差的樓道內(nèi)有人發(fā)出聲響，或用手觸摸，啟動開頭，燈泡點亮，點亮

2、時間為5分鐘后熄滅。設計要求：（1）針對題目的要求，查閱相關資料提出設計方案；（2）畫出系統(tǒng)能表示各單元功能的整機原理框圖；（3）設計相應的單元電路，說明電路的工作原理，并確定元器件的參數(shù)，有計算過程；（4）組裝、制作印刷板實物，調(diào)試或仿真電路，記錄調(diào)試過程，實驗數(shù)據(jù)，并分析仿真結(jié)果；（5）寫出設計說明書，內(nèi)容包括方案選擇、單元電路設計、元件選擇、整體電路、電路工作原理，仿真結(jié)果分析等，并列出元器件清單；（6）繪制總的系統(tǒng)電路圖和PCB圖。2對課程設計成果的要求包括圖表（或?qū)嵨铮┑扔布螅涸O計電路，安裝調(diào)試或仿真，分析實驗結(jié)果，并寫出設計說明書,語言流暢簡潔，文字不得少于3000字。要求圖紙

3、布局合理，符合工程要求，使用Protel軟件繪出原理圖（SCH）和印制電路板(PCB),器件的選擇要有計算依據(jù)。3主要參考文獻：1 康華光. 電子技術基礎（模擬部分）第五版M. 北京：高等教育出版社，20062 康華光. 電子技術基礎（數(shù)字部分）第五版M. 北京：高等教育出版社，20063 中國集成電路大全編寫委員會. 中國集成電路大全集成運算放大器M. 北京：國防工業(yè)出版社，19854 李震梅，房永鋼. 電子技術實驗與課程設計M. 北京：機械工業(yè)出版社，20115 彭介華. 電子技術基礎課程設計M. 北京：高等教育出版社，19974課程設計工作進度計劃：序號起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容120

4、15.11.511.7布置設計任務，了解設計內(nèi)容。22015.11.811.18.查閱參考文獻，閱讀資料，確定設計方案32015.11.1912.5.單元電路設計，調(diào)試仿真階段42015.12.612.20制作電路板，制作實物52015.12.2112.30.編寫設計說明書，繪制總電路圖指導教師高飛燕日期： 2015 年 11 月 5 日一、方案設計與論證：對于聲、光、觸摸三控延時開關的設計，在強光環(huán)境下，開關是斷開的，燈泡出于熄滅狀態(tài)，只有觸摸金屬片才能觸發(fā)電路。在弱光環(huán)境下時，安靜的狀態(tài)下，電路依舊出于斷開狀態(tài)，只有在接收有聲音信號時，或者觸摸了金屬片時，電路才會啟動，燈泡發(fā)光。所以電路中

5、需要一個光控電路，加入光敏電阻，使電路能夠?qū)饩€強弱產(chǎn)生感應控制電路關斷，并且還需要加入一個聲音接收器，能夠接收聲音信號來控制電路的導通。電路導通后延時五分鐘燈泡熄滅，可以設計一個定時電路或者加入定時器，控制燈泡在電路導通發(fā)光后五分鐘熄滅。二、單元電路設計與參數(shù)計數(shù)整體方案包括6個部分：電源電路部分，聲控部分、光控部分、觸摸控制部分、延時電路部分以及控制部分1） 電源電路部分其中電源為220V交流電，并用4.87K歐姆的R10代替（220V10W）的燈泡，再經(jīng)過整流橋D1, 將經(jīng)過負載(燈泡)的220V交流電轉(zhuǎn)換為直流，該直流電壓較高，Rl、R2和Cl完成對整流后的脈動直流電壓的降壓和濾波。2

6、）、聲控部分 光線檢測由R5和光敏電阻RC組成，光敏電阻兩端的電壓隨著光線的強弱變化而變化，并送入集成電路CD4071的第1、2腳進行處理。3）、光控部分 聲音檢測由駐極體話筒MIC、C3、R4、R5、R6和Ql組成，聲音信號經(jīng)MIC轉(zhuǎn)換為電信號后通過電容C3耦合至三極管Ql進行放大，電阻R4、R5構成Ql的直流偏置電阻，聲音的有無通過Ql集電極的電壓變化送到集成電路CD4071的第1、2腳進行處理，電阻R6為MIC內(nèi)部的放大元件提供偏置4）、觸摸部分人體觸摸感應信號則通過觸摸片、R3、C3進入Ql放大，并從Ql的C極輸入到CD4071的1、2腳，當有無觸摸信號時也將引起C

7、D4071的1、2腳電壓變化，因此CD4071的1、2腳的電壓是由聲音和觸摸信號共同作用的結(jié)果。5)、延時電路部分該電路由D5、R7和C2組成。其中R7和C2為延時時間控制元件，圖中所示參數(shù)的延時時間大約為300s。二極管D5的功能是防止C2向CD4011的4腳放電影響延時時間。6)控制電路該電路由集成電路CD4011、三端穩(wěn)壓集成電路LM7805CT和R8組成。其中CD4011是四一二輸入與非門代替。三、仿真過程及仿真結(jié)果本設計采用Multisim10.0對電路進行仿真 ，在仿真過程中光敏電阻、聲傳感器、觸摸板在元件庫中都沒有找到，最終決定用交流電源代替聲傳感器，而觸摸板用+6V電

8、源代替，給電路提供信號；光敏電阻在白天受光照時電阻很小，晚上沒有受到光照時電阻很大，所以決定用導線代替光敏電阻；電源電路由+6V的直流電壓代替。仿真圖見圖3.1圖3.1 仿真圖四、總原理圖及元器件清單：總原理圖見圖4.1，PCB圖見圖4.2，元器件清單見表4.3圖4.1 總原理圖圖4.2 PCB圖原件序號型號主要參數(shù)數(shù)量價格（元）備注燈泡15w12VD1-VD4In400741耐壓1000VU1LM780510.2VD5In40071耐壓1000VR1RJ-0150K1R2RJ-010K1R3RJ-03M1R4RJ-02M1R5RJ-056K1R6RJ-010K1R7RJ-03M1R8RJ-0

9、10K1C1-C247u21.2C30.1u11Q1VT901411.2RG12.0光敏電阻表4.3 元器件清單六、結(jié)論與設計體會我做的課題是“聲、光、觸摸三控燈延時開關”。主要是通過光照和聲音及觸摸三控照明燈，它可以廣泛的應用于樓梯、過道、庫房等公共場所。在設計中使用者可以自行調(diào)節(jié)聲光檢測信號的靈敏度，或者是照明燈點亮時間的長度，這就為更方便了不同人群的使用，這是本設計中比較新穎的一點。通過這次課程設計，我受益良多，雖然過程中困難重重，但都還是一一克服了，這次課設讓我又一次理解到了理論知識和實際操作的區(qū)別，聽別人說總是感覺很簡單，但做起來卻是截然不同，洗PCB板的時候，和別人一樣的操作，而我

10、的卻洗壞了幾個地方。做仿真的時候，元件庫中沒有我需要的元件，最后通過在網(wǎng)上查資料，知道了可以用電壓源和電流源代替，這才完成了仿真。最讓我頭疼的是焊接，最開始焊出來很多虛焊，電路不能正常工作，在經(jīng)歷了幾次返工以后，才最終完成了這次課設。最后我通過不斷地調(diào)試，才最終使設計性能指標的靈敏度基本達到了設計的要求。 七、參考文獻1 康華光. 電子技術基礎（模擬部分）第五版M. 北京：高等教育出版社，20062 康華光. 電子技術基礎（數(shù)字部分）第五版M. 北京：高等教育出版社，20063 中國集成電路大全編寫委員會. 中國集成電路大全集成運算放大器M. 北京：國防工業(yè)出版社，19854 李震梅，房永鋼. 電子技術實驗與課程設計M. 北京：機械工業(yè)出版社，20115 彭介華. 電子技術基礎課程設計M. 北京：高等教育出版社，19976童詩白，華成英 模擬電子技術基礎，高等教育出版社，2006。7閻石 數(shù)字電子技術基礎，剛等教育