聲光控制照明節(jié)電開關(guān)設(shè)計(jì)說明

1、 PAGE29 / NUMPAGES32畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)設(shè)計(jì)(論文)題目:聲光控制照明節(jié)電開關(guān)設(shè)計(jì) _專 業(yè): 應(yīng)用電子技術(shù) 目 錄 TOC o 1-3 h z u 摘要 PAGEREF _Toc280731879 h 1緒論 PAGEREF _Toc280731880 h 2第1章電路方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc280731881 h 31.1 方案選擇 PAGEREF _Toc280731882 h 31.2 方案論證 PAGEREF _Toc280731883 h 41.3 整機(jī)原理介紹 PAGEREF _Toc280731884 h 4第2章單元電路設(shè)計(jì) PAGEREF _

2、Toc280731885 h 62.1 整流電路 PAGEREF _Toc280731886 h 62.1.1 倍壓整流電路 PAGEREF _Toc280731887 h 62.1.2 橋式整流電路 PAGEREF _Toc280731888 h 62.2 光控電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc280731889 h 82.2.1 核心元器件 PAGEREF _Toc280731890 h 82.2.2 光控電路的工作原理 PAGEREF _Toc280731891 h 82.3 聲控電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc280731892 h 92.3.1 核心元器件介紹 PAGEREF _T

3、oc280731893 h 92.3.2 聲控電路工作原理 PAGEREF _Toc280731894 h 102.4 延時(shí)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc280731895 h 102.4.1 核心元器件介紹 PAGEREF _Toc280731896 h 102.4.2 延時(shí)電路工作原理 PAGEREF _Toc280731897 h 112.5 整機(jī)電路工作原理 PAGEREF _Toc280731898 h 12第3章電路仿真與調(diào)試 PAGEREF _Toc280731899 h 143.1 multisim 軟件使用平臺與功能 PAGEREF _Toc280731900 h 143

4、.2 介紹Mulitisim10.0中畫圖步驟 PAGEREF _Toc280731901 h 143.3 電路仿真 PAGEREF _Toc280731902 h 14第4章實(shí)物制作與調(diào)試 PAGEREF _Toc280731903 h 184.1 印制電路板的制作 PAGEREF _Toc280731904 h 184.2 元器件的安放順序 PAGEREF _Toc280731905 h 194.3 焊接 PAGEREF _Toc280731906 h 194.3.1 焊接的工藝要求 PAGEREF _Toc280731907 h 194.3.2 焊接的操作 PAGEREF _Toc280

5、731908 h 194.4 實(shí)物 PAGEREF _Toc280731909 h 204.5 實(shí)物調(diào)試 PAGEREF _Toc280731910 h 204.5.1 靜態(tài)調(diào)試 PAGEREF _Toc280731911 h 204.5.2 動(dòng)態(tài)調(diào)試 PAGEREF _Toc280731912 h 21總結(jié) PAGEREF _Toc280731913 h 22致 PAGEREF _Toc280731914 h 23參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc280731915 h 24附錄1整機(jī)機(jī)電路圖 PAGEREF _Toc280731916 h 25附錄2 元件明細(xì)表 PAGEREF _Toc2

6、80731917 h 26摘 要在現(xiàn)代科技發(fā)展中，人們因生活水平、文化習(xí)俗、道德修養(yǎng)的不同，對一樣的節(jié)能路燈有不同的評價(jià)。如在學(xué)校、居民小區(qū)、廠礦企業(yè)等單位的公共場所等地方安裝不同的節(jié)能路燈，有些長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費(fèi)。另外，由于頻繁開關(guān)或者人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，從而增大了維修量，浪費(fèi)了資金。 本課題設(shè)計(jì)就為圍繞這一問題，設(shè)計(jì)了一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用壽命長的聲光控節(jié)能路燈。其功能達(dá)到白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音，燈泡都不會(huì)被點(diǎn)亮。夜晚和白天光線較暗時(shí)，電路的駐極體話筒只要檢測到有碎發(fā)聲響，燈泡就會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮為行人照明，過幾十秒后又自動(dòng)

7、熄滅，節(jié)能節(jié)點(diǎn)。聲光路燈控制器組成、性能，適用圍與工作原理，給出各單元電路原理圖，如：整流電路、光控電路、聲控電路、延時(shí)電路。其節(jié)電效果十分明顯，同時(shí)也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果非常好。 關(guān)鍵詞電源電路；光控電路；聲控電路；延時(shí)電路；節(jié)能緒論毫無疑問，20世紀(jì)是電子技術(shù)飛速發(fā)展的世紀(jì)。許多行業(yè)如醫(yī)藥、交通、科學(xué)、商業(yè)等都取得很大進(jìn)步，如果沒有電子技術(shù)所提供的儀器和設(shè)備，這些行業(yè)能取得這么大的進(jìn)步嗎？答案是肯定沒。沒有電子技術(shù)，你無法看到自己，在跳動(dòng)的心臟逼真的三維虛擬圖象；沒有電子技術(shù)，你就無法在星期日的晚上從銀行取錢。有電子技術(shù)的今天，你愿意去參加一個(gè)沒有音響放大器，沒有大屏幕或

8、燈光效果的流行音樂會(huì)嗎？電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使電燈的樣式、種類以與對燈的控制方式千變?nèi)f化。隨著社會(huì)的發(fā)展，資源的大量開采，能源的逐漸減少，所以我們要建立起節(jié)約能源的意識，電能是我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚模墓?jié)約應(yīng)首當(dāng)其沖，而電燈的使用最為普遍，所以設(shè)計(jì)一種自動(dòng)控制燈開關(guān)的電路是非常必要的，聲光控制節(jié)電燈開關(guān)就是其中的一種。聲光控電路已成為人們?nèi)粘Ｖ胁豢扇鄙俚谋仨毱罚恍枰謩?dòng)開關(guān)，當(dāng)夜晚有人經(jīng)過時(shí)會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮；廣泛應(yīng)用于走廊、樓道招待所等公共場所，給人們的生活帶來極大的方便。因此，得到了廣泛的應(yīng)用。聲光控電路是聲音和光控制電路工作的電子開關(guān)。在自動(dòng)控制工業(yè)電器和家用電器方面有著廣泛的用途。該電

9、路在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用了仿真軟件Multisim，進(jìn)行仿真完成功能后，確定它能夠使人們在不知不覺感受到方便。公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道普遍使用機(jī)械手動(dòng)開關(guān)，由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點(diǎn)亮長明的現(xiàn)象，故使燈泡壽命短、浪費(fèi)電量，為國家、單位、個(gè)人經(jīng)濟(jì)造成損失。另外，由于頻繁開關(guān)或其他人為因素，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)研制一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的聲光控制照明節(jié)電自動(dòng)開關(guān)顯得相當(dāng)有必要。使公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道燈在白天時(shí)不亮，晚上聞聲自亮，待人走后，幾十秒后自動(dòng)關(guān)閉，既方便，又節(jié)能。第1章電路方案設(shè)計(jì)1.1 方案選擇方案

10、一：采用模擬電子電路設(shè)計(jì)，電路由電子開關(guān)，整形電路，檢波器，聲音放大等電路組成。聲光控制照明節(jié)電開關(guān)是一種利用聲、光雙重控制的無觸點(diǎn)開關(guān)。原理框圖如圖1-1所示：檢音感光放大電子開關(guān)二極整形延時(shí)整形照明燈控制門圖1-1聲光控制照明節(jié)電開關(guān)原理框圖原理簡述：這里介紹的聲光控制照明節(jié)電開關(guān)是：晚上，光線暗時(shí)，可用聲音觸動(dòng)開關(guān)開燈，定時(shí)40秒左右后，自動(dòng)熄滅；白天光線充足時(shí)，無論多大的聲音干擾也不能點(diǎn)亮燈泡。它特別適用于住宅樓、辦公樓樓道、走廊、倉庫、地下室、廁所等公共場所的照明。電路主要通過芯片CD4011實(shí)現(xiàn)延時(shí)電路、聲控電路的功能，但CD4011芯片不易購買，且價(jià)格昂貴、容易損壞，電路圖有些復(fù)

11、雜，執(zhí)行起來電路不是那么容易，CD4011中主要是四個(gè)非門組成，其中的工作原理有些復(fù)雜。方案二：采用的還是模擬電子電路。電路主要是由聲源、聲電轉(zhuǎn)換電路、放大電路、倍壓整流電路、信號處理電路、延時(shí)電路和電源電路組成。電路原理方框圖如圖1-2所示。這里介紹的聲光控制照明節(jié)電開關(guān)，在白天或光線較亮?xí)r，節(jié)電開關(guān)呈關(guān)閉狀態(tài)，燈不亮；夜間或光線較暗時(shí)，節(jié)電開關(guān)呈預(yù)備工作狀態(tài)。當(dāng)有人經(jīng)過該開關(guān)附近時(shí)，腳步聲等把節(jié)電開關(guān)啟動(dòng)，燈亮，延時(shí)30秒左右后節(jié)電開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉，即燈滅。而在本電路中并未使用任何芯片，即選用了一些最基本的元器件組成聲光控節(jié)電開關(guān)，價(jià)格便宜，主體電路簡單，可靠性強(qiáng)，電路執(zhí)行起來簡易，是比較簡潔

12、易于理解的一種集聲、光、定時(shí)于一體的節(jié)能自控開關(guān)。220V交流電路聲音放大低倍整流光敏開關(guān)延時(shí)電路電子開關(guān)MIC圖1-2 方案2聲光控制照明節(jié)電開關(guān)原理框圖1.2 方案論證聲光控制照明節(jié)電開關(guān)已被人們廣泛應(yīng)用，此開關(guān)白天控制燈不亮，晚上有聲音自動(dòng)點(diǎn)亮，延時(shí)一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)斷。此設(shè)計(jì)匯聚了聲、光、定時(shí)控制于一體，一個(gè)既方便又節(jié)能，其普遍應(yīng)用于住宅樓、辦公樓樓道、走廊、倉庫、地下室、廁所等公共場所的照明開關(guān)。不僅方便了人們，還有顯著的節(jié)能效果。方案一與方案二的原理基本一樣，方案二優(yōu)點(diǎn)：電路用到的元器件都是比較容易購買到的，電路也簡單易懂，不需要任何芯片，從而大大節(jié)約了成本；電源電路經(jīng)整流穩(wěn)壓使電路的

13、穩(wěn)定性比較強(qiáng)，使用駐極體話筒來實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換，傳達(dá)聲音信號的靈敏度高、效益好，方案一缺點(diǎn)：電路中使用CD4011來實(shí)現(xiàn)聲光轉(zhuǎn)換相對復(fù)雜，使用電源信號來實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換，傳達(dá)聲音的效果不大明顯。綜上所述：考慮電路的可靠性強(qiáng)、主體電路結(jié)構(gòu)簡單與否、執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同、可靠、價(jià)廉、有效益等多方面的原因，比較后方案二更適合我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，即實(shí)現(xiàn)了我所設(shè)計(jì)的任務(wù)又簡而易懂。經(jīng)過兩種方案的比較后，即將方案二作為此次設(shè)計(jì)的總體方案。1.3 整機(jī)原理介紹聲源產(chǎn)生的聲音信號，經(jīng)駐極體話筒轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，該信號經(jīng)放大后送處理器進(jìn)行處理，處理器將幅度、頻率一樣的一群聲音信號轉(zhuǎn)換成一次狀態(tài)改變的控制信號，該信號經(jīng)過延時(shí)處理電路

14、后達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的時(shí)間和功能，然后經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接控制負(fù)載，電源電路分別向各部分電路提供相應(yīng)的工作電源。這里介紹的聲光控制節(jié)電開關(guān)，在白天或光線較亮?xí)r，節(jié)電開關(guān)呈關(guān)閉狀態(tài)，燈不亮；夜間或光線較暗時(shí)，節(jié)電開關(guān)呈預(yù)備工作狀態(tài)。當(dāng)有人經(jīng)過該開關(guān)附近時(shí)，只要有聲音發(fā)出，就能把節(jié)電開關(guān)啟動(dòng)，即燈亮，延時(shí)30秒左右節(jié)電開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉，即燈滅。在本設(shè)計(jì)中，主要是由聲源、聲電轉(zhuǎn)換電路、放大電路、低倍整流電路信號處理電路、延時(shí)電路和電源電路組成。其系統(tǒng)框圖如圖1-3所示：220V交流電路聲音放大低倍整流光敏開關(guān)延時(shí)電路電子開關(guān)MIC圖1-3總體聲光控開關(guān)原理框圖第2章單元電路設(shè)計(jì)2.1 整流電路在本次單元電路設(shè)計(jì)中

15、有兩個(gè)整流電路，一個(gè)是由電容和二極管組成的倍壓整流電路，一個(gè)是橋式整流電路。兩個(gè)整流電路在電路中分別起到不同的作用。2.1.1 倍壓整流電路由電容和二極管構(gòu)成的倍壓整流電路如圖2-1所示。二極管最明顯的性質(zhì)就是它的單向?qū)щ娞匦?。在這里選用的D2和D3是整流二極管。C4、D2和D3、C5構(gòu)成倍壓整流電路，把聲音信號變成直流控制電壓。圖2-1 倍壓整流電路工作原理：將聲音放大電路放大后的信號通過C4耦合，將由D2、D3整流經(jīng)C5濾波后傳入下級光敏電路中。其中電容C4和C5的作用有所不同，C4起到的耦合作用，C5起到的濾波作用。2.1.2 橋式整流電路工作原理：本電路是有四只二極管1N4007組成的

16、全波橋式整流，在這部分電路中，橋式電路是核心部分，故稱為橋式整流電路。這部分整流主要是針對電源的整流。220V交流電通過燈絲，經(jīng)過D6-D9整流，將220V的交流電經(jīng)D6D9整流、R1、R2、D5降壓得到12V-15V的直流脈動(dòng)電壓，但是這種脈動(dòng)電壓不夠理想，通過穩(wěn)壓管D4進(jìn)行穩(wěn)壓，最終獲得單向的、平滑的12V直流脈動(dòng)電壓供給控制電路，保證C1上電壓不超過15V。C1主要起到退藕的作用。此部分電路作用為提供穩(wěn)定的工作電壓。整流電路是利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦园呀涣麟娮兂蓡蜗蛎}動(dòng)的直流電。電路原理圖如圖2-2所示。圖2-2 橋式整流電路從圖中可以得出：全波橋式整流輸入波形如圖2-3（a），當(dāng)U

17、2在正半周，D6、D7因正偏而導(dǎo)通，D8、D9因反偏而截止，此時(shí)的輸出波形如圖2-3（b）所示；當(dāng)U2在負(fù)半周，D8、D9因正偏而導(dǎo)通，D6、D7因反偏而截止，輸出波形圖如圖2-4（c）所示；在U2整個(gè)周期，四只二極管分兩組輪流導(dǎo)通或者截止，在負(fù)載上得到單一方向的脈動(dòng)直流電壓和電流。最后電路輸出的波形如圖2-3（d）所示：圖2-3 全波橋式整流的波形圖1.負(fù)載上直流電壓和電流的計(jì)算：單相橋式整流輸出電壓波形的面積是單相半波整流時(shí)的兩倍，所以輸出的直流平均電壓U0也是單相半波整流時(shí)的兩倍，即 U0=0.9U2=0.9U2=0.9120V=108v （2-1）輸出平均電流I0： I0=0.9U2R

18、L =0.9120V102k1.0mA（2-2）2.二極管的選擇： 在單相橋式整流電路中，由于四只二極管兩兩輪流導(dǎo)電，即每只二極管都只是在半個(gè)周期導(dǎo)通，所以流過每個(gè)二極管的平均電流是輸出電流平均值的一半，即IF=I020.5mA（2-3）在工程實(shí)際中，變壓器二次測壓降與二極管的導(dǎo)通壓降，使變壓器二次電壓比理論計(jì)算值大約大10%，即：U2=1.1120=132 V（2-4）二極管的最大反向峰值電壓：URM=1.414U2169V （2-5）由以上分析可知，單相橋式整流輸出電壓的直流分量大，紋波小，且每個(gè)二極管流過的平均電流也小，因此單相橋式整流的組合電路應(yīng)用最為廣泛。2.2 光控電路設(shè)計(jì)2.2.

19、1 核心元器件光敏器件包括光敏電阻、光敏二極管與光敏三極管等。光敏器件可以用于可見光或紅外光的形式控制報(bào)警器、測試儀、自動(dòng)開關(guān)、繼電器等多種裝置或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此光敏器件在自動(dòng)化技術(shù)中起著極其重要的作用。光敏電阻是一種利用光電效應(yīng)制成的光電器件。它具有精度高、體積小、性能穩(wěn)定、價(jià)格低等特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用在自動(dòng)化技術(shù)中作為開關(guān)式光電信號傳感元件。光敏電阻的符號如圖2-4所示。圖2-4 光敏電阻2.2.2 光控電路的工作原理工作原理是：當(dāng)光敏電阻受光照時(shí)其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低，即相當(dāng)于導(dǎo)線。當(dāng)MIC周圍沒有聲音信號時(shí)，各部分電路都不工作，燈泡不亮，當(dāng)MIC周圍有

20、聲音信號時(shí)，聲音放大電路將工作，通過整流將整流后的電信號經(jīng)R7限流后直接短接，不會(huì)經(jīng)R6流入三極管Q3中，此時(shí)三極管Q3將接收不到信號，處于不工作的狀態(tài)，燈泡同樣不會(huì)亮。當(dāng)光敏電阻在黑暗環(huán)境里，沒有光照時(shí)，它的電阻值很高，相當(dāng)于斷路狀態(tài)。當(dāng)MIC周圍沒有聲音信號時(shí)，同樣各部分電路將不會(huì)工作，燈泡不會(huì)亮；當(dāng)MIC周圍有聲音信號時(shí)，聲音放大電路將工作，此時(shí)光敏電阻的阻值很高，不會(huì)有信號從其中流過，通過整流將整流后的電信號經(jīng)R7限流后通過R6到達(dá)三極管Q3基極，此時(shí)三極管Q3基極電位較高，處于導(dǎo)通狀態(tài)。其中電路中R7、R6主要是分壓限流的作用。圖2-5 光控電路2.3 聲控電路設(shè)計(jì)2.3.1 核心元

21、器件介紹駐極體話筒，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無線話筒與聲控?zé)綦娐分?。駐極體話筒由聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分組成。聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動(dòng)膜。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄膜。然后再經(jīng)過高壓電場駐極后，兩面分別駐有異性電荷。膜片的蒸金面向外，與金屬外殼相連通。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開。這樣，蒸金膜與金屬極板之間就形成一個(gè)電容。當(dāng)駐極體膜片遇到聲波振動(dòng)時(shí)，引起電容兩端的電場發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變化的交變電壓。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。具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)。駐極體話筒屬于電容式話筒的一種，結(jié)構(gòu)

22、如圖2-6所示。圖2-6 駐極體話筒2.3.2 聲控電路工作原理圖2-7 聲控電路工作原理：當(dāng)MIC獲取到聲音信號后，將會(huì)轉(zhuǎn)化成電信號，經(jīng)過C3耦合出來的信號將由三極管Q1放大，而在本電路中為了獲得較高的靈敏度，三極管Q1的值選用大于100，更利于信號放大。而三極管Q1要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能必須滿足，基極電壓為高電位，集電極為低電位才會(huì)導(dǎo)通。圖中的R12主要是起到分壓限流的作用，R9、R8分別是給三極管Q1提供基極偏置和集電極偏置。所以，其中R12、R9、R8不宜過小，否則電路容易產(chǎn)生間歇震蕩。三極管Q1放大后的電信號將從集電極流入下級單元電路。2.4 延時(shí)電路設(shè)計(jì)2.4.1 核心元器件介紹可控硅又叫

23、晶體閘流管，在強(qiáng)電和弱電領(lǐng)域都有極為廣泛的應(yīng)用。其中在弱電領(lǐng)域中應(yīng)用的可控硅功率比較小，外形像三極管，是電子愛好者常遇到的元件之一。正確測試可控硅是我們必須具備的基本技能。這里介紹如何用萬用表來測試單向可控硅。單向可控硅(晶閘管)：單向可控硅是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號作用下由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通，一旦導(dǎo)通，外部信號就無法使其關(guān)斷，只能靠去除負(fù)載或降低其兩端電壓使其關(guān)斷。單向可控硅是由三個(gè)PN結(jié)組成的四層三端半導(dǎo)體器件與具有一個(gè)PN結(jié)的二極管相比，單向可控硅正向?qū)ㄊ芸刂茦O電流控制，與具有兩個(gè)PN結(jié)的三極管相比，差別在于可控硅對控制極電流沒有放大作用?？煽毓铇O性的判定：單向可控硅是由三個(gè)P

24、N結(jié)的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，其基本結(jié)構(gòu)、符號與等效電路如圖2-8所示。 圖2-8 單向可控硅基本結(jié)構(gòu)與符號可控硅有三個(gè)電極：陽極(A)、陰極(K)和控制極(G)。從等效電路上看，陽極(A)與控制極(G)之間是兩個(gè)反極性串聯(lián)的PN結(jié)，控制極(G)與陰極(K)之間是一個(gè)PN結(jié)。根據(jù)PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?，將指針式萬用表選擇適當(dāng)?shù)碾娮铏n，測試極間正反向電阻(一樣兩極，將表筆交換測出的兩個(gè)電阻值)，對于正常的可控硅，G、K之間的正反向電阻相差很大；G、K分別與A之間的正反向電阻相差很小，其阻值都很大。這種測試結(jié)果是唯一的，根據(jù)這種唯一性就可判定出可控硅的極性。用萬用表R1K檔測量可控硅極間的正反向電阻，選出正

25、反向電阻相差很大的兩個(gè)極，其中在所測阻值較小的那次測量中，黑表筆所接為控制極(G)，紅表筆所接的為陰極(K)，剩下的一極就為陽極(A)。通過判定可控硅的極性同時(shí)也可定性判定出可控硅的好壞。如果在測試中任何兩極間的正反向電阻都相差很小，其阻值都很大，說明G、K之間存在開路故障；如果有兩極間的正反向電阻都很小，并且趨近于零，則可控硅部存在極間短路故障。2.4.2 延時(shí)電路工作原理工作原理：當(dāng)MIC有聲音信號，光敏電阻沒有光照時(shí)，將有信號從Q4集電極流出，流入D1和C2組成的充電電路，給C2充電。當(dāng)光敏電阻有光照時(shí)，沒有信號流入Q4中，當(dāng)MIC沒有聲音信號時(shí)電路不會(huì)工作。其中D1與延時(shí)電路中的C2組

26、成充電電路，R3為Q4提供基極偏置。其起到的主要作用是控制延時(shí)電路的電容充放電。C6為抗干擾電容，用于消除燈泡在發(fā)光時(shí)的抖動(dòng)現(xiàn)象。而R4、C6和單向可控制MCR、D6-D9組成延時(shí)與交流開關(guān)控制來決定燈泡的亮與滅。本設(shè)計(jì)中延時(shí)時(shí)間t由C2、R4的參數(shù)決定。其時(shí)間t的計(jì)算：t=R4C2=24010310010-6=24s由于需要的燈泡持續(xù)點(diǎn)亮?xí)r間并不是很長，大概30秒左右，所以考慮用一個(gè)電容控制開關(guān)的狀態(tài)即可。當(dāng)MIC周圍有聲音，無光照時(shí)，電子開關(guān)打開，C2導(dǎo)通，即開始充電；電子開關(guān)關(guān)閉后，C2開始放電。圖2-9 延時(shí)電路2.5 整機(jī)電路工作原理整機(jī)電路原理圖見附錄1所示：本電路為聲光控制節(jié)電開

27、關(guān)。白天，當(dāng)光線較亮?xí)r，光控部分將開關(guān)自動(dòng)關(guān)斷，聲控部分不起作用。夜晚，當(dāng)光線較暗時(shí)，光控部分將開關(guān)自動(dòng)打開，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，并開始延時(shí)，延時(shí)時(shí)間結(jié)束后開關(guān)自動(dòng)關(guān)斷，等待下一次聲音信號觸發(fā)。電路有四種工作情況：1.無聲音無光時(shí)燈泡不亮當(dāng)聲光控照明節(jié)電開關(guān)周圍沒有聲音，光敏電阻無光照時(shí)電路處于不工作狀態(tài)，燈泡將不亮。2.無聲音有光時(shí)燈泡不亮當(dāng)聲光控照明節(jié)電開關(guān)周圍沒有聲音，光敏電阻有光照時(shí)電路處于不工作狀態(tài)，燈泡將不亮。3.有聲音有光時(shí)燈泡不亮當(dāng)此電路周圍沒有聲音時(shí)將不處于不工作狀態(tài)。只有當(dāng)此電路

28、周圍有聲音時(shí)，MIC將聲音信號接收后經(jīng)Q1放大，再經(jīng)整流電路D2、D3轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘杺魅牍饷綦娐分?。在光敏電路中光敏電阻RGM有光照上時(shí)，其阻值變小，相當(dāng)于導(dǎo)線的作用，對直流控制電壓衰減很大，導(dǎo)致Q3、Q4、和R3、D1組成的電子開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，不會(huì)有信號流入下級電路中，從而C2中無電荷，使單向可控硅MCR處于截止?fàn)顟B(tài)，因此燈泡將不亮。4.有聲音無光時(shí)燈泡亮當(dāng)此電路周圍有聲音時(shí)，MIC將聲音信號接收后經(jīng)Q1放大，再經(jīng)整流電路D2、D3轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘杺魅牍饷綦娐分?，?dāng)無光照射在光敏電阻RGM時(shí)，RGM阻值很大，相當(dāng)于開路狀態(tài)，對直流控制電壓衰減很小。Q3、Q4、和R3、D1組成的電子開關(guān)導(dǎo)通，

29、使電容C2開始充電。由于充滿電時(shí)間很迅速，C2充滿電荷后通過R4把直流觸發(fā)電壓加到MCR控制端，MCR導(dǎo)通，使燈泡點(diǎn)亮。當(dāng)C2中電荷放至零時(shí)，MCR恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)燈泡熄滅。當(dāng)燈泡點(diǎn)亮過程中有新的聲源出新時(shí)，C2會(huì)重新充電后重新放電，即重新計(jì)算點(diǎn)亮?xí)r間。燈泡點(diǎn)亮?xí)r長約為30秒左右。如果需要改變燈亮?xí)r間長短，只需要更改C2或者R4的參數(shù)即可。第3章電路仿真與調(diào)試3.1 multisim 軟件使用平臺與功能Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司（Interactive Image Technoligics簡稱IIT公司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工

30、作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。 工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路行為進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。 3.2 介紹Mulitisim10.0中畫圖步驟1.用鼠標(biāo)雙擊桌面上的“Multisim10.0”，軟件打開；2.根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖，從

31、元器件庫中逐個(gè)調(diào)用電路所需的元器件，用鼠標(biāo)左鍵單擊相應(yīng)的元器件庫符號以打開元器件庫，然后查找到所需的元器件，將元器件拖到窗口界面中的相應(yīng)位置。3.電路連線 用鼠標(biāo)左鍵分別單擊待連線的兩個(gè)管腳，即可實(shí)現(xiàn)元件之間的連線。另外在連線過程中當(dāng)需要節(jié)點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)形成節(jié)點(diǎn)。此外，連線時(shí)會(huì)自動(dòng)生成相應(yīng)的連線數(shù)，連線的顏色也可以改變，只要鎖定所要改變顏色的連線上，單擊鼠標(biāo)右鍵，即彈出快捷菜單，其中的Delete命令可刪除該連線；Color命令則是設(shè)定該連線的顏色。4.仿真 電路圖連接好后，檢查無錯(cuò)，按窗口右上方的開關(guān)即可開始電路仿真。3.3 電路仿真仿真步驟與截圖：1.在multisim運(yùn)行聲光控制照明節(jié)電

32、開關(guān)電路時(shí)，J1閉合表示有聲音信號輸入，斷開則無聲音信號輸入；J2閉合表示白天（即有光），J2斷開表示夜晚（即無光）。（按下）。2.開始仿真。由于電路要初始化，無論在什么狀態(tài)下，剛通電時(shí)燈泡都會(huì)被點(diǎn)亮，發(fā)光時(shí)間大約在10S左右，10S后燈泡熄滅，仿真效果如圖3-1所示：圖3-1 電路仿真圖3.驗(yàn)證聲光控電路正確與否。（1）有聲無光 圖3-2 電路仿真圖閉合J1（利用函數(shù)信號發(fā)生器代替駐極體話筒）和斷開J2（J2開光代替光敏電阻工作與否），聲音信號輸入，經(jīng)函數(shù)信號發(fā)生器轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)電容C3耦合，三極管放大聲音信號，此時(shí)燈泡被點(diǎn)亮，通過延時(shí)電路延時(shí)，大約30S鐘左右燈泡熄滅。電路仿真效果如圖3

33、-2所示： （2）無聲有光 圖3-3電路仿真圖斷開J1和閉合J2，即聲光控照明節(jié)電開關(guān)周圍沒有聲音，光敏電阻有光照時(shí)電路處于不工作狀態(tài)，燈泡將不亮。即電路仿真效果如圖3-3所示。 （3）無聲無光 圖3-4電路仿真圖斷開J1和J2，即聲光控照明節(jié)電開關(guān)周圍沒有聲音信號輸入，光敏電阻無光照時(shí)電路處于不工作狀態(tài)，燈泡將不亮。仿真效果如圖3-4所示：（4）有聲有光 圖3-5電路仿真圖閉合J1和J2，即聲音信號經(jīng)函數(shù)發(fā)生器轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)三極管放大信號，此時(shí)無光，光敏電阻的阻值非常大，使三極管基極的電壓偏低，而Q3不能導(dǎo)通進(jìn)行后一級放大，即不能經(jīng)延時(shí)電路，此時(shí)燈泡不亮。仿真結(jié)論說明：通過multisim軟

34、件的仿真證明了：聲光控制照明節(jié)電開關(guān)電路的應(yīng)用以與功能。只有當(dāng)光線暗且有聲音信號的同時(shí)，燈泡才會(huì)發(fā)亮，也就是當(dāng)MIC接收到聲音后轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)電容耦合，三極管放大信號，經(jīng)延時(shí)電路延時(shí)，燈泡被點(diǎn)亮，亮30秒鐘左右燈泡熄滅。其余情況下燈泡不亮。同時(shí)經(jīng)過仿真也證明了應(yīng)用積分電路來延時(shí)，效果十分的理想。第4章實(shí)物制作與調(diào)試4.1 印制電路板的制作印制電路板簡稱PCB板，它是采用互連工藝技術(shù)，在覆銅板上，按照規(guī)定的設(shè)計(jì)、加工安裝孔、連接導(dǎo)線或焊盤而制成的基礎(chǔ)組裝部件。根據(jù)聲光控制照明節(jié)電開關(guān)的設(shè)計(jì)原理圖，采用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件中的Protel 99 SE進(jìn)行印制電路板底圖圖樣設(shè)計(jì)。具體制作步驟如下：1.

35、運(yùn)用軟件Protel 99 SE進(jìn)行印制電路板底圖圖樣設(shè)計(jì)，并打印在熱轉(zhuǎn)印紙上。2.通過熱轉(zhuǎn)印法（150）底圖轉(zhuǎn)印到覆銅板上。3.清洗防護(hù)層，在高溫下進(jìn)行置換反應(yīng)（FeCl3溶液）。4.對清洗好的印制電路板，在焊盤上鉆孔。5.對制作好的PCB板，要進(jìn)行嚴(yán)格檢查，判斷印制線間是否有短路、斷路、脫落和起層等問題進(jìn)行檢修。印制電路板底圖圖樣如圖4-1圖4-1 印制板電路板底圖樣圖4.2 元器件的安放順序電路板上元器件的安裝順序應(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，最后裝帶散熱器的元器件和特殊元器件。印制電

36、路板的裝配是整機(jī)質(zhì)量的關(guān)鍵，裝配質(zhì)量的好壞對功放的性能有很大的影響。電路板的裝配總是要：元器件裝插正確，不能有插錯(cuò)，漏插；焊點(diǎn)要光滑、無虛焊漏焊和連焊；在裝插元器件時(shí)，要執(zhí)行工藝指導(dǎo)書的規(guī)定，遵循元器件的裝插原則。滿足電路的電器規(guī)則，元器件要分部均勻。此電路的安裝先后順序?yàn)椋弘娮?、瓷片電容、電解電容、二極管、可控硅、光敏電阻。4.3 焊接4.3.1焊接的工藝要求1.焊接條件。被焊件端子必須具備可焊性。 被焊金屬表面保持清潔。 具有適當(dāng)?shù)暮附訙囟?80350攝氏度。 具有合適的焊接時(shí)間（3秒鐘），反復(fù)焊接次數(shù)不得超過三次，要求一次成形。 2.焊點(diǎn)的基本要求。具有良好的導(dǎo)電性。 焊點(diǎn)上的焊料要適當(dāng)

37、。 具有良好的機(jī)械強(qiáng)度。 焊點(diǎn)光澤、亮度、顏色有一定要求。要求：有特殊的光澤和良好顏色；在光澤和高度與顏色上不應(yīng)有凹凸不平和明暗等明顯的缺陷。 焊點(diǎn)不應(yīng)有拉尖、缺錫、錫珠等現(xiàn)象。 焊點(diǎn)上不應(yīng)有污物，要求干凈。 焊接要求一次成形。 焊盤不要翹曲、脫落。 3.應(yīng)避免常見的焊點(diǎn)缺陷如：拉尖、橋連、虛焊、針孔、結(jié)晶松散等。 4.3.2焊接的操作1.為了提高電路的可靠性，首選應(yīng)對元器件進(jìn)行檢查。2.為了便于焊接，應(yīng)將要焊接的元器件進(jìn)行刮腳，焊盤應(yīng)用砂紙砂光滑以便于焊接。3.插入元器件，將烙鐵頭放在被焊件的焊盤上，使焊點(diǎn)溫度升高（有利于焊接）。如果烙鐵頭上有錫，則會(huì)使烙鐵頭上溫度很快傳遞到焊接點(diǎn)上。 4.

38、用焊錫絲接觸到焊接處，熔化適量的焊料。焊錫絲應(yīng)從烙鐵頭側(cè)面加入，而不是直接加在烙鐵頭上。 5.從焊錫絲開始熔化數(shù)3秒后，先移開焊錫絲，再移開電烙鐵。 6.焊點(diǎn)冷卻后，用斜口鉗子將元器件的管腳剪掉，剪去管腳的長度應(yīng)盡可能的要短。 7.焊接完成后檢查看是否有錯(cuò)焊、漏焊、線路的走線下、是否正確。注事事項(xiàng)： 移開烙鐵頭的時(shí)間、方向和速度，決定著焊接點(diǎn)的焊接質(zhì)量，正確的方法是先慢后快，烙鐵頭移開沿45角方向移動(dòng)，與時(shí)清理烙鐵頭。4.4 實(shí)物圖4-2 實(shí)物4.5 實(shí)物調(diào)試由于元器件特性參數(shù)的分散性、裝配工藝的影響以與其他如元器件缺陷和干擾等各種因素的影響，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)

39、，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)以與裝配工藝分布參數(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。4.5.1 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，調(diào)整其靜態(tài)工作點(diǎn)和靜態(tài)技術(shù)性能指標(biāo)。4.5.2 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)

40、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)。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。動(dòng)態(tài)調(diào)試時(shí)，必須全面考慮各項(xiàng)指標(biāo)的相互影響，要用示波器監(jiān)視輸出波形，確保在不失真的情況下進(jìn)行調(diào)試。作為“放大”用的電路，要求其輸

41、出電壓必須如實(shí)地反應(yīng)輸入電壓的變化，即輸出波形不能失真。1.聲光控制照明節(jié)電開關(guān)接上電源，此時(shí)由于電路要初始化，無論在什么狀態(tài)下，剛通電時(shí)燈泡都會(huì)被點(diǎn)亮，發(fā)光時(shí)間大約在10S左右，10S后燈泡熄滅。2.用手遮住光敏電阻，使聲光控制照明節(jié)電開關(guān)處于黑暗狀態(tài)下，它的電阻值很高，一般在800K左右，等待聲音信號的輸入，此時(shí)在附近發(fā)出聲音，駐極體話筒接收到聲音信號，泡被點(diǎn)亮，經(jīng)延時(shí)電路延時(shí)30S左右，燈熄滅。等待下一次聲音信號的觸發(fā)。3.挪開遮住光敏電阻的手，使聲光控制照明節(jié)電開關(guān)處于明亮狀態(tài)下，它的電阻值很低，一般在50K左右，此時(shí)在附近無論發(fā)出多大的聲音，燈泡都不被點(diǎn)亮。實(shí)物的仿真效果已證實(shí)了本次

42、課程設(shè)計(jì)已達(dá)到設(shè)計(jì)的要求?？?結(jié)在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我做的課題是聲光控制照明節(jié)電開關(guān)電路。這是一種聲音和光照雙控的照明燈，它可以用于樓梯、過道、庫房等場合。白天，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會(huì)使燈泡發(fā)亮。夜晚，電路的駐機(jī)體話筒只要檢測到有碎發(fā)聲響，就會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮為行人照明，過幾十秒后又自動(dòng)熄滅。本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對我來說具有非常大的挑戰(zhàn)，它將我所學(xué)到的知識應(yīng)用到了實(shí)踐，使我在設(shè)計(jì)實(shí)踐中獲得了新知。學(xué)習(xí)了兩年的理論知識和實(shí)踐操作，我不僅僅得到的是課本上的知識，更重要的是我通過自己的獨(dú)立動(dòng)手和老師同學(xué)的耐心指導(dǎo)，使我學(xué)會(huì)了分析電路、設(shè)計(jì)電路的本領(lǐng)以與計(jì)算機(jī)輔助作圖等。在此設(shè)計(jì)中利用到了三極管的放大 、光

43、敏效應(yīng)，特別是讓我溫習(xí)了可控硅的知識與應(yīng)用， 讓我進(jìn)一步鞏固和掌握前面所學(xué)的基礎(chǔ)知識，加深了對模擬電路、數(shù)字電路的理解，對元器件的使用更加深刻明了。本次的設(shè)計(jì)我基本上完成了聲控開關(guān)安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、安裝方便、使用壽命長的要求。我為我能把所學(xué)的知識利用起來服務(wù)于我們生活而感到自豪。但設(shè)計(jì)剛開始時(shí)我還不知從何下手，后來經(jīng)過廣泛查閱資料和老師的指點(diǎn)后就明朗了許多。我們無論是生活還是學(xué)習(xí)都離不開外界的力量，當(dāng)然也要有自己的努力，老師說：“做得好不好是另外一回事，但是要自己動(dòng)手去做，認(rèn)真思考這種過程才是人生中最充實(shí)的、最美好的”。我自知這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)有很多的不足，做得比較多效果卻不是很好，很多東西平時(shí)學(xué)得也不透徹，我覺得這次畢業(yè)設(shè)計(jì)