聲光控電路的設(shè)計(jì)

題目：聲光控電路的設(shè)計(jì)學(xué)院：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：時(shí)間：2012-3-19——2012-5-13目錄：TOC\o"1-5"\h\z一：實(shí)訓(xùn)要求 2\o"CurrentDocument".設(shè)計(jì)題目： 3\o"CurrentDocument".設(shè)計(jì)目的： 3\o"CurrentDocument".設(shè)計(jì)任務(wù)： 3\o"CurrentDocument".設(shè)計(jì)思路： 3\o"CurrentDocument"：論文部分 4\o"CurrentDocument"概述： 4\o"CurrentDocument".Summary: 4\o"CurrentDocument".關(guān)鍵字 4\o"CurrentDocument".Thekeyword 5\o"CurrentDocument"軟件簡(jiǎn)介 5\o"CurrentDocument"Protel的簡(jiǎn)介 5\o"CurrentDocument"Protel99SE的劃分 6\o"CurrentDocument"Protel99SE的功能 6\o"CurrentDocument"4電路中用到的新元器件 6\o"CurrentDocument"駐極體麥克風(fēng) 6\o"CurrentDocument"組成及工作原理： 6..\o"CurrentDocument"駐極體話(huà)筒與電路的接法： 7.光敏電阻 8組成 8.\o"CurrentDocument"作用 8.\o"CurrentDocument"主要參數(shù)與特性 8..\o"CurrentDocument"51單片機(jī) 9\o"CurrentDocument"51單片機(jī)簡(jiǎn)介 9..\o"CurrentDocument"主要功能 10\o"CurrentDocument"5聲光控節(jié)能燈電路的組成 10\o"CurrentDocument"電源電路 10\o"CurrentDocument"繼電器驅(qū)動(dòng) 11\o"CurrentDocument"聲控電路 12\o"CurrentDocument"光控電路 14\o"CurrentDocument"單片機(jī)控制電路 15\o"CurrentDocument"原理總圖 15\o"CurrentDocument"6參數(shù)計(jì)算 16\o"CurrentDocument"電源電路 16\o"CurrentDocument"繼電器驅(qū)動(dòng)電路 17\o"CurrentDocument"聲控電路 17\o"CurrentDocument"控電路 18\o"CurrentDocument"8總結(jié)和展望 19\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 20附件實(shí)訓(xùn)要求1.設(shè)計(jì)題目：聲光控電路的設(shè)計(jì)2.設(shè)計(jì)目的：通過(guò)聲音和光線(xiàn)強(qiáng)度來(lái)達(dá)到電路開(kāi)關(guān)的自由控制，節(jié)約能量的同時(shí)節(jié)省了人力物力，方便人們?nèi)粘Ｉ睢?.設(shè)計(jì)任務(wù)：掌握protel軟件、了解設(shè)計(jì)一個(gè)電路的步驟更多與專(zhuān)業(yè)相關(guān)的知識(shí)、完成聲光控電路的設(shè)計(jì)的所有步驟，設(shè)計(jì)出完整的可以投入生產(chǎn)的電路。根據(jù)原理設(shè)計(jì)出相應(yīng)的電路圖，利用protel完成電路圖的設(shè)計(jì)和繪制，并生成網(wǎng)表，最后完成PCB布局布線(xiàn)4.設(shè)計(jì)思路：在選擇好主要器件包括駐極體麥克風(fēng)、光敏電阻、51單片機(jī)的基礎(chǔ)上通過(guò)更多器件的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)聲光控電路的功能。并利用protel軟件實(shí)現(xiàn)電路的繪制、布局布線(xiàn)、仿真等設(shè)計(jì)要求。二：論文部分1.概述：利用protel軟件對(duì)聲光控電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)和pcb版圖設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行仿真。在protel軟件中需完成的工作有：聲光控電路的繪制、電路的檢錯(cuò)糾錯(cuò)、生成網(wǎng)表、電路元器件封裝的填寫(xiě)和繪制、在導(dǎo)入pcb前的檢驗(yàn)、pcb板的設(shè)計(jì)、pcb版的布線(xiàn)、電路的仿真、導(dǎo)出pcb版圖和電路圖。在所設(shè)計(jì)的聲光控總電路分為以下五個(gè)模塊分別為：電源電路，光控電路，聲控電路，單片機(jī)控制電路，繼電器驅(qū)動(dòng)電路。而我們根據(jù)在電路的設(shè)計(jì)和protel中的實(shí)踐來(lái)實(shí)現(xiàn)聲光控電路的要求。利用的：。在利用51單片機(jī)是需導(dǎo)入事先設(shè)計(jì)好的編程程序。進(jìn)而幫助電路實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。Summary:UseoftheacousticprotelsoftwarecontrolcircuitdesignofdesignandPCBlayoutdesignandsimulation.Inthesoftwareofprotelworktofinishare:electriccircuit,drawthesoundofareviewofthecircuitfault,andtheformationofnetstable,errorcorrectioncircuitcomponentsencapsulatesthefillinanddrawintheload,theinspectionbeforePCB,PCBdesign,PCBversionofwiring,circuitsimulation,exportPCBlayoutandcircuitdiagram.Inthecontrolcircuitdesignsoundalwaysdividedintothefollowingfivemodulesfor:powersupplycircuit,controlcircuit,soniccircuits,single-chipmicrocomputercontrolcircuit,drivecircuitrelay.Andweinthecircuitdesignandaccordingtothepracticeofthesoundtorealizeprotelelectriccircuitrequirements.Themaincomponentsofabodyinamicrophone,photoconductiveresistance,51SCM.Intheuseof51SCMisneedtoimportdesignedgoodprogrammingprocedures.Thentohelpachievecircuitfunction.2.關(guān)鍵字protel軟件、pcb版圖設(shè)計(jì)、51單片機(jī)、駐極體麥克風(fēng)、光敏電阻ThekeywordProtelsoftware,PCBlayoutdesign,51SCM,inabodymicrophone,photoconductiveresistance軟件簡(jiǎn)介Protel的簡(jiǎn)介Protel99SE是Protel公司近幾年來(lái)致力于Windows平臺(tái)開(kāi)發(fā)的拳頭產(chǎn)品。它能實(shí)現(xiàn)電學(xué)概念設(shè)計(jì)到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗(yàn)證和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理。今天的Protel99SE軟件已不是單純的PCB(印刷電路板)設(shè)計(jì)工具，而是一個(gè)系統(tǒng)工具。它覆蓋了以PCB為核心的全部物理設(shè)計(jì)。新版本的Protel99SE軟件可以毫無(wú)障礙的打開(kāi)Orcad、Pads、Accel(PCAD)等知名EDA格式的設(shè)計(jì)文件，以便用戶(hù)順利過(guò)渡到新的EDA平臺(tái)。Protel99SEE是ProklTechnology公司開(kāi)發(fā)的基于Windows環(huán)境下的電路板設(shè)計(jì)軟件。該軟件功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，易學(xué)易用，仍然是大中專(zhuān)院校電學(xué)專(zhuān)業(yè)必學(xué)課程，同時(shí)也是業(yè)界人士首選的電路板設(shè)計(jì)工具。Protel99SE由兩大部分組成：電路原理圖設(shè)計(jì)(AdvancedSchematic)和多層印刷電路板設(shè)計(jì)(AdvancedPCB)。其中AdvancedSchematic由兩部分組成：電路圖編輯器(Schematic)和元件庫(kù)編輯器(SchematicLibrary)。雖然Protel99SE本身包含了龐大的元件庫(kù)，但在實(shí)際應(yīng)用中總會(huì)遇到找不到元件的情況，這時(shí)就需要根據(jù)元件資料自己動(dòng)手在元件庫(kù)中制作這個(gè)元件。還有一種情況是各種元件分散在各個(gè)公司的元件庫(kù)中，不便與使用，所以要把常用元件集中到一個(gè)元件庫(kù)中，這就要自己動(dòng)手制作，將經(jīng)常用到的元件復(fù)制到這個(gè)元件庫(kù)中，方便以后的使用。Protel99SE的劃分Protel99SE共分5個(gè)模塊，分別是原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)（包含信號(hào)完整性分析）、自動(dòng)布線(xiàn)器、原理圖混合信號(hào)仿真、PLD設(shè)計(jì)。Protel99SE的功能Protel99SE軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：（1）原理布圖（2）PCB自動(dòng)或人工布線(xiàn)（3）SPICE電路仿真革命性的特點(diǎn)：（1）互動(dòng)的電路仿真用戶(hù)甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。（2）仿真處理器及其外圍電路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型4電路中用到的新元器件駐極體麥克風(fēng)組成及工作原理：駐極體麥克風(fēng)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(guò)高壓電場(chǎng)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(kāi)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(chǎng)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變化的交變電壓。駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為幾十pF。因而它的輸出阻抗值很高(Xc=1/2~tfc),約幾十兆歐以上。這樣高的阻抗是不能直接與音頻放大器相匹配的。所以在話(huà)筒內(nèi)接入一只結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體三極管來(lái)進(jìn)行阻抗變換。場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)是輸入阻抗極高、噪聲系數(shù)低。普通場(chǎng)效應(yīng)管有源極(S)、柵極(G)和漏極(口)三個(gè)極。這里使用的是在內(nèi)部源極和柵極間再?gòu)?fù)合一只二極管的專(zhuān)用場(chǎng)效應(yīng)管。接二極管的目的是在場(chǎng)效應(yīng)管受強(qiáng)信號(hào)沖擊時(shí)起保護(hù)作用。場(chǎng)效應(yīng)管的柵極接金屬極板。這樣，駐極體話(huà)筒的輸出線(xiàn)便有三根。即源極S,一般用藍(lán)色塑線(xiàn)，漏極D,一般用紅色塑料線(xiàn)和連接金屬外殼的編織屏蔽線(xiàn)。駐極體話(huà)筒與電路的接法：駐極體話(huà)筒與電路的接法有兩種：源極輸出與漏極輸出。源極輸出類(lèi)似晶體三極管的射極輸出。需用三根引出線(xiàn)。漏極D接電源正極。源極S與地之間接一電阻Rs來(lái)提供源極電壓，信號(hào)由源極經(jīng)電容C輸出。編織線(xiàn)接地起屏蔽作用。源極輸出的輸出阻抗小于2k,電路比較穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)范圍大。但輸出信號(hào)比漏極輸出小。漏極輸出類(lèi)似晶體三極管的共發(fā)射極放入。只需兩根引出線(xiàn)。漏極D與電源正極間接一漏極電阻RD,信號(hào)由漏極D經(jīng)電容C輸出。源極S與編織線(xiàn)一起接地。漏極輸出有電壓增益，因而話(huà)筒靈敏度比源極輸出時(shí)要高，但電路動(dòng)態(tài)范圍略小。Rs和RD的大小要根據(jù)電源電壓大小來(lái)決定。一般可在2.2?5.1k間選用。例如電源電壓為6V時(shí)，Rs為4.7k,RD為2。2k。圖3輸出電路中，若電源為正極接地時(shí)，只須將D、S對(duì)換一下，仍可成為源、漏極輸出。一聲控電路前置放大級(jí)中駐極體話(huà)筒的源極輸出和漏極輸出的兩種不同的接法,最后要說(shuō)明一點(diǎn),不管是源極輸出或漏極輸出,駐極體話(huà)筒必須提供直流電壓才能工作,因?yàn)樗鼉?nèi)部裝有場(chǎng)效應(yīng)管。光敏電阻組成光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。作用光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線(xiàn)（可見(jiàn)光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá)1~10M歐，在強(qiáng)光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì)可見(jiàn)光（0.4~0.76）^m的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，都用白熾燈泡（小電珠）光線(xiàn)或自然光線(xiàn)作控制光源，使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。主要參數(shù)與特性根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器：對(duì)紫外線(xiàn)較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測(cè)紫外線(xiàn)。紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測(cè)、非接觸測(cè)量、人體病變探測(cè)、紅外光譜，紅外通信等國(guó)防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。光敏電阻的主要參數(shù)是：光電流、亮電阻。（2）暗電流、暗電阻。光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒(méi)有光照射的時(shí)候，流過(guò)的電流稱(chēng)為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱(chēng)為暗電阻，常用“0LX”表示。3）靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時(shí)的電阻值（暗電阻）與受光照射時(shí)的電阻值（亮電阻）的相對(duì)變化值。（4）光譜響應(yīng)。光譜響應(yīng)又稱(chēng)光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長(zhǎng)的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長(zhǎng)下的靈敏度畫(huà)成曲線(xiàn)，就可以得到光譜響應(yīng)的曲線(xiàn)。（5）光照特性。光照特性指光敏電阻輸出的電信號(hào)隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線(xiàn)可以看出，隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開(kāi)始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線(xiàn)性。（6）伏安特性曲線(xiàn)。伏安特性曲線(xiàn)用來(lái)描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對(duì)于光敏器件來(lái)說(shuō)，其光電流隨外加電壓的增大而增大。（7）溫度系數(shù)。光敏電阻的光電效應(yīng)受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。（8）額定功率。額定功率是指光敏電阻用于某種線(xiàn)路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時(shí)，其消耗的功率就降低。4.3 51單片機(jī)51單片機(jī)簡(jiǎn)介51單片機(jī)是對(duì)目前所有兼容^&8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱(chēng)。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8031單片機(jī)。后來(lái)隨著FlashRom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機(jī)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，成為目前應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號(hào)是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。目前很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，在目前乃至今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。51單片機(jī)即是基礎(chǔ)入門(mén)的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。當(dāng)前常用的51系列單片機(jī)主要產(chǎn)品有：Intel的:80C31、80C51、87C51,80C32、80C52、87C52等;ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等；Philips、華邦、Dallas、Siemens（Infineon）等公司的許多產(chǎn)品目前，國(guó)產(chǎn)宏晶STC單片機(jī)以其低功耗、廉價(jià)、穩(wěn)定性能，占據(jù)著國(guó)內(nèi)51單片機(jī)較大市場(chǎng)。4.3.2主要功能8位CPU-4kbytes程序存儲(chǔ)器(ROM)(52為8K)256bytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)(52有384bytes的RAM)32條I/O口線(xiàn)?111條指令，大部分為單字節(jié)指令21個(gè)專(zhuān)用寄存器2個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器?5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)(52有6個(gè))一個(gè)全雙工串行通信口外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kB外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為64kB邏輯操作位尋址功能?雙列直插40PinDIP封裝單一+5V電源供電CPU：由運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器；RAM：用以存放可以讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)；ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格；I/O口：四個(gè)8位并行I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出；T/C：兩個(gè)定時(shí)/記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式；五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個(gè)全雙工UART(通用異步接收發(fā)送器)的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高振蕩頻率為12M。5聲光控節(jié)能燈電路的組成下面將總電路分為以下五個(gè)模塊：電源電路，光控電路，聲控電路，單片機(jī)控制電路，繼電器驅(qū)動(dòng)電路。電源電路本課程設(shè)計(jì)使用的是±12V雙電源和+5V單電源的兩級(jí)電路。如圖所示：2圖3.1直流電源電路電源電路由變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓四部分構(gòu)成。電源電路由變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓四部分構(gòu)成。變壓電路由普通的電源變壓器組成，將220V的交流電轉(zhuǎn)換成低壓交流電；整流電路由一個(gè)橋式整流組成，將低壓交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流電；濾波電路由濾波電容C1構(gòu)成，濾除交流成分，增加直流成分；穩(wěn)壓電路主要由7912集成穩(wěn)壓器，輸入端和輸出端電容C3構(gòu)成，集成穩(wěn)壓器利用負(fù)反饋進(jìn)一步穩(wěn)定經(jīng)過(guò)濾波后的電壓，輸出端電容用以改善負(fù)載的瞬態(tài)效應(yīng)，消除電路的高頻噪聲，同時(shí)具有消振的作用；繼電器驅(qū)動(dòng)將開(kāi)關(guān)電路的負(fù)載改為繼電器，即變成繼電器驅(qū)動(dòng)電路。如圖所示：圖3.5繼電器驅(qū)動(dòng)及照明電路運(yùn)放同相輸入端與單片機(jī)P1.7口相連，電壓跟隨器將微弱的單片機(jī)I0口輸出電流放大，提高帶負(fù)載能力，使電流能夠驅(qū)動(dòng)三極管，但為防止電流過(guò)大燒壞三極管，因此加上限流電阻R13,從而通過(guò)三極管的開(kāi)關(guān)作用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器。當(dāng)開(kāi)關(guān)的負(fù)載為電動(dòng)機(jī)或者繼電器等感性負(fù)載時(shí)，在截?cái)嗔鬟^(guò)負(fù)載的電流時(shí)（晶體管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)時(shí)），會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（楞次定律）。這時(shí)產(chǎn)生的電壓非常大。當(dāng)這種電壓超過(guò)晶體管的VCBOVEO時(shí)，晶體管將會(huì)被擊穿。因此給繼電器并上一個(gè)二極管，將集電極的電位鉗制在（VCC+0.5）V左右，防止三極管被擊穿。聲控電路光控電路由拾音電路，兩級(jí)放大電路和遲滯比較器構(gòu)成，如圖所示：

拾音電路將聲音轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號(hào)。然后，微弱的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大成伏級(jí)的電壓，電壓通過(guò)遲滯比較器轉(zhuǎn)變成單片機(jī)識(shí)別的方波信號(hào),經(jīng)過(guò)雙向穩(wěn)壓管變成±5V的方波，然后傳給單片機(jī)的外部中斷P3.4口。拾音電路由小型麥克和限流電阻組成，自制5V電源向其提供驅(qū)動(dòng)電流；兩級(jí)放大電路由兩級(jí)共射單管放大組成，前級(jí)是NPN管，后級(jí)是PNP管；遲滯比較器的正向閾值電壓為：V

thRV

thR+R+R—io H jR+R11 1212VREF+—R0—V

R+Rz11 12負(fù)向閾值電壓為：V

thRV

thR+R+R-^0 11 12R+R11 12VREF—R10-VR+Rz11 12由圖而知，Vref=0V，故:RV二——10—V

th+ R+Rz11 12RV=———10—Vth_ R+RZ11 12（式3.2）可以通過(guò)閾值電壓的設(shè)置來(lái)消除兩級(jí)放大的噪聲，防止噪聲對(duì)產(chǎn)生方波信號(hào)的干擾，從而消除噪聲對(duì)單片機(jī)的干擾，增強(qiáng)對(duì)有用信號(hào)的識(shí)別。電阻力=200+非常大，延長(zhǎng)電容放電時(shí)間。5.4光控電路由光敏電阻，滑動(dòng)變阻器，電阻，NPN三極管及運(yùn)算放大器LM358組成，如下圖所示：當(dāng)光敏電阻受光照時(shí)，電阻減小，運(yùn)放同向輸入端為低電平；當(dāng)光照較弱時(shí)，電阻增加，運(yùn)放同向輸入端為高電平。光控電路的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓跟隨器后，將比較微弱的電流信號(hào)放大到單片機(jī)能夠識(shí)別的電流，然后由運(yùn)放輸出端將放大后的信號(hào)傳給單片機(jī)的P1.6口。電路圖中的集電極電阻R16作為限流電阻，保護(hù)三極管；調(diào)節(jié)變阻器R15能夠改變基極電流,；，從而控制發(fā)射結(jié)和集電極電流，進(jìn)而控制整個(gè)光控電路對(duì)光信號(hào)的靈敏度。

5.5單片機(jī)控制電路單片機(jī)最小系統(tǒng)如下圖所示：DIODEP1.6?P1.7P1.0VCCDIODEP1.6?P1.7P1.0VCCP1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.7P0.6RESETP0J.P3.0EAP3.1ALKP3.2PSENP3.3P2.0P3.4P2.1P3.5P2.2P3.6P2.3P3.7P2.4XTAL2P2.5XTAL1P2.6VSSP2.7圖3.4單片機(jī)最小系統(tǒng)P1.6作為光控信號(hào)的輸入口，P3.4是聲控信號(hào)的輸入端，P1.7是作為輸出端，與繼電器驅(qū)動(dòng)電路相連。由于沒(méi)有外部ROM,所以EA與外部電源相接，置高平，直接讀取內(nèi)部ROM本次課設(shè)通過(guò)單片機(jī)來(lái)完成延時(shí)電路和與電路的功能。5.6原理總圖原理圖如下所示：1艇很計(jì)Nk冰 我h|EkcrH_EM劭eiwNETK@iLlD2JLiD| M/.PtU PCD1-PCD：rcaUDlJL￡|■K-32DrJGMI*無(wú)舸?F門(mén)■'-il-KMUeIL..iLOJaMw 1 71m胡卜交修口 <..*■■'::7圖3.6原理總圖由圖可知，聲光控節(jié)能燈電路聲控電路（由聲音拾取電路、放大電路、滯回比較器構(gòu)成），光控電路（電壓跟隨器），單片機(jī)控制電路（由延時(shí)電路和邏輯與電路構(gòu)成），繼電器驅(qū)動(dòng)電路及電源電路等部分組成。其中聲控電路和光控電路是整個(gè)電路的核心部分，作用是將MIC輸出的微弱聲音信號(hào)進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)。最后通過(guò)單片機(jī)的比較輸出來(lái)控制繼電器的導(dǎo)通，進(jìn)而控制燈的亮滅。6參數(shù)計(jì)算電源電路由于集成穩(wěn)壓器輸出端為±12V則輸入端至少為12v，因此選擇220V轉(zhuǎn)2V的變壓器和7912的集成穩(wěn)壓管。因?yàn)楸敬坞娐返碾娏鞫紴楹涟布?jí)別的，選擇最大輸出電流為1A的集成穩(wěn)壓管，能完全達(dá)到電路要求。濾波電容一般越大越好，一般選取2200u或1000u，在這里選擇1000u的電容；輸出端電容一般取一大一小，選取0.1u和100u的電容。

繼電器驅(qū)動(dòng)電路單片機(jī)高電平時(shí)輸出拉電流，大概是0.08-0.16mA,表明52的輸出能力很弱，因此需要加驅(qū)動(dòng)，本次采用UA741構(gòu)成電壓跟隨器，提高帶負(fù)載的能力。繼電器選擇5V電壓供電，觸點(diǎn)電流為1A，吸合電流電流設(shè)為50mA，將基極電流控制在0.5mA，故選擇三極管的P=100，基極電流所以三極管的集電極電流（負(fù)載電流）的額點(diǎn)值要大于50mA，三極管的集電極-發(fā)射極和集電極-基極間的最大額定值Vcbo上。要大于5V，即，cN50mA，B=100，VcboN5V%o之5V「極管9013完全滿(mǎn)足要求，參數(shù)為集電極-基極擊穿電壓Vcbo為30V，集電極-發(fā)射極擊穿電壓Vceo為25V，集電極電流為500mA，基極電流為50mA，放大倍數(shù)滿(mǎn)足要求。單片機(jī)P1.7輸出信號(hào)為5V高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通。繼電器驅(qū)動(dòng)電路的輸入端為5V，由圖可知，以5V減去基極與發(fā)射極的結(jié)電壓0.7V，得到限流電阻上的分壓為4.3V，然后代入R=U/I公式，4.3V/0.5mA=8.6K。所以使用8.6K的限流電阻就可以了。但8.6K不在四環(huán)電阻的系列值里，可以使用8.2K代替。此外，UA741的最大輸出電流為40mA，完全可以滿(mǎn)足基極電流的輸出；繼電器在三極管斷開(kāi)的瞬間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)很大，一般為一百伏或幾百伏，因此選擇反向電壓達(dá)1000V的1N4007，能夠達(dá)到要求。聲控電路駐極體話(huà)筒將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其大小為幾毫伏，話(huà)筒使用5V電源驅(qū)動(dòng)，電阻R2為限流電阻。電阻太大，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電流太?。浑娮杼?，導(dǎo)致電流太大，故設(shè)定電阻為2K。兩級(jí)直接耦合放大電路放大倍數(shù)Av=AAVA而V1A而V1P(R//R)

r；(1+0)R

be1 1e(rbe1=200+d+P1)2Pe1（Rl為二級(jí)的輸入電阻）；A=--02A=--02、、(r=200+(1+P)26mv)\o"CurrentDocument"V2 r+(1+P)Rbe2 2Ibe 2e e22 2（式4.2）A-2000I

設(shè)定V ，C1A-2000I

設(shè)定V ，C1=V-R(R+R)VB3- 3 6CC,R-150K,R-30KI-1mAC2 ，I=3mA0=0=100B2 ， 1 2取r=0.83V,則R6汽=5,又因基極電流比較小，故取R=R=(V—VRL1e1rbe1二rbe27Bbe)[e=130，取R7-100；-200+(1+0)26mV'-200+(1+0)26mV：I2 7E=1.5K；2 2=2.8K在輸入交流信號(hào)時(shí)，電容接通，電阻被短接，此時(shí)Re2-0；代入（式4.2）R'R'-7100K（R'-R//R,R'-R//R）R-5K R'得： L1 L2 L1 L1 C1 L2 L2 C2 ，而取 C1 ，則 L1=1K，Rl2=7.1K，取Rc2-15K。三極管采用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)的9013與9012完全滿(mǎn)足要求。將其代入電路算得AV=2092，仿真為700倍左右，經(jīng)檢驗(yàn)實(shí)際放大倍數(shù)為500左右；因此設(shè)計(jì)遲滯比較器時(shí)，采用實(shí)際值。由于兩級(jí)放大電路存在噪聲，經(jīng)測(cè)量大約為5mV左右，需要加遲滯比較器，設(shè)置合適的閾值電壓，將此段噪聲濾掉。而經(jīng)測(cè)量聲音信號(hào)經(jīng)兩級(jí)放大后為0.5V左右，因此將閾值電壓設(shè)為±0.25V,V^=0V，V=±5V。因此，在遲滯比較器的輸出端加上±5V的穩(wěn)壓管，并加上限流電阻R16，取1K。設(shè)電阻R10=10K,由式3.2得：則電阻R11=200K，滑動(dòng)變阻器設(shè)為150K，根據(jù)外面聲音信號(hào)的大小來(lái)調(diào)節(jié)閾值電壓的值。光控電路將基極電流設(shè)為0.1mA，當(dāng)有光照射時(shí)，R16-（Vcc~Vce"b,R16=50K,與光敏電阻此時(shí)的阻值（約為1K到10K）相比,光敏電阻可以忽略。選擇100K的滑動(dòng)變阻器來(lái)替代50K，讓基極電流可調(diào)，從而控制射級(jí)電流和控制光控電路的靈敏度。集電極電阻為限流電阻，取值為22K。

7調(diào)試與小結(jié)本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了許多問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)調(diào)試解決。在導(dǎo)入pcb的過(guò)程中節(jié)點(diǎn)的連線(xiàn)和元器件的封裝型號(hào)等問(wèn)題都給我們帶來(lái)了很大的麻煩。在pcb的布局布線(xiàn)過(guò)程中器件的位置以及連線(xiàn)的繞行方向都使我們不得不多次返工制作。繼電器驅(qū)動(dòng)部分如果不加負(fù)載時(shí)，單片機(jī)的輸出電壓為標(biāo)準(zhǔn)的方波，但在輸出端（PL7）加了繼電器驅(qū)動(dòng)時(shí)，不能帶動(dòng)負(fù)載。因此，后來(lái)加上了電壓跟隨器來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載。在光控部分也出現(xiàn)了同樣的問(wèn)題，都加上了電壓跟隨。光控部分：經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大的聲音信號(hào)，開(kāi)始是直接經(jīng)過(guò)過(guò)零比較器轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ǎ捎趦杉?jí)放大存在很大的噪聲，導(dǎo)致輸出端是一條直線(xiàn)，沒(méi)有方