即拍亮延時(shí)小夜燈

1、課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)名稱： 模擬電路課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目： 即拍亮延時(shí)小夜燈 學(xué) 院 名 稱： 專業(yè)： 通信工程 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 評(píng)分： 教師： 2015年 5 月 12 日 模擬電路 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20 14 20 15 學(xué)年 第 2學(xué)期第 7 周 9 周題目即拍亮延時(shí)小夜燈內(nèi)容及要求 聲控； 延時(shí)點(diǎn)亮小夜燈注：可使用實(shí)驗(yàn)室電源。進(jìn)度安排第1周周一至第1周周五：查資料，完成原理圖設(shè)計(jì)及仿真；第2周周一至第2周周五：完成系統(tǒng)的制作、調(diào)試；第3周：制作結(jié)果檢查，撰寫報(bào)告。學(xué)生姓名： 指導(dǎo)時(shí)間： 第7-9周指導(dǎo)地點(diǎn)： 綜合樓中 506室任務(wù)下達(dá)2014 年 4 月 13 日任務(wù)完成20

2、14 年 4 月 30日考核方式1.評(píng)閱 2.答辯 3.實(shí)際操作 4.其它指導(dǎo)教師系（部）主任注：1、此表一組一表二份，課程設(shè)計(jì)小組組長(zhǎng)一份；任課教師授課時(shí)自帶一份備查。2、課程設(shè)計(jì)結(jié)束后與“課程設(shè)計(jì)小結(jié)”、“學(xué)生成績(jī)單”一并交院教務(wù)存檔。摘要聲控延時(shí)燈在日常生活中具有廣泛應(yīng)用，主要用于公共照明，在節(jié)能減排方面有重要的作用。對(duì)于通信專業(yè)的大學(xué)生來說，弄清楚其中的原理對(duì)以后的學(xué)習(xí)生活具有積極作用。在設(shè)計(jì)過程中，最初的設(shè)計(jì)方案，查找資料，選擇兩套方案，最后經(jīng)過比較確定一套。經(jīng)過仿真，焊接，調(diào)試。到最后成功使小燈能夠聲控并延時(shí)。電路通過3V干電池供電，用電容延時(shí)，當(dāng)聲音信號(hào)達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，電路傳遞信

3、號(hào)使發(fā)光二極管將會(huì)亮，延時(shí)一段時(shí)間后熄滅。關(guān)鍵字：聲控 延時(shí) 小夜燈 - 1 -目錄前言 4第1章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇5 1.1 方案一5 1.2 方案二6 1.3 方案比較6第2章 系統(tǒng)組成及工作原理7 2.1 總體設(shè)計(jì)思路7 2.2 電路各模塊設(shè)計(jì)7 2.2.1 聲控電路7 2.2.2 延時(shí)電路8 2.3 參數(shù)設(shè)置8第3章 仿真9 3.1 仿真9第4章 電路的焊接與調(diào)試10 4.1 電路的安裝與焊接10 4.2 調(diào)試10小結(jié) 11參考文獻(xiàn) 12附錄一 13附錄二 15- 2 -前言自愛迪生發(fā)明電燈，電燈在人們?nèi)粘Ｉ钪袚碛袕V泛的應(yīng)用。可以說電燈是世界上最偉大的發(fā)明之一?？萍紟Ыo我們?cè)S多方便。

4、公共場(chǎng)所的照明設(shè)備越來越朝著人性化，智能化發(fā)展。而聲控?zé)魟t成本較低，安裝方便且性能良好。而本課題即拍亮聲控延時(shí)小夜燈，在日常生活中也擁有大量應(yīng)用，比如夜晚起床，比如樓梯過道的燈?，F(xiàn)在基本上每棟樓都有聲控延時(shí)燈，一是因?yàn)槁暱乜梢噪S需要開啟，節(jié)約用電。二是聲控?zé)舴奖闶褂?。擬采用方案如下：當(dāng)周圍環(huán)境有一定強(qiáng)度聲音信號(hào)時(shí)，聲波被壓電陶瓷片接收，并轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)，再利用三極管的開關(guān)特性和555定時(shí)器的延時(shí)，控制小燈點(diǎn)亮和熄滅。當(dāng)周圍環(huán)境有一定強(qiáng)度聲音信號(hào)時(shí)，咪頭MIC接收到音頻信號(hào)后，通過電容耦合給三極管基極，再利用三極管的開關(guān)特性控制小燈的亮滅，由于電容充放電需要一個(gè)過程，所以小燈會(huì)延時(shí)一段時(shí)間。

5、 第一章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇1.1方案一 圖1-1 方案一原理圖延時(shí)小夜燈的電路如圖1-1所示，它實(shí)際上是一個(gè)“聲控延時(shí)小燈”電路。壓電陶瓷片B與晶體三極管VT1，電阻R1，和電阻R2等組成了聲控脈沖觸發(fā)電路，時(shí)基集成電路IC與電阻R3，電容器C等組成了典型單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路，晶體三極管VT2，VT3和電阻R4，R5等組成了小電珠H的功率驅(qū)動(dòng)放大電路。整個(gè)電路的電源由干電池GB提供。 平時(shí)，由于晶體三極管VT1的偏流電阻R1取值較大，所以VT1趨于截止?fàn)顟B(tài)，其集電極輸出電壓高于1/2VDD=1.5V，與之相連的時(shí)基集成電路IC的低電位觸發(fā)端2腳處于高電平，單穩(wěn)態(tài)電路處于穩(wěn)態(tài)。電容器兩端通過IC的7，

6、1腳被IC內(nèi)部導(dǎo)通的三極管短路，IC的3腳輸出低電平，VT2，VT3均無偏流而截止，發(fā)光二極管不發(fā)光。 當(dāng)在有效距離范圍內(nèi)拍一下手掌時(shí)，突發(fā)的聲波被壓電陶瓷片B接收，并轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)，該信號(hào)的正半周經(jīng)VT1放大后，從其集電極輸出負(fù)脈沖，時(shí)基集成電路IC的2腳獲得瞬間低于1/2VDD=1.5V 的低電平觸發(fā)信號(hào),使IC組成的單穩(wěn)態(tài)電路受觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)(即延時(shí)狀態(tài)),IC的3腳輸出高電平,VT2獲得適合的偏流而導(dǎo)通,VT3進(jìn)入完全飽和導(dǎo)通狀態(tài),小電珠通電發(fā)出亮光，隨著IC的3腳變成高電平，IC內(nèi)部導(dǎo)通的三極管截止，解除對(duì)電容器C的短路，電池GB通過電阻R3向電容器C開始充電，當(dāng)C兩端的充電電壓

7、（即IC的高電位觸發(fā)端6腳電位）達(dá)到VDD=3V時(shí)，單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，IC內(nèi)部三極管重新導(dǎo)通，C通過IC的7，1腳放電并被再次短路，IC的3腳重新輸出低電平，導(dǎo)通到VT2，VT3失去偏流而截止，H斷電自動(dòng)熄滅。 電路中，發(fā)光二極管H每次延時(shí)點(diǎn)亮的時(shí)間長(zhǎng)短，取決于單穩(wěn)態(tài)電路中電阻器R3，電容器C的時(shí)間常數(shù)，具體可以通過公式：T=1.1R3C來估算。選擇R3和C的值，H延時(shí)點(diǎn)亮的時(shí)間約為1min。在晶體三極管VT1電流放大系數(shù)，R1電阻值確定的情況下，通過改變R2的電阻值，可調(diào)整靜態(tài)時(shí)IC的2腳電位高低，也就是說，通過適當(dāng)調(diào)整R2的電阻值，可以控制聲控靈敏度。1.2方案二 圖1-2 方案二原

8、理圖 R1為話筒MIC的偏置電阻，R2、R3使Q1處于臨界截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)話筒MIC接收到音頻信號(hào)后，通過C1耦合給Q1基極，在音頻信號(hào)的正半周加深Q1的導(dǎo)通，Q1導(dǎo)通，同時(shí)把Q2的基極電位拉低，Q2截止，對(duì)電路沒有多大影響；在音頻信號(hào)的負(fù)半周使Q1反偏壓截止，Q2導(dǎo)通，Q3也導(dǎo)通，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。由于電容C1充放電需要一個(gè)過程，所以發(fā)光二極管點(diǎn)亮后會(huì)延時(shí)一段時(shí)間。調(diào)整C1的大小可以改變點(diǎn)亮后延時(shí)熄滅的時(shí)間，容量小延時(shí)時(shí)間短，容量大，延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，可以在1微法到幾百微法選取。改變R2阻值的大小可以改變Q1臨界截止度，也就是改變靈敏度，阻值大，靈敏度高，反之則低。1.3方案比較 比較方案一和方案二，方

9、案一優(yōu)點(diǎn)是延時(shí)電路時(shí)間穩(wěn)定可調(diào)。缺點(diǎn)是電路焊接較復(fù)雜，且學(xué)校缺少必需的壓電陶瓷片F(xiàn)T-27。方案二優(yōu)點(diǎn)是焊接簡(jiǎn)單，所需元器件較少且學(xué)校庫(kù)房都有，缺點(diǎn)是不能準(zhǔn)確控制延時(shí)時(shí)間。最終選擇方案二。第二章 系統(tǒng)組成及工作原理2.1總體設(shè)計(jì)思路聲控延時(shí)燈又咪頭講聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳入電路。通過電容充放電時(shí)間達(dá)到延時(shí)效果。當(dāng)電容放電完畢后二極管熄滅。電源由兩節(jié)1.5V干電池供電?？傮w方框圖如下：電容放電延時(shí)三極管導(dǎo)通電容充電耦合咪頭接收音頻圖2-1 總方框圖2.2電路各模塊設(shè)計(jì)2.2.1聲控電路 聲控電路為聲音信號(hào)采集電路，利用咪頭將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸入電路中。R1為咪頭MIC的偏置電阻。圖2-1 聲控

10、電路2.2.2延時(shí)電路 音頻信號(hào)的負(fù)半周使Q1反偏壓截止，Q2導(dǎo)通，Q3也導(dǎo)通，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。通過電容的充放電特性是發(fā)光二極管延時(shí)。R2阻值的大小決定Q1臨界截止度，阻值大，靈敏度高。阻值越小，靈敏度越低。電容C1則控制小燈泡延時(shí)時(shí)間。電容越大，延時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)。圖2-2 延時(shí)電路2.3參數(shù)設(shè)置聲音通過咪頭MIC進(jìn)去電路。R1位MIC偏置電阻，根據(jù)查資料得R1為2K左右時(shí)，能使MIC放大信號(hào)最大化。三極管選用9014NPN小功率三極管，要求電流放大系數(shù)>200。R2，R3控制Q1三極管導(dǎo)通。R4，R5控制Q2，Q3反偏和導(dǎo)通。發(fā)光二極管正向電壓為1.6V2.1V,正向電流為20mA.電壓選

11、用兩節(jié)干電池串聯(lián)3V.第三章 仿真3.1仿真圖3-1 仿真實(shí)驗(yàn)圖 由于咪頭MIC為聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在仿真軟件Multisim中沒有該元器件。所以使用交流電壓源輸出1mV與1F電容串聯(lián)替代。9014采用2N2222ANPN三極管替代。將各元器件在仿真軟件中找到并連線。仿真結(jié)果顯示發(fā)光二極管受聲控且延時(shí)。結(jié)果為下圖。圖3-2 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖第四章 電路的焊接與調(diào)試4.1電路的安裝與焊接現(xiàn)在電路板上按照原理圖放上元件并根據(jù)位置大小適當(dāng)調(diào)整。焊接時(shí)先將元件固定在電路板上，再進(jìn)行元件之間的焊接。把元件焊接完整。注意烙鐵焊接時(shí)間接觸不易過長(zhǎng)。時(shí)間過長(zhǎng)容易因?yàn)闇囟冗^高損壞元件。注意不虛焊，使用錫絲拖錫完

12、成焊接。若軟件間阻擋不能拖錫，使用導(dǎo)線完成連接。4.2調(diào)試 電路焊接完成后，將電池接入電路。發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管不亮。使用萬用表檢查，最終發(fā)現(xiàn)為R2電阻拿錯(cuò)了，使用了一個(gè)200的電阻。經(jīng)過改正焊接后。小燈泡延時(shí)時(shí)間太短。將47F電容換成470F電容后，延時(shí)十五秒。小結(jié)經(jīng)過正確的焊接，調(diào)試。最終成功制作出聲控延遲小夜燈。拍手即亮，延時(shí)十五秒左右后熄滅，再拍手再亮。通過本次課程設(shè)計(jì)，通過合作設(shè)計(jì)電路，增加了將書本知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中的能力，增加了對(duì)學(xué)習(xí)的熱情。同時(shí)也學(xué)習(xí)了對(duì)仿真軟件Multisim的運(yùn)用。經(jīng)過3周緊張的時(shí)間。最終成功將延時(shí)小夜燈制作成功。當(dāng)然還有各種不足。設(shè)計(jì)要求中只有聲控延時(shí)。如果改進(jìn)可以增加光控效果。現(xiàn)在人們使用的都是含有光控設(shè)置的，節(jié)能減耗。 參考文獻(xiàn)【1】邱關(guān)源，電路（第5版） 【M】高等教育出版社，2006【2】華成英，模擬電子技術(shù)基本教程【M】清華大學(xué)出版社【3】郝紅安，555集成電路使用大全【M】上?？茖W(xué)普及出版社【4】楊欣等，電子設(shè)計(jì)從零開始（第2版）【M】清華大學(xué)出版社，2010【5】賈