聲控光控延時開關課程設計

1、聲控光控延時開光的設計引言近年來，城市居民住宅越來越趨向高層化。高層建筑的一個不可忽略的問題是樓道等公用部分的照明問題。樓道照明燈如果能做到隨手關燈，將是一個極大的能源消耗，以一棟六單元十二層樓房為例：每層安裝一只15瓦的燈泡，就是72只燈泡，每小時耗電1.08度。如果這些燈徹夜通明，一晚耗電10多度，一年就是4000多度。一般住戶在開燈后往往忘了或不愿意再費事去專門關燈。感應式樓道照明開關是解決這個問題的一種簡單方法。它可以在開燈后一定時間內(nèi)自動熄滅。在白天，即使有人走過，樓道等也不會亮，可以達到節(jié)能的目的。聲光雙控延時開關體積小，外形美光，制作容易，且節(jié)能環(huán)保，是當今世界的主潮流。由于今年

2、我國的照明器材行業(yè)的迅速崛起，中國已經(jīng)成為電光源產(chǎn)品的主要輸出國之一。隨著全球經(jīng)濟一體化，發(fā)達國家產(chǎn)業(yè)調(diào)整的步伐進一步加快，一般照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)大量向發(fā)展中國家轉移，而中國又是一個比較適合的國家，一是中國具備生產(chǎn)這些產(chǎn)品的條件，而是勞動力成本比較低，從而使中國逐步成為照明電器產(chǎn)品出口大國。展望未來的國內(nèi)市場，需求仍會呈逐年增長趨勢。因此我設計一個聲光雙控延時開關來解決此浪費問題。夜晚，行人經(jīng)過樓道出入口時，照明燈點亮25s后熄滅；白天，照明燈自動停止工作。第1章 設計流程此設計是為了實現(xiàn)聲控光控延時開關的功能。在白天時無論是否有聲音，小燈都不能被點亮，即白天時不需要光照，在夜晚當有聲音產(chǎn)生時，

3、小燈被點亮，且在聲音消失后，小燈能夠維持一段時間亮度，即在夜晚有人經(jīng)過的時候，燈被點亮，并有足夠的時間讓人通過。所設計的電路分為五個模塊：電源模塊，信號收集模塊，信號處理模塊，延時模塊和被控制模塊。(模塊圖如1.1)電源模塊為整個電路提供穩(wěn)定的直流電源，使驅動三極管，芯片tc4081bp和小燈。信號收集模塊分為聲音信號收集模塊和光信號收集模塊。聲音信號收集模塊將聲音信號轉變?yōu)橐纛l電信號從而能夠輸入電路，起到控制開關的作用。光信號收集模塊將光強度的改變轉變?yōu)殡妷旱母淖儯c聲音信號一起控制芯片的輸入。信號處理模塊即是芯片tc4081bp對聲音，光信號導致的電信號的改變進行處理，從而驅動被控制電路，

4、并作用于延時模塊。延時模塊是在信號處理模塊的作用下工作，起到延時的作用。被控制模塊在信號處理模塊及延時模塊的共同作用下工作，達到設計的目的。檢音bm感光電阻rg放大vt控制門d1延時r8,c3二級整形d3,d4繼電器t燈泡整形d2圖1-1 實物圖第2章 電源模塊這一章詳細介紹電源模塊的電路設計，電路中各個器件參數(shù)確定的相關分析，其工作原理及其他類似的設計。為整個電路提供5v、12v的直流電源，是電路的動力來源。2.1 電源電路的設計電源電路采用降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓的組合電路，將220v的交流電壓變?yōu)?v和12v的直流電壓。模塊圖如圖2.1電源變壓器整流電路 濾波電路 穩(wěn)壓電路降壓過程是將22

5、0v單相交流電壓直接輸入有一定匝數(shù)比的變壓器，得到降壓后的電壓。然后將變壓器副邊的交流電壓通過單相橋式整流電路，得到脈動系數(shù)較大的直流電壓。為了減小電壓的脈動，將經(jīng)過整流橋整流后的直流電壓通入由濾波電容構成的濾波電路，使輸出較為平滑的電壓。要得到穩(wěn)定的直流電源需將濾波后的電壓輸入穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路有電阻個穩(wěn)壓二極管構成，利用二極管的穩(wěn)壓特性，使得到不受電網(wǎng)電壓波動和負載電阻變化影響的穩(wěn)定性較高的直流電壓。2.2 電源電路的工作原理及相關參數(shù)的分析電源電路原理圖：圖2-2為了得到5v和12v的直流電源，將220v頻率為50的單項正弦波交流電輸入變壓器，其原邊與副邊的比為，經(jīng)過變壓器得到=12.5

6、v （2.2.1）得到=15交流電通入單項橋式整流電路經(jīng)過全波整流得到平均值為=0.9的直流電壓，其脈沖系數(shù)很大。單相橋式電路中的整流橋的二極管選用in4007。然后將的直流電壓通入濾波進行濾波，可以得到平均值為=1.2=18v的直流電壓。濾波電路中的電容為，與并聯(lián)的負載為，的取值滿足 =（35） (2.2.2)得到=（35）理想情況下可將交流分量全部濾掉，使輸出電壓僅為直流電壓，然而，由于濾波電路為無源電路，所以接入負載后必會影響其濾波效果，要得到穩(wěn)定的直流電源需將濾波后的電壓輸入穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路中的穩(wěn)壓管dz1選用穩(wěn)壓值為12v的穩(wěn)壓二極管，其型號為2cw19;dz2選用穩(wěn)壓值為5v的穩(wěn)

7、壓器二極管，其型號為2cw12經(jīng)過查閱電子元器件的手冊，dz2的最小工作電流為=10ma最打工作電流為=45ma內(nèi)阻為50。r2和dz2對dz1的電壓進行分壓，dz2上電壓為，則上的電壓為 (2.2.3) (2.2.4) (2.2.5) 則得到的阻值范圍為 （2.2.6）所以155.6700，所以去=500查閱手冊得到穩(wěn)壓管的最小工作電流為=5ma，最大工作電流為=17ma，內(nèi)阻為35.所以 （2.2.7） （2.2.8） （2.2.9） (2.2.10) (2.2.11) (2.2.12)所以120222, 所以取=200根據(jù)電路圖得到 (2.2.13)因此得到0.9uf1.5uf，取=1u

8、f2.3 電源電路的其他設計此電源電路還有其他方式的設計。如圖2-3圖2-3由于該電路所要求的電壓值可以在一定的范圍內(nèi)波動，可以將220v交流電源通過整流橋后用兩個阻值較大的電阻r1、r2進行分壓，并用電容c在電阻r2上并聯(lián)，對r2的電壓進行濾波，最后在電容c形成上正下負的直流電壓。r1、r2的取值應該較大，使得電路上的電流較小，其中r2上的電壓值要考慮與r2并聯(lián)的負載大小，在此次電路設計中，后面連接的被控制電路、芯片、聲控、光控電路上的電阻連接起來大約為20k，所以取r2為20k，r1為150k,則r2上分得的電壓為u=0.9×220(r2rl) (r2rl+r1) （2.3） 第

9、3章 信號收集模塊3.1. 光信號收集電路3.1.1光信號收集電路的設計對于光信號的設計，我們要求在白天與晚上r5與rg間的電壓輸出有很大的反差，在白天要求輸出低電平，而在晚上要求輸出高電平，所以必須要用光敏電阻rg。將光敏電阻rg與r5串聯(lián)起來，所構成的電路圖如下：圖 3-13.1.2 光信號電路的工作原理 圖 3-2表3-1 光敏電阻型號最大電壓（vdc）最大功耗（mw）環(huán)境溫度光譜峰值(nm)亮電阻（k）暗電阻（m）mj20516250500-30+7056051 在白天光較強時，光敏電阻rg的阻值較低（約為1.2k），在r5與光敏電阻的兩端加有12v的電壓，在白天我們要求此端輸出低電平

10、，則不管聲控部分輸出的是高電平或低電平，芯片tc4081bp最終都輸出低電平，則使得控制電路的三極管不導通，繼電器上無電流，由繼電器的工作原理可知燈泡不亮。所以r5的阻值要遠大于1.2k，近似使得r5短路。在晚上光線較暗時，光敏電阻rg的阻值變大（最大約為50m），r5、rg串聯(lián)對12v電壓分壓，在晚上我們要求此端輸出高電平，若此時有聲音即聲控部分輸出高電平，則芯片tc4081bp最終輸出高電平，使得控制電路的三極管導通，繼電器上有電流，由繼電器的工作原理可知燈泡亮。若無聲音，則聲控部分輸出低電平芯片tc4081bp最終輸出高電平，燈泡不亮。所以r5的阻值要遠小于50m，這樣晚上可認為電壓全分

11、與r5，rg短路。即控制燈泡在晚上無聲時不亮。3.1.3 光信號電路相關參數(shù)的分析 通過對光電路的工作原理分析我們要求r5阻值要遠大于1.2k，同時又要遠小于50m。 再由串聯(lián)分壓公式可知 ( r5+rg)*i=vcc (3.1) 所以 r5=vcc/irg由于在白天rg 約為1.2k，晚上rg約為50m，vcc=12v我們綜合各種因素最終選擇r5為1m。3.2 聲音信號收集電路3.2.1 聲音信號收集電路的設計 圖3-1 仿真聲控部分原理圖 顧名思義，聲光控延時開關就是用聲音來控制開關的“開啟"，若干分鐘后延時開關“自動關閉"。因此，整個電路整個電路的功能就是將聲音信號處

12、理后，變?yōu)殡娮娱_關的開動作。明確了電路的信號流程方向后，即可依據(jù)主要元器件將電路劃分為若干個單元。仿真電路原理如圖1所示。在仿真當中，由于仿真軟件的不熟，聲音輸入部分我們用開關代替，同樣電容c2具有通交流阻直流的作用，由于聲音輸入相當于一個正弦信號輸入。所以在仿真中，我們把麥克風用導線代替，電容也用開關代替。當外界有聲音發(fā)出時，開關閉合，可使三極管vt瞬間截止，集成電路a的2腳便通過電阻器r4連接12v電壓正極，又因a的一腳在晚上也是高電壓，便相繼使a的3腳輸出低電壓，5腳和6腳也為低電壓，4腳則輸出高電壓。該電壓經(jīng)二極管vd1正偏導通，向電容器c2充電，又使a的8腳和9腳為高電壓，繼續(xù)控制a

13、的10腳輸出低電壓，12腳和13腳為低電壓，11腳輸出高電壓。使三極管導通，便使繼電器工作，開關閉合，從而驅動燈泡h放光。注：在仿真中燈泡我們用的是發(fā)光二極管（led）。 當外界沒有聲音發(fā)出時，開關斷開，三極管輸入到集成電路a的2腳一個低電平。又因a的一腳在晚上也是高電壓，便相繼使a的3腳輸出高電壓，5腳和6腳也為高電壓，4腳則輸出低電壓。該電壓經(jīng)二極管vd1正偏導通，又使a的8腳和9腳為低電壓，繼續(xù)控制a的10腳輸出高電壓，12腳和13腳為高電壓，11腳輸出低電壓。三極管不工作，繼電器無法產(chǎn)生電流，繼而無法導通開關，從而燈泡h不亮。第4章 信號處理模塊4、1 芯片tc4081bp的介紹tc4

14、081bp是一種將四個基本二輸入與非門電路集合在一起制成的集成電路，因此稱為二輸入四與非門集成電路。利用該集成電路既可以設計放大器，也可以設計振蕩器，還可以設計控制開關，因此被廣泛應用于各種電子設備中。另外，tc4081bp內(nèi)部四個二輸入與非門電路各自獨立，實際中可選用其中一個，也可以四個全用，還可進行并聯(lián)、串聯(lián)應用，這又給我們的設計帶來了極大的方便。4、2 芯片tc4081bp的工作原理tc4081bp的外形如圖4-1所示，它是采用晶體管制造工藝在硅晶片上生產(chǎn)四個各自獨立的二輸入與非門電路，然后采用dip-14標準封裝而成的雙列14腳直插式結構。 圖4-1 圖4-2tc4081bp的14個引

15、腳的排列、引腳名稱及內(nèi)部結構如圖4-2所示，可以很清楚的看到四個二輸入與非門相互獨立，每個單獨的與非門有兩個輸入端和一個輸出端。四個與非門被集成后，tc4081bp的1腳、2腳、3腳屬于第一個與非門電路，其中1腳的1in1端為該與非門的輸入端，2腳的1in2端為該與非門的另一個輸入端，3腳的1out端為該與非門的輸出端；4腳、5腳、6腳屬于第二個與非門電路，其中4腳的2in1端為該與非門的輸入端，5腳的2in2端為該與非門的另一個輸入端，6腳的2out端為該與非門的一個輸出端；8腳、9腳、10腳屬于第三個與非門電路，其中8腳的3in1端為該與非門的輸入端，9腳的3in2端為該與非門的另一個輸入

16、端，10腳的3out端為該與非門的一個輸出端；11腳、12腳、13腳屬于第四個與非門電路，其中11腳的4in1端為該與非門的輸入端，12腳的4in2端為該與非門的另一個輸入端，13腳的4out端為該與非門的一個輸出端；7腳、14腳為tc4081bp的工作電源輸入端，7腳位電源的負極vss，14腳為電源的正極vdd。在tc4081bp中，每個與非門的兩個輸入端與一個輸出端之間所呈現(xiàn)的關系見表4-1。第一個輸入端（1腳）第二個輸入端（2腳）輸出端（3腳）011101001110表中以tc4081bp的第一個與非門為例，“0”表示低電壓，“1”表示高電壓 與非門集成電路是一種價格最低廉的集成電路，而

17、且工作損耗小，適應電壓范圍寬，可在318v的范圍內(nèi)正常工作，因此得到廣泛應用。、圖 4-3 信號處理第5章 延時模塊51 延時電路的設計根據(jù)電容的特性，電容兩端的電壓時緩慢變化的，譬如說：燈泡要通電，它的電壓在通電一刻有0變?yōu)榱硪粋€值，如1v。但是由于其時緩慢變化的，即01v中間的每一個值燈泡都經(jīng)歷過，突然的變化不會到時突變，時存在電容緩沖的。根據(jù)這一特性，將電容兩端并聯(lián)一個電阻，從而可以一個延時電路，即圖中的由延時電阻器r6和延時電容器c2組成的延時電路。圖5-1 延時電路的原理圖5.2 延時電路的工作原理燈泡h在晚上受聲音控制發(fā)光后，若不再有響聲輸入到話筒b，三極管vt又受r2、r3分壓正

18、偏導通，使a得3腳輸出高電壓，a的4腳輸出低電壓，二極管vd1無正偏截止。但是電容器c2正極電壓不會很快降低，它通過電阻器r6放電。由于電阻器r6的阻值較大，電容器c2上所充的電需要一定時間才能放完。這樣就使a的10腳保持為低電平，11腳保持為高電平，燈泡保持發(fā)光。只有等到電容器c2放點結束，使a的8腳，9腳將為低電平，10腳輸出高電平，12腳、13腳位高電壓，11腳輸出低電壓后，通過三極管控制繼電器的工作狀態(tài)，以切斷燈泡h的電流回路，實現(xiàn)燈泡h在延時亮一段時間后又自動熄滅，從而實現(xiàn)了延時功能。5.3 rc電路的放電過程當電容c2已有電壓u0時，且二極管無正偏截止時，電容器立即對電阻r6驚醒放

19、電，放點開始時的電流為,放電電流的實際方向與充電時相反，放電時的電流與電容電壓隨時間均按指數(shù)規(guī)律衰減為零，電流與電壓的數(shù)學表達式為: （5.3.1） (5.3.2） 式中為電容器的初始電壓。放電時和的變化如圖5-1所示。 圖5-1 rc放電時電壓和電流的而變化曲線5、4 rc電路的時間常數(shù)rc電路的時間常數(shù)用表示， ,的大小決定了電路充放電時間的快慢。對于充電而言，時間常數(shù)時電容電壓從零增長到63.2%所需而當時間；對放電而言，是電容電壓從下降到36.8%所需的時間。r6的阻值為250k，c2為100,則有=250k*100=25 所以延遲時間為255、5 延遲時間的可優(yōu)化性 在電路中，電路的

20、延遲時間是由電阻和電容協(xié)調(diào)控制的，因此，可以通過改變電容和電阻的值來增長或縮短延遲時間。譬如說在一棟小區(qū)中，可以通過先調(diào)查小區(qū)內(nèi)居民的平均年齡，在合理的裝置延遲時間不同的照明燈，如果偏于老齡化的小區(qū)就把延遲時間增長一些，如果不是的話可以稍微縮短一下其延遲時間，這樣做會更加人性化，更加節(jié)約能源，切實符合當今時代的主潮流。 第6章 被控制電路6.1 電路工作原理 圖6-1 被控制電路被控制電路三極管t2、繼電器h、led燈d4、電阻r8、r7，二極管d3組成，在這部分電路中，繼電器和三極管相當于一個開關，可開通或關斷燈泡連接的5伏直流電源，。當三極管t2處于飽和導通狀態(tài)時，集電極電流驅動繼電器h動

21、作，開關閉合，燈泡回路導通，此時在燈泡回路中，電流從直流電源沿電阻r8繼電器中的開關led燈d3，最后流回直流電源，就這樣燈泡亮也。當三極管t2處于截止狀態(tài)時，繼電器h中無電流通過，故而繼電器開關無法動作，導致燈泡回路開路，無電流通過，led燈d4不亮。繼電器h中開關動作受三極管t2控制，當三極管t2處于飽和狀態(tài)時，其集電極有電流通過，從而驅動繼電器h中的開關動作，燈泡回路導通；而當三極管t2處于截止狀態(tài)時，其集電極無電流通過，繼電器中無電流通過，其開關無法動作，燈泡回路關斷。三極管h是處于飽和導通還是處于截止斷開，則由其基極b控制。當b極電壓處于高電平時，其值高于集電極c的電壓，而且大于三極

22、管t2的開啟電壓uon,三極管處于飽和導通狀態(tài)，集電極上的繼電器中有電流通過；當基極b處于低電平狀態(tài)時，其值小于三極管開啟電壓uon，三極管處于截止狀態(tài),其集電極中無電流，三極管這個“開關處于斷開狀態(tài)。二極管d3的作用是保護繼電器。當三極管t2飽和導通時，繼電器中有電流通過，此時是二極管d3相當于開路，對電路無影響，；當三極管在轉換到截止狀態(tài)的瞬間，由于繼電器中含有電感元件，那么必然會在此刻產(chǎn)生極大的電流，如果不加二極管d3，電路可能會因電流過大而損壞，而加上二極管后，電流改變流向，通過二極管d3和繼電器中的電感組成的回路完成放電過程，不會損壞電路。6.2 電路參數(shù)分析6.2.1相關元件介紹

23、1.三極管t2選用的是9014型npp型硅管，相關參數(shù)如下表 6-1vceo45vvcbo50vvebo5.0vic100maic1.0mavce5.0vicbo0.1µaiebo0.1µavce(sat)0.3vvbe(sat)1.0vft150mhz4002.繼電器h選用的是歐姆龍omron繼電器g2r-1 dc12，這是一種小型直流繼電器，線圈參數(shù)如下：表 6-2制造商omron觸點形式:spdt線圈電壓12 vdc 觸點額定值10 a觸點端接solder pin 安裝風格through hole功耗530 mw觸點材料silver alloypart # alias

24、e12dc g2r1 g2r112dc3.二極管d3二極管選用的是in4148,其參數(shù)如下：表 6-3最高反向工作電壓(v)75反向擊穿電壓(v)>=100最大正向電流(ma)150正向壓降(v)<=0.8反向回復時間(ns)<=44.日光燈d4日光燈選用26mm*1500mm（150cm ）規(guī)格的led燈泡，其額定功率為25w，使用壽命在3萬-5萬小時，供電電壓為為ac85v-260v(交流)。6.2.2電路參數(shù)分析、計算三極管深度飽和時所需基極電流ibs： （6.2.1）ibs稱為飽和基極電流。為使三極管處于飽和工作狀態(tài)，必須保證ibibs。用于開關電路的三極管一般都具有

25、很小的vce(sat)和rce(sat)。.在vb4vce(sat)、rhrce(sat)的情況下，可將式（5.2.1）近似為 （6.2.2） vb4=12v, rh=1.2，=400 ibs =0.025a計算r7的阻值因為聲音和光信號經(jīng)過tc4081bp芯片處理后，得到輸出電壓vb=12v。vbe(sat) =1.0v, 根據(jù)ibibs，得ibs （6.2.3） （歐姆）r7要選用阻值小于440的電阻燈泡回路相關參數(shù)燈泡額定功率p=25w，r=1936，電源為u=220v，f=50hz的交流電第7章 制作要領7.1 燈泡一直亮著燈泡一直亮著的問題，多是三極管被擊穿，造成繼電器中一直有電流通

26、過，從而燈泡回路一直處于導通狀態(tài)；或者是繼電器和燈泡回路的接法不正確，使得繼電器中一直有電流通過或者燈泡直接接在電源回路上，從而使燈泡一直處于導通狀態(tài)。若沒有上述錯誤，則極有可能是集成電路tc4081bp損壞使a的11腳始終為高電壓7.2 燈泡始終不亮 出現(xiàn)這一問題，先檢查燈泡是否正常。如果燈泡正常，就說明開關電路中有元件損壞。可先焊開光敏電阻器的一個腳，在想話筒送入聲音信號的同時，用萬用表側集成電路a 2腳的電壓，看指針是否擺動。若擺動很小或不擺動，就應檢查聲音觸發(fā)控制電路中的各元件，包括話筒、電阻器r1到r4、電容器c1、可調(diào)電位器rp三極管vt；若指針擺幅很明顯，再測三極管t2的基極電壓

27、，若此處無電壓，就說明集成電路tc4081bp、電阻器r5-r7,r7,r10、二極管vd1，電容器c2之一有損壞。7.3 發(fā)光時間短 這是延時電路的電容器c2或電阻器r6有問題，可用容量大點的電容替換c2，或對電阻器r6進行替換。若更換后，延時時間還是較短，則有可能是二極管vd1不良。注：在實際電路中，由于電容器本身有電阻，再加上其放電并不是放到零為止，而是放到電流正好可驅動三極管t2為止，所以其放電時間比理論計算少得多。7.4 燈泡響應靈敏度低如果需要很大響聲，燈泡才能觸發(fā)點亮，則說明觸發(fā)電路元件性能下降，此時應著重檢查三極管的放大倍數(shù)值，以及檢查電阻r1-r4、可調(diào)電位器rp和電容器c1

28、等第8章proteus的仿真實驗8.1protus的軟件簡介proteus isis是英國labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(spice)各種模擬器件和集成電路。該軟件的特點是：1.實現(xiàn)了單片機仿真和spice電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、rs232動態(tài)仿真、i2c調(diào)試器、spi調(diào)試器、鍵盤和lcd系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。2.支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、avr系列、pic12系列、

29、pic16系列、pic18系列、z80系列、hc11系列、arm7系列以及各種外圍芯片。3.提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如keil c51 uvision2等軟件。4.具有強大的原理圖繪制功能。5.pcb設計以及自動布線。特點：支持arm7，pic ，avr，hc11以及8051系列的微處理器cpu模型，更多模型正在開發(fā)中，更新信息請參見網(wǎng)頁；交互外設模型有l(wèi)cd顯示、rs232終端、通用鍵盤、開關、按鈕、led

30、等；強大的調(diào)試功能，如訪問寄存器與內(nèi)存，設置斷點和單步運行模式；支持如iar、keil和hitech等開發(fā)工具的源碼c和匯編的調(diào)試；一鍵“make”特性：一個鍵完成編譯與仿真操作；內(nèi)置超過6000標準spice模型，完全兼容制造商提供的spice模型；dll界面為應用提供特定的模式；基于工業(yè)標準的spice3f5混合模型電路仿真器14種虛擬儀器：示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、規(guī)程分析儀等；高級仿真包含強大的基于圖形的分析功能：模擬、數(shù)字和混合瞬時圖形；頻率；轉換；噪聲；失真；付立葉；交流、直流和音頻曲線；模擬信號發(fā)生器包括直流、正旋、脈沖、分段線性、音頻、指數(shù)、單頻fm；數(shù)字信號發(fā)生器包括尖

31、脈沖、脈沖、時鐘和碼流；集成proteus pcb設計形成完整的電子設計系統(tǒng)。         圖 8-1 proteus isis編輯環(huán)境圖形編輯窗口 編輯窗口用于放置元器件，進行連線，繪制原理圖。 預覽窗口 預覽窗口中，有兩個框，藍框表示當前頁的邊界，綠框表示當前編輯窗口顯示的區(qū)域。當從對象選擇器中選中一個新的對象時，預覽窗口可以預覽選中的對象。在預覽窗口上單擊，proteus isis將會以單擊位置為中心刷新編輯窗口。 對象選擇器窗口：通過對象選擇按鈕，從元件庫中選擇對象，并置入對象選擇器窗口，供今后繪圖時使

32、用。顯示對象的類型包括：設備，終端，管腳，圖形符號，標注和圖形。 狀態(tài)信息條：狀態(tài)條顯示當前電路圖編輯狀態(tài),這些狀態(tài)顯示方便用戶的操作。 工具欄：proteus isis主窗口左端的繪圖工具欄與標準工具欄的作用相似，包含添加全部元器件的快捷圖標按鈕，與菜單中的元器件添加命令完全對應。通過選取主窗口的菜單項view/toolbars可以隱藏/顯示相應的工具欄。 proteus isis主窗口左端的繪圖工具欄與標準工具欄的作用相似，包含添加全部元器件的快捷圖標按鈕，與菜單中的元器件添加命令完全對應。通過選取主窗口的菜單項view/toolbars可以隱藏/顯示相應的工具欄。&#

33、160;     proteus系統(tǒng)中有符號庫和約30個元器件庫，每個庫又有許多模型，合計約8000個。另外有關系統(tǒng)支持的庫信息，請查看安裝路徑下最新的library.pdf文件。 元件列表（the object selector）：   用于挑選元件（components）、終端接口（terminals）、信號發(fā)生器（generators）、仿真圖表（graph）等。舉例，當你選擇“元件（components）”，單擊“p”按鈕會打開挑選元件對話框，選擇了一個元件后（按了“ok”），

34、該元件會在元件列表中顯示，以后要用到該元件時，只需在元件列表中選擇即可    在原器件庫中找出capacitor pol 有極性電容 ，  cap 電容，diode 二極管，electro 電解電容，led 發(fā)光二極管，res1.2 電阻，sw-spst ? 單刀單擲開關，speaker 揚聲器，npn三極管8.2 protus仿真一，打開proteus的集成環(huán)境，點擊文件，新建設計，根據(jù)2.2元件明細表中的元件，點擊p，版面

35、出現(xiàn)如下圖所示，圖 8-2在keywords中輸入所找的元件名單，然后點擊右下角的ok，元件被添加了。二，依次放好元件，使元件擺放美觀。三，連接電路，在需要連接的元件接線處，點擊左鍵，移動鼠標，可看到導線的出現(xiàn)，再在導線的另一端在另一個元件的端點處點擊，從而連接了電路。如下圖所示。圖8-3 仿真原理圖8.3實驗調(diào)節(jié)在proteus環(huán)境版面中點擊左下角，如圖所示 點擊，系統(tǒng)開始運行，如有出錯，則系統(tǒng)將報錯，點擊報錯處，查找出錯原因，予以改正，當滿足已知條件燈亮時，此時調(diào)試已經(jīng)成功。結論一 實驗仿真結果：在白天較強光照的情況下，光敏電阻呈現(xiàn)低阻態(tài)，無論有無音，芯片tc4081bp的1管腳輸入低電平

36、，使得三極管截止，繼電器不會跳轉，燈泡不會亮；當光線較暗時，光敏電阻因無光照呈高阻狀態(tài)，管腳1輸入高電平，在有聲音響起時，音頻信號轉化為電信號，拉低基極的電位，使得三極管vt截止，管腳2輸入高電平，此時延時電路的電容開始充電，后面的三極管導通，繼電器發(fā)生跳轉，燈泡點亮，若此時聲音信號消失或光照強度變強，芯片輸入低電平，但由于有延時電路中電容的放電，使得后面三極管的基極持續(xù)一段時間的高電位，三極管導通，燈泡依然持續(xù)點亮。持續(xù)時間為46秒，最終完成聲控光控延時開關的作用。二 實驗中遇到的問題仿真實驗中的問題： 1聲控開關在仿真軟件中找不到，對此我們用開關代替，通過其開與斷模擬聲控開關，同時亦用開關

37、替換與之連接的電容c1，以為當用普通開關模擬聲控開關時，也就無法完成將聲音信號轉換成音頻信號的任務，而電容c1的作用就是把音頻信號耦合到三極管vt上，所以此時用普通開關替換電容c1 2. 在仿真軟件中找不到tc4081bp芯片，為此，我們用四個二輸入與非門代替此芯片，里要注意的是由于這些與非門是coms結構，所以不可懸空，四號路的二極管一定要接上。 3. 燈泡回路部分和被控制電路部分在仿真中我們是這樣處理的：燈泡選用發(fā)光二極管，兩部分電路選用的電源均是直流電源，被控制電路12v，燈泡回路5v，所以繼電器上的保護二極管就沒加上 4.延時電路部分我們在仿真中選用的電阻為200k，為的是能夠盡快見到

38、結果。實際組裝調(diào)試中的問題： 1.在聲音信號電路中，為了合理設置靜態(tài)工作點，更好的驅動三極管qi，我們把電阻r3設置為200k，以為在用理論計算值150k時驅動不起來，電路不工作 2 在延時環(huán)節(jié)觀測中，延時時間大概只有一的時間，分析后發(fā)現(xiàn)是由于電容器本身有電阻，再加上其放電并不是放到零為止，而是放到電流正好可驅動三極管t2為止，所以其放電時間比理論計算少得多。在此部分電路中，r6選用200k，也是為了更快的見到實驗結果 3. 在被控制電路和燈泡回路部分，同上面.3，只是在此我們加上了保護用的二極管。 4. 在調(diào)試中多次發(fā)現(xiàn)電路不工作，主要原因是有些器件未能連接上 結合以上兩點，在實際中，由于我

39、們要完成的是一個產(chǎn)品，所以在實際組裝中，因該把燈泡回路的燈泡換成交流式日關燈，電源換成220v的，相關導線要用粗一點的，以保證安全。三.我的收獲與體會經(jīng)過一個星期的設計與思考，最終在protus軟件上完成了聲控光控延時開關的模擬，其間遇到了許多問題，但最后都一一得到解決。在整個設計過程中，我主要負責被控制電路部分。在此次課程設計中，通過實踐參與，受益匪淺?？傮w來說，實驗還是比較順利的，現(xiàn)將心得體會總結如下：1. 設計初期要考慮周到，否則后期改進很困難。應該在初期就多思考幾個問題，進行詳細了解，選擇最合適的方法動手設計?？傮w設計原理在整個設計過程中非常重要，應該充分了解電路的原理。2. 設計時，多使用已學的方法，要整體考慮，不可看一步，做一步。在整體設計都正確后，再尋求簡化的方法。3. 在設計某些模塊的時候無法把握住整體，這時可以先進行小部分功能的實現(xiàn)，在此基礎上進行改進，雖然可能會多花一些時間，但這比空想要有效的多。4. 盡可能使電路連線有序，模塊之間關系清楚，既利于自己修改。5. 很多難點的突破都來自于與同學