模電課程設(shè)計(jì)-聲光控延時(shí)閃光燈

1、鄭州科技學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目 聲光控延遲閃光燈 學(xué)生姓名 x x x 專業(yè)班級(jí) 12級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 2012470xx 院 （系） 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 x x 完成時(shí)間 2014 年 5 月 23 日 1 目錄1 課程設(shè)計(jì)的目的12.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)32.2 課程的設(shè)計(jì)要求33 設(shè)計(jì)方案與論證43.1 設(shè)計(jì)方案43.2 設(shè)計(jì)方案及論證44 設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明64.1 電路設(shè)計(jì)原理64.2 原理圖說(shuō)明75 硬件的制作與調(diào)試85.1 焊接實(shí)物圖85.3 調(diào)試106 單元電路的設(shè)計(jì)（公式及說(shuō)明）116.1 單元電路的設(shè)計(jì)116.2 公式與說(shuō)明11參考文獻(xiàn)15附錄一 總

2、電路原理圖16附錄2：元器件清單171 課程設(shè)計(jì)的目的1 通過(guò)此次聲光控電燈的設(shè)計(jì)，了解常用電子電路設(shè)計(jì)的思路與過(guò)程。2 了解到怎樣用MULTISIM這個(gè)軟件繪制并仿真電路原理圖，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代化工具完成各種各樣電子電路及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3 加強(qiáng)應(yīng)用新技術(shù)、新方法、新器件的訓(xùn)練。強(qiáng)化工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。4 鞏固和加強(qiáng)“模擬電子技術(shù)”課程的理論知識(shí)。5 掌握電路一般的設(shè)計(jì)方法，了解電子產(chǎn)品研制開發(fā)過(guò)程。6 提高電子電路實(shí)驗(yàn)技能及儀器使用能力。7 掌握電子電路安裝和調(diào)試的方法及故障排除方法。8 通過(guò)查閱資料和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)同學(xué)們解決問(wèn)題的意識(shí)與能力。9 培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)指

3、導(dǎo)實(shí)踐的能力，同時(shí)掌握聲光控電路的基本原理。2 課程的任務(wù)與課程的設(shè)計(jì)要求2.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 聲光控延遲閃光燈基礎(chǔ)電路的基本原理中所涉及的聲光信號(hào)的采集及其信號(hào)處理，將聲光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后通過(guò)BGT放大，以及電容濾波，我們應(yīng)該了解其時(shí)間控制電路，如何通過(guò)BGT控制繼電器。聲光控電路延遲閃光燈與普通的燈不同，它具有較強(qiáng)的靈活性。既可用于路燈，又可用于娛樂(lè)性質(zhì)的KTV中。多用途的它，決定了它自身較高的商業(yè)用途，也就提升了它的可行性，與價(jià)值。普通的路燈必須人工控制其開關(guān)，并且，打開總閘后就會(huì)常亮，不管有沒(méi)有人經(jīng)過(guò)，大家需不需要。這就造成了極度的浪費(fèi)。用于路燈時(shí)，它的優(yōu)勢(shì)在于延遲跟光控，它可

4、以智能的根據(jù)光線的強(qiáng)弱來(lái)決定工不工作。聲光控路燈與普通的路燈是不同的，它比平常的路燈更“人性化”，在白天或光照強(qiáng)的時(shí)候它是熄滅的，可是一到晚上或者光照弱的時(shí)候燈又會(huì)自動(dòng)亮起來(lái),當(dāng)它們用在走廊里的時(shí)候，只要有腳步聲它就會(huì)自動(dòng)亮起來(lái)，當(dāng)安靜下來(lái)的時(shí)候它就又會(huì)熄滅，做得好的聲光控路燈還會(huì)有延遲功能。這就省去了人為操作的繁瑣，如此“人性化”的路燈正在越來(lái)越取代傳統(tǒng)的路燈的地位。這次課題我們的課題任務(wù)是聲光控延遲閃光燈電路，要求是能讓它在白天或光照強(qiáng)的情況下熄滅，在晚上或光照弱的情況下燈亮，聲控能在晚上起作用，有聲音時(shí)燈亮，并能延時(shí)25秒鐘后燈再滅。2.2 課程的設(shè)計(jì)要求 這次課程設(shè)計(jì)我們選的是聲光控延

5、遲閃光燈電路，它分為聲控電路、光控電路、延遲電路跟閃光燈電路，分別調(diào)試成功后在用電源把個(gè)部分連接起來(lái)。實(shí)際生活中的聲控?zé)羰窃诠饩€很暗和有聲音的時(shí)候燈亮起來(lái)，延遲一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅，在光線充足貨沒(méi)有聲音的時(shí)候則不會(huì)亮起，要達(dá)到這個(gè)效果，我們的課程設(shè)計(jì)才算是成功。3 設(shè)計(jì)方案與論證3.1 設(shè)計(jì)方案1.初選電路形式或根據(jù)參考電路確定器件（集成決）類型。根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求指標(biāo).通過(guò)查閱有關(guān)資料分析其工作原理;2.畫出電路圖，完成電路各部分指標(biāo)分配；3.設(shè)算各單元電路的參數(shù)和確定各元件的參數(shù)值。如：電阻值額定功率。核算集成電路的有關(guān)電流.電壓等技術(shù)指標(biāo)；4驗(yàn)算電路的技術(shù)指標(biāo)；5對(duì)電路工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)（印刷電路

6、板的設(shè)計(jì).元件在板上布局等);6對(duì)電路件實(shí)驗(yàn)調(diào)試;7編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告;3.2 設(shè)計(jì)方案及論證運(yùn)用集成芯片控制，單片機(jī)控制和自激震蕩電路，故提出以下三種方案。方案一：選用集成芯片控制集 彩成 燈芯 電片 路比較控制此構(gòu)思主要用芯片控制電路是的電路中的彩燈能夠閃爍方案二：選用單片機(jī)及控制單 彩片 燈機(jī) 電控 路制電路此構(gòu)思主要利用單片機(jī)對(duì)電路進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)電路的循環(huán)控制方案三 選用自激振蕩電路 自 彩激 燈多 電諧 路振蕩器 綜合以上三種方案：方案一中運(yùn)用的是集成芯片對(duì)電路的控制，此種電路不能在模擬仿真軟件上運(yùn)行，且實(shí)驗(yàn)室里不一定有現(xiàn)成的芯片，還不能徹底的理解電路的原理，故不選此方案。方案二運(yùn)用的是

7、單片機(jī)控制電路，這種方案最常見(jiàn)，但是要編程序做成芯片，但現(xiàn)在還沒(méi)有學(xué)習(xí)單片機(jī)的使用，故不支持用此做法。方案三運(yùn)用的是模擬電子的知識(shí)，所有的元器件都可以在實(shí)驗(yàn)室里找到，結(jié)構(gòu)清晰，原理易懂。所以，最終確定的方案為方案三。4 設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明4.1 電路設(shè)計(jì)原理光控?zé)舻脑恚阂O(shè)計(jì)光控?zé)?，首先要了解并掌握光敏電阻的特性，光敏電阻又稱光導(dǎo)管，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值伴隨著射光的強(qiáng)弱而發(fā)生改變的電阻器，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有其他很多種材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照照射下（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）um的響應(yīng)很接近，只要人眼可接

8、受的光，都會(huì)引起它的阻值變化），其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變換轉(zhuǎn)換為電的變化）。經(jīng)過(guò)測(cè)量隨著外部環(huán)境的變化，這次所用的光敏電阻阻值的變化范圍為2k-3m，所以在有光照射時(shí)電阻阻值下降，沒(méi)有光照時(shí)其阻值就會(huì)上升，根據(jù)這一特性可以控制三極管工作狀態(tài)進(jìn)而控制燈的亮滅的電路。 三極管的工作狀態(tài)分為放大、截止和飽和。當(dāng)工作在放大區(qū)時(shí)，發(fā)射極正偏，集電極反偏；當(dāng)工作在截止區(qū)時(shí)，發(fā)射機(jī)跟集電極均反偏；當(dāng)工作在飽和狀態(tài)時(shí)，發(fā)

9、射機(jī)跟集電極均正偏。與此同時(shí)，三極管是由兩種材料做成，一種為硅管，其正偏發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓為0.7v；一種為鍺管，其正偏發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓為0.3v。三極管種類有NPN和PNP兩種，本次課設(shè)用到的三極管為NPN型硅管9014。 聲控?zé)舻脑恚弘娐酚晒饪夭糠?，聲控部分、放大電路?011BD與非門，延時(shí)部分組成。白天或夜晚光線較亮?xí)r光控部分將開關(guān)自動(dòng)關(guān)斷，聲控部分不起作用。當(dāng)光線較暗時(shí)，光控部分將會(huì)將開關(guān)自動(dòng)打開，負(fù)載電路的通斷受控于聲控部分，電路能否接通取決于聲音信號(hào)的強(qiáng)弱，當(dāng)聲強(qiáng)達(dá)到一定強(qiáng)度（不小于4011BD的開門電壓）電路將會(huì)自動(dòng)接通，點(diǎn)亮LED燈，并且開始延時(shí)，延時(shí)的時(shí)間一到，它的開關(guān)將會(huì)自動(dòng)

10、斷開，等待下一次的聲音信號(hào)觸發(fā)。這樣，該電路通過(guò)對(duì)環(huán)境聲光信號(hào)的監(jiān)測(cè)跟處理，完成電路開斷的自動(dòng)開關(guān)控制。4.2 原理圖說(shuō)明 1 聲光控電路圖 圖（ 4.1） 如圖4.1，R7、R6組成了一個(gè)光敏電阻，電路中晶閘管的通斷，取決于控制信號(hào)的有無(wú)。光敏電阻R7、R6的阻值隨著光照強(qiáng)度的變化而變化當(dāng)光照達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，其電阻值變小到與R5分壓后使BD4011處于邏輯低電平，2腳所在的與非門被封死，這時(shí)不管有無(wú)聲音信號(hào)輸入，BD4011腳都是低電平，晶閘管正向阻斷。隨著光照強(qiáng)度的減弱，R7、R6的阻值逐漸增大，2腳的電平逐漸上升，當(dāng)2腳的電位上升到邏輯高電平后，即滿足了開門條件，此時(shí)的聲控開始起作用，3

11、腳是否翻轉(zhuǎn)只取決于BD4011的1腳電位（聲控電路輸入端）是否達(dá)到了邏輯高電平。2 循環(huán)閃光燈電路圖 圖 4.2 如圖4.2是循環(huán)閃光燈電路，由三個(gè)三極管Q2、Q3、Q4組成。它們組成三級(jí)共發(fā)射極電路放大器， 因?yàn)殡娙軨1C3的耦合作用而產(chǎn)生振蕩，電路振蕩后三極管Q3Q5均處于開關(guān)工作狀態(tài)，并在導(dǎo)通狀態(tài)與截止?fàn)顟B(tài)之間進(jìn)行周期性翻轉(zhuǎn)。但在任何時(shí)刻總有一只三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，另兩只三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)若導(dǎo)通的那一路是Q4路，那么電容C5開始放電，電容C4開始充電達(dá)到能導(dǎo)通D2時(shí)，X7,X6就熄滅了，X5,X4 就閃爍了，以此類推，三路燈依次循環(huán)不停的閃爍。由于主控電路的三只三極管的開關(guān)狀態(tài)不斷

12、的翻轉(zhuǎn)，所以三路彩燈X2X7也就依次點(diǎn)亮或者熄滅。這就是循環(huán)閃光燈電路圖。5 硬件的制作與調(diào)試5.1 焊接實(shí)物圖5.2 焊接過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題在焊接前沒(méi)有整體布局，導(dǎo)致元件放置雜亂緊湊，給焊接電路、連接導(dǎo)線、檢查電路帶來(lái)很大麻煩。以至于第一次焊接失敗，不得不拆除所有元器件重新焊接，造成了極大的浪費(fèi)。另外，由于焊接技術(shù)不好，焊點(diǎn)過(guò)大，且有過(guò)多虛焊導(dǎo)致電路板焊接完成后連接電路不成功。給檢修造成了極大的阻礙，浪費(fèi)了很多時(shí)間。影響電路板的整體美觀。以后在焊接前，一定會(huì)注意整體布局，用鉛筆標(biāo)好元器件的位置后再插好元器件焊接。另外，會(huì)注意焊工的提高。爭(zhēng)取在以后的實(shí)習(xí)中能夠交出更好的作品。5.3 調(diào)試 電路安裝

13、焊接完畢后，必須在不通電的情況下，對(duì)電路板進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的檢查，以便糾正安裝焊接錯(cuò)誤。檢查應(yīng)特別注意以下問(wèn)題： 1. 元器件引腳之間有無(wú)短路。在檢查電路引腳間的有無(wú)短路的時(shí)候出現(xiàn)了特別多的問(wèn)題。在用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量的時(shí)候真的是處處短路，而有的地方就是處處斷路，到處都是虛焊，為了保證的電路的正確性，只有通過(guò)數(shù)字萬(wàn)用表一條條的線路檢查是否導(dǎo)通，引腳間是否短路。所以本次設(shè)計(jì)實(shí)物的走線用導(dǎo)線和焊錫補(bǔ)了不少，同時(shí)為了避免短路很多地方用小刀刮了不少了。 2. 所有二極管有電解電容極性有沒(méi)有接反，集成器件引腳有沒(méi)有接錯(cuò)，集成電路的型號(hào)跟安插方向?qū)Σ粚?duì)，引腳連接處有沒(méi)有接觸不良等狀況。在安裝的時(shí)候我們嚴(yán)格按照測(cè)量

14、晶體管的步驟和要求進(jìn)行，用數(shù)字萬(wàn)用表分別觀察判斷出二極管的陽(yáng)、 陰極；并作了相應(yīng)的標(biāo)注。 3.電源的正負(fù)、負(fù)極性有沒(méi)有接反，正、負(fù)極之間有沒(méi)有短路現(xiàn)象，電源線、地線是否接觸良好。關(guān)于電源正、負(fù)極問(wèn)題主要是在本次設(shè)計(jì)中的單電源供電的導(dǎo)線插在功放電路的插座上，在此應(yīng)特別注意在測(cè)試極性的時(shí)候，應(yīng)注意紅、黑表筆不要弄反。 紅表筆接正極， 黑表筆接負(fù)極。 4.通過(guò)觀察，通過(guò)聲控及改變光敏電阻的光照可以控制循環(huán)閃光燈的亮或者熄滅。循環(huán)閃光燈是每緊挨著的兩組同時(shí)亮，然后是三組一起閃爍以此依次循環(huán)往復(fù)。 5. 本次電路反復(fù)調(diào)試焊接很多遍，主要是虛焊太多，造成短路，另外整體線路不夠整潔，不得不用數(shù)字萬(wàn)用表一根根

15、的檢查線路，元器件。不過(guò)最終還是完成了此次電路設(shè)計(jì)，交出了一份還算合格的作品。6 單元電路的設(shè)計(jì)（公示及說(shuō)明）6.1 單元電路的設(shè)計(jì) 1.電阻的作用：串聯(lián)分壓，并聯(lián)分流，也可以對(duì)電流起阻礙作用：主要參數(shù)有 1標(biāo)稱阻值；2額定功率；3允許誤差。 2.光敏電阻的作用：通過(guò)光敏電阻與三個(gè)與非門來(lái)控制循環(huán)閃光燈是否導(dǎo)通，共同組成了光控電路。 3. 三極管作用：共同組成了一個(gè)放大電路。6.2 公式與說(shuō)明 所用公式說(shuō)明1. 延時(shí)電路公式=R×C，延遲時(shí)間為25秒電源電路計(jì)算公式 設(shè)B1次級(jí)電壓為E,理想狀態(tài)下負(fù)載R1倆端的電壓可以有下面公式求出： Um=22E0.90E 橋式整流計(jì)算公式 整流管

16、D1和D2承受的反向峰 值電壓為: Ud=2E1.41E 1. 電源電路仿真圖2.有聲響時(shí)的效果圖7 心得與總結(jié) 實(shí)訓(xùn)，就是把我們?cè)谡n堂上所學(xué)的理論知識(shí)，運(yùn)用到客觀實(shí)際中去，是自己所學(xué)到的理論知識(shí)有用武之地，只學(xué)不實(shí)踐，那么所學(xué)的就等于零。理論應(yīng)該與實(shí)踐相結(jié)合。另一方面，實(shí)踐還可以為以后找工作打基礎(chǔ)。通過(guò)這段時(shí)間的實(shí)訓(xùn)，學(xué)到一些在課堂里學(xué)不到的東西。團(tuán)結(jié)協(xié)作，這是一個(gè)很重要的團(tuán)隊(duì)精神。自己能力再?gòu)?qiáng)，但我們是一個(gè)整體，就應(yīng)該互相幫助互相體諒，這樣才能成功出色的完成任務(wù)。比如我和我的搭檔，他認(rèn)為自己是男生就應(yīng)該負(fù)責(zé)更多，所以，買元器件跟焊接這種事都是他在做。搭檔焊接技術(shù)不是很好，所以我也會(huì)幫忙，但

17、我的理論知識(shí)不如他，所以在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)中，幾乎都是他在做。我們互補(bǔ)互助，相互鼓勵(lì)。在第一次焊接失敗時(shí)，搭檔很是沮喪，我鼓勵(lì)他說(shuō)，沒(méi)什么大不了，與其在這糾結(jié)，不如破釜沉舟，全力一搏，從新開始。于是，我們共同努力把元器件一件件從電路板上拆除，這是一件比焊接更痛苦的事。答案因?yàn)槭莾蓚€(gè)人共同努力，也不是那么煩躁了。永不放棄，不逼自己一把，你永遠(yuǎn)不知道自己有多優(yōu)秀。這一點(diǎn)是我從搭檔那里感受到的。因?yàn)槲覀冞x的課題比其他同學(xué)的要難，所以一開始的工作就不是那么順利。我們選好課題后搭檔就著手開始設(shè)計(jì)電路圖并開始在MULTISIM中做仿真圖。因?yàn)檫@個(gè)軟件中沒(méi)有繼電器的圖，所以不得不用其它的代替，但這導(dǎo)致仿真圖一

18、直不成功。我們一直很沮喪。后來(lái)不得不向老師求助。開始老師也沒(méi)能解決這個(gè)問(wèn)題 ，與阿暗看時(shí)間在流逝，短短一周的試訓(xùn)時(shí)間已過(guò)去一小半，現(xiàn)在連仿真圖還沒(méi)成功，老師就建議我們把聲光控延遲電路去掉，只要循環(huán)閃爍電路。我們沉默了，是接受老師的建議還是繼續(xù)嘗試。搭檔于我面面相覷，我問(wèn)搭檔你甘心嗎，搭檔雖不甘心，答案他擔(dān)心如果不能成功，會(huì)影響我的成績(jī)。我明白他的心意后決定不換課題，加倍努力。一旦下定決心，剩下的的就是吃苦了。我們經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，反復(fù)查資料，終于皇天不負(fù)有心人，我們成功了。感謝我們沒(méi)有放棄。真是不逼自己一把，永遠(yuǎn)不知道自己有多出色。這短短的一周時(shí)間，讓我從新了解了我的搭檔，更讓我看到了自己的另一面?？粗情W爍的彩燈，我的心中也仿佛盛開