聲光觸摸三控延時照明電路課程設(shè)計資料

1、課程設(shè)計論文題目名稱聲?光?觸摸三控延時照明電路課程名稱電子技術(shù)課程設(shè)計學(xué)生姓名魏超達學(xué)號1541202158系、專業(yè)電氣工程系自動化指導(dǎo)教師彭直2021年5月8日邵陽學(xué)院課程設(shè)計論文評閱表學(xué)生姓名魏超達系電氣工程系題目名稱聲？光？觸摸三控延時照明電路學(xué)號1541202158專業(yè)班級自動化2班課程名稱電子技術(shù)課程設(shè)計-、學(xué)生自我總結(jié)在整個課程設(shè)計過程中我懂得了許多東西,知道了理論付諸實際是會遇到很多麻煩,通過和同學(xué)的合作和老師的知道克服這些困難,培養(yǎng)了我團隊合作的水平,也樹立了對自己工作水平的信心.設(shè)計過程中,不僅培養(yǎng)了我們的獨立思考,也大提升了動手的水平,使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的

2、艱難和成功的喜悅.各個其它水平上也都有了提升.缺乏的是對仿真軟件還沒有熟練掌握,不能獨立自主的完本錢次課程設(shè)計的仿真要求.學(xué)生簽名：年月日、指導(dǎo)教師評定評分工程平時成績論文辯論綜合成績權(quán)重304030單項成績指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師簽名：年月日注：1、本表是學(xué)生課程設(shè)計論文成績評定的依據(jù),裝訂在設(shè)計說明書或論文的“任務(wù)書頁后面;2、表中的“評分工程及“權(quán)重根據(jù)各系的考核細那么和評分標準確定.目錄摘要弓I言11設(shè)計任務(wù)與要求21.1 根本功能21.2 聲光觸摸三控延時照明電路的總體框圖22設(shè)計方案簡述22.1電路工作原理簡述33單元電路設(shè)計43.1 光控電路43.2 聲控電路63.3 延時電路10

3、3.4 人體觸摸限制電路104聲、光、觸摸三控自動燈使用說明及仿真結(jié)果114.1 聲、光、觸摸三控自動燈的使用說明114.2 仿真結(jié)果及其分析115聲、光、觸摸三控自動燈設(shè)計總結(jié)12附錄13致謝14參考文獻15摘要隨著電子技術(shù)的開展,尤其是數(shù)字技術(shù)的開展,用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)燈的自動發(fā)亮、節(jié)能節(jié)電、延長燈的壽命變得越來越重要,而且貼近我們的實際生活.聲光控電路已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?它不需要開關(guān),當(dāng)有人經(jīng)過時會自動的亮；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限制電路工作的電子開關(guān).它將聲音如擊掌聲和光轉(zhuǎn)化為電

4、信號,經(jīng)放大、整形,輸出一個開關(guān)信號去限制各種電器的工作,在自動限制工業(yè)電器和家用電器方面有著廣泛的用途.由于,本電路廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中,所以,有很大的重用作用.關(guān)鍵詞光敏電阻；聲控傳感器；延時自熄開關(guān)引言聲光觸摸三控延時照明電路是一種新奇、平安節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單的稚嫩那個電路.目前市場上的自熄開關(guān)主要有聲光控延時開關(guān),天黑以后,當(dāng)有人走過樓梯發(fā)出腳步聲或其它聲音時,樓道燈會自動點亮提供照明,當(dāng)人們走過樓道延時幾秒鐘后會自動熄滅.在白天,即使有聲音,樓道燈也不會亮,既可以到達節(jié)能的目的,但在有光無聲的狀態(tài)下開燈檢查卻不行.我設(shè)計的聲、光、觸摸三控延時電路就解決了這個問題,在任何狀態(tài)下用手摸

5、到觸摸開關(guān)銅片,人體的靜電感應(yīng)電壓經(jīng)電子線路放大后就能將開關(guān)啟動,實際使用價值更大.觸摸電極片用12平方厘米的銅片做成代替觸點開關(guān),使用壽命長.聲控靈敏度高,夜間的腳步聲、說話聲等均可將開關(guān)啟動.電路光控強度可調(diào),性能可靠,電路穩(wěn)定.在本設(shè)計中介紹了聲光觸摸三控自動燈的組成、性能、適用范圍及工作原理,給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇,節(jié)電效果十清楚顯,同時也大大減少了維修量、節(jié)約了資金,使用效果良好.其電路主要是由電源電路、聲控電路、光控電路、觸摸限制電路等4大局部組成.在做電路設(shè)計時運用了模擬電子線路的根本知識與數(shù)子電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識.其知識的普遍性、實用性運用的非常好.各局部電路的結(jié)構(gòu)清楚、

6、明了、直觀,這對電路的分析起了很大的幫助.1設(shè)計詳細任務(wù)與要求1.1 根本功能利用聲,光,限制及人體觸摸限制的延時照明燈電路,將該裝置安裝在樓道,走廊或衛(wèi)生間等場所.在夜間,有人走動或發(fā)聲時,燈會自動點亮延時數(shù)秒后自動熄滅.在白天,假設(shè)觸摸開關(guān)B,那么自動燈會亮.1.2 聲光觸摸三控延時照明電路的總體框圖該聲、光、觸摸三控延時照明燈電路由電源電路、聲控電路、觸摸限制電路、延時電路、繼電器驅(qū)動電路等組成.框圖如圖1-1.圖1-1聲光觸延時電路總體框圖由電源給框圖提供所有電路的電源,整個電路分為五個局部,分別為光控電路、延時電路、觸摸電路、延時電路和繼電器電路組成.聲控延時和觸摸電路去限制繼電器的

7、通斷.每次斷開后一段時間,由延時電路供應(yīng)繼電器電路電源一段時間,使燈延時數(shù)秒后再熄滅.2設(shè)計方案簡述圖2-1所示是一款簡單、實用的自動燈限制電路,可以由聲、光限制及人體觸摸控制.將該裝置安裝在樓道、走廊或衛(wèi)生間等場所,在夜間,有人走動或發(fā)聲時,燈會自動點亮延時數(shù)分鐘后自動熄滅.在白天,假設(shè)觸摸電極片A,那么自動燈也會受觸發(fā)而點亮.圖2-1簡單延時照明電路限制電路2.1電路工作原理簡述整個限制電路由電源電路、聲控電路、光控電路、觸摸限制電路、延時電路、繼電器驅(qū)動電路等組成.電源電路由5V高電平,照明燈X1與繼電器K1的常開觸頭K10提供5V電壓,供給繼電器和整個限制電路.聲控電路由傳聲器V3代替

8、、聲控開關(guān)、非門電路U1A非門電路U5A電阻器R1R3、電容器C1、C2等組成.光控電路由光敏電阻器R&電位器RS非門電路U2A二極管D1等組成.觸摸限制電路由觸摸開關(guān)A、電阻器R9R10非門電路U4A及二極管D3等組成.延時電路由電阻器R7、電容器C3非門電路U3A等組成.接通電源后,整個限制電路工作在守候狀態(tài),非門電路U3A輸出低電平,使三極管Q1截止,繼電器K1的常開觸頭不吸合,照明燈X1不亮.當(dāng)有人走近該自動燈或有聲響發(fā)出時,傳聲器V3代替將聲音信號變換成電信號,此電信號經(jīng)非門電路U1A變成低電平,非門電路U5A輸出端非門電路U2A的輸入端為高電平,從而非門電路U2A的輸出端變

9、為低電平,二極管D1導(dǎo)通,非門電路U3A的輸出端變?yōu)楦唠娖?使三極管Q1飽和導(dǎo)通,繼電器K1的常開觸頭K11吸合,照明燈X1發(fā)光.在白天,即使有人腳步聲或其他聲響,也不會有高電平參加非門電路U2A的輸入端,由于光敏電阻器R6受光照而阻值變小,非門電路U2A的輸入端始終為低電平,輸出端也保持高電平,二極管D1和三極管Q1均處于截止狀態(tài),照明燈X1不亮.夜晚,光敏電阻器R6的阻值變大,此時假設(shè)傳聲器V3代替拾取到聲音信號,那么會有高電平加至非門電路U2A的輸入端,使二極管D1和三極管Q1導(dǎo)通,繼電器K1觸頭吸合,照明燈X1點亮.用手觸摸開關(guān)A后,人體感應(yīng)信號將使非門電路U4A的輸入端變?yōu)楦唠娖?其

10、輸出端變?yōu)榈碗娖?又使二極管D3導(dǎo)通,非門電路U3A的輸入端變?yōu)榈碗娖?輸出端變?yōu)楦唠娖?三極管Q1飽和導(dǎo)通,繼電器K1動作,照明燈X1點亮.在二極管D1或D3導(dǎo)通瞬間,電容器C3通過D1或D3被迅速充電,非門電路U3A的輸入端立即為低電平.當(dāng)非門電路U2A或U4A的輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖诫S后又同時變?yōu)榈碗娖绞笵1或D3截止時,電容器C3通過電阻器R7緩慢放電,使非門電路U3A的輸入端仍維持一段時間的低電平,照明燈X1不會馬上熄滅,直到C3放電結(jié)束,U3A輸人端變?yōu)楦唠娖?輸出端變?yōu)榈碗娖?三極管Q1截止,繼電器K1釋放,照明燈XI才熄滅.在白天,調(diào)節(jié)電位器R5的電阻值,使非門電路U2A輸入

11、端電壓低于Vcc/3以下,使其驅(qū)動端保持高電平,同時,還可以調(diào)節(jié)光控的靈敏度.R7、C3為時間常數(shù)元件,改變R7的電阻值和C3的電容量,使燈亮至燈滅的延遲時間為30so電阻值電容量越大,延遲時間越長.3單元電路設(shè)計3.1光控電路光電傳感器是指能將光能轉(zhuǎn)變成為電信號的半導(dǎo)體傳感器.常用的光敏器件有光敏電阻、在電子電路中,常用光敏器件構(gòu)成光控電路.所謂光敏器件通常光敏二極管和光敏三極管.3.1.1光敏電阻的制作材料及其結(jié)構(gòu)原理光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作,利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件.它在光線的作用下其阻值往往變小,這種現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng),因此,光敏電阻又稱光導(dǎo)管.用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的

12、硫化物、硒化物和硫化物等半導(dǎo)體.通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極,然后接出引線,封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi),以免受潮影響其靈敏度.在黑暗環(huán)境里,它的電阻值很高,當(dāng)受到光照時,只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度,那么價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶,并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴,這種由光照產(chǎn)生的電子一空穴對增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目,使其電阻率變小,從而造成光敏電阻阻值下降.光照愈強,阻值愈低.入射光消失后,由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對將逐漸復(fù)合,光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值.在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓,其中便有電流通

13、過,受到適當(dāng)波長的光線照射時,電流就會隨光強的增加而變大,從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換.光敏電阻沒有極性,純粹是一個電阻器件,使用時既可加直流電壓,也可以加交流電壓.在本設(shè)計中光敏電阻用滑動變阻器R6代替,正如原理所說,在白天由于光照強度大,RL光敏電阻的阻值很小,前一級電信號來時,由于阻值小使得RL兩端的電壓很低,無法使后一級電路正常工作,從而使燈炮在白天無論聲控電路是否檢測到信號燈都不會自動亮；在而夜晚光敏電阻RL的阻值很大,前一級來信號時,由于阻值大使得RL兩端的電壓高,所以能夠使下一級正常工作.而用滑動變阻器可以到達這個作用.所以,在晚上當(dāng)有人發(fā)出聲音時燈會亮.3.1.2光敏電阻器的特性及主要參數(shù)

14、光敏電阻器是根據(jù)半導(dǎo)體的光敏導(dǎo)電效應(yīng)制成的,使用時給它施加以直流或交流偏壓.它是用硫化鎘CdS或硒化鎘CdSe材料制成的特殊電阻器,它對光線非常敏感.無光線照射時呈高阻態(tài),暗阻值一般可達1.5M歐姆以上；有光照時材料中變激發(fā)出自由電子與空穴,使其電阻減小,隨著照度的增高,電阻值迅速降低,亮阻值可小至1K歐姆以下.可見光敏電阻的暗值與亮阻值之比約為1500倍,暗阻愈高愈好.光敏電阻器的外型及符號如下圖.其結(jié)構(gòu)特征是把條狀的光敏材料封裝在圓形管殼內(nèi),有的還用玻璃透明材料制成防護罩.和普通電阻器一樣,它也有兩根引線.型號光阻/K暗阻"K峰值波長/nm時間常敵/'ms極限電壓/V溫度

15、常數(shù)/CC工作溫度/9消耗功率/mV材料RG-Cds-A<50>100520<50100<1-4080<100CdsRG-CdkB<20>100520<50150?0.5-4080<100CdsRG-Cds-C<100>100520<50150<0,5-4080<100CdsJN54c384320最低65>100-306030CdsJN54c6950100最低20>100.8.60Cds圖3-1光敏電阻器的主要參數(shù)圖通過對表中各光敏電阻參數(shù)的比照,本次設(shè)計選擇了消耗功率比擬低的、型號為JN54C38

16、4光敏電阻.3.1.3光敏電阻的檢測用一黑紙片將光敏電阻的透光窗口遮住,此時萬用表的指針根本保持不動,阻值接近無窮大.此值越大說明光敏電阻性能越好.假設(shè)此值很小或接近為零,說明光敏電阻已燒穿損壞,不能再繼續(xù)使用.將一光源對準光敏電阻的透光窗口,此時萬用表的指針應(yīng)有較大幅度的擺動,阻值明顯減些小此值越小說明光敏電阻性能越好.假設(shè)此值很大甚至無窮大,說明光敏電阻內(nèi)部開路損壞,也不能再繼續(xù)使用.將光敏電阻透光窗口對準入射光線,用小黑紙片在光敏電阻的遮光窗上部晃動,使其間斷受光,此時萬用表指針應(yīng)隨黑紙片的晃動而左右擺動.如果萬用表指針始終停在某一位置不隨紙片晃動而擺動,說明光敏電阻的光敏材料已經(jīng)損壞.

17、3.1.4光控電路設(shè)計光控電路由光敏電阻RL滑動變阻器R6代替、電位器R5非門電路U2A二極管D1等組成,如圖3-2所示.圖3-2光控局部電路仿真圖3.2聲控電路聲控電路聲傳感器交流源V3代替、六非門芯片CD4609內(nèi)部的非門電路U1A?口U5A電容C1、C2、開關(guān)、電位器R5滑動變阻器R6和假設(shè)干電阻器等組成,如圖3-3所示.圖3-3聲控局部電路仿真圖3. 2.1聲傳感器(駐極體話筒)聲傳感器是聲控電路的重要器件,它的作用是用來接受聲控信號,把聲控信號轉(zhuǎn)換成電信號.常用的聲傳感器有駐極體電容話筒、壓電蜂鳴器及揚聲器等,使用的較多的是駐極體電容話筒.駐極體電容話筒是一種有源聲音傳感器,它具有靈

18、敏度高、體積小、使用方便等特點.(1)駐極體話筒的結(jié)構(gòu)與原理話筒的根本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個上面有假設(shè)干小孔的金屬電極構(gòu)成.駐極體面與背電極相對,中間有一個極小的空氣隙,形成一個以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì),以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個電極構(gòu)成一個平板電容器.電容的兩極之間有輸出電極.由于駐極體薄膜上分布有自由電荷.駐極體話筒的工作原理如圖3-4所示.圖3-4駐極體話筒工作原理圖小孔當(dāng)聲波引起駐極體薄膜振動而產(chǎn)生位移時；改變了電容兩極版之間的距離,從而引起電容的容量發(fā)生變化,由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定,根據(jù)公式：Q=C所以當(dāng)C變化時必然引起電容器兩端電壓U的變化,從

19、而輸出電信號,實現(xiàn)聲一電的變換.實際上駐極體話筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-5所示.空氣讖圖3-5駐極體話筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)狂極體場效應(yīng)管外究背電極坐圈印制板由于實際電容器的電容量很小,輸出的電信號極為微弱,輸出阻抗極高,可達數(shù)百兆歐以上.因此,它不能直接與放大電路相連接,必須連接阻抗變換器.通常用一個專用的場效應(yīng)管和一個二極管復(fù)合組成阻抗變換器.內(nèi)部電氣原理如圖3-6所示.專用場效應(yīng)管圖3-6內(nèi)部電氣原理圖電容器的兩個電極接在柵源極之間,電容兩端電壓既為柵源極偏置電壓Ucs,Ucs變化時,引起場效應(yīng)管的源漏極之間Idc的電流變化,實現(xiàn)了阻抗變換.一般話筒經(jīng)變換后輸出電阻小于2千歐.(2)駐極體話筒極性的判別駐

20、極體話筒體積小,結(jié)構(gòu)簡單,電聲性能好,價格低廉,應(yīng)用非常廣泛.駐極體話筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-6所示.由聲電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和場效應(yīng)管兩局部組成.它的電路的接法有兩種：源極輸出和漏極輸出.源極輸出有三根引出線,漏極D接電源正極,源極S經(jīng)電阻接地,再經(jīng)一電容作信號輸出；漏極輸出有兩根引出線.3駐極體話筒的特性參數(shù)工作電壓Uds1.512V,常用的有1.5V,3V,4.5V三種.工作電流IdsO.11mA之間.輸出阻抗一般小于2K歐姆.靈敏度單位：伏/帕,國產(chǎn)的分為4檔,紅點靈敏度最高黃點,藍點,白點靈敏度最低.頻率響應(yīng)一般較為平坦.指向性全向.等效噪聲級小于35分貝.在本次設(shè)計中選擇的是一個交流源代替聲傳感

21、器BM為CRZ2-113F型駐極體話筒.3. 2.2聲控電路設(shè)計聲控電路的組成電路如圖3-7所示圖3-7聲控電路的組成在白天,即使有人腳步聲或其他聲響,也不會有高電平參加非門電路U2A的輸入端,由于光敏電阻器R6受光照而阻值變小,非門電路U2A的輸入端始終為低電平,輸出端也保持高電平,二極管D1和三極管Q1均處于截止狀態(tài),照明燈X1不亮.夜晚,光敏電阻器R6的阻值變大,此時假設(shè)傳聲器V3代替拾取到聲音信號,那么會有高電平加至非門電路U2A的輸入端,使二極管D1和三極管Q1導(dǎo)通,繼電器K1觸頭吸合,照明燈X1點亮仿真燈泡變黃色.3.3 延時電路在二極管D1或D3導(dǎo)通瞬間,電容器C3通過D1或D3

22、被迅速充電,非門電路U3A的輸入端立即為低電平.當(dāng)非門電路U2A或U4A的輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖诫S后又同時變?yōu)榈碗娖绞笵1或D3截止時,電容器C3通過電阻器R7緩慢放電,使非門電路U3A的輸入端仍維持一段時間的低電平,照明燈X1不會馬上熄滅,直到C3放電結(jié)束,U3A輸人端變?yōu)楦唠娖?輸出端變?yōu)榈碗娖?三極管Q1截止,繼電器K1釋放,照明燈XI才熄滅.延時電路如下圖圖3-8延時電路圖3.4 人體觸摸限制電路觸摸限制電路由觸摸開關(guān)A電阻器R9R10非門電路U4A及二極管D3等組成.人體觸摸限制電路工作原理：用手觸摸電極片A后,人體感應(yīng)信號轉(zhuǎn)變成為電信號,將使非門電路U4A的輸入端變?yōu)楦唠娖?其輸

23、出端變?yōu)榈碗娖?又使二極管D3導(dǎo)通,非門電路U3A的輸入端變?yōu)榈碗娖?輸出端為高電平,晶體管Q1飽和導(dǎo)通,繼電器K1閉合,照明燈X1點亮.相反,沒有觸摸信號時照明燈X1燈那么不亮.加上人體觸摸限制電路以后,就可以像正常的燈一樣可以再任何時候都翻開.觸摸電路是獨立于聲光控電路之外的獨立限制燈的電路.觸摸限制電路如圖3-9所示.VCD圖3-9觸摸限制電路當(dāng)人觸摸開關(guān)后,燈會自動翻開,并延時一段時間.延時的長短有電容的大小決定4聲、光、觸摸三控延時照明電路使用說明及仿真結(jié)果4.1 聲、光、觸摸三控延時照明電路的使用說明將該裝置安裝在樓道、走廊或衛(wèi)生間等公共場所,在夜間,有人走動或發(fā)聲時,燈會自動點亮

24、延時數(shù)分鐘后自動熄滅.在白天,假設(shè)觸摸電極片A,那么自動燈也會受觸發(fā)而點亮并延時.4.2 仿真結(jié)果及其分析通過運用protues仿真說明電路能正常工作,能夠滿足設(shè)計的要求.仿真結(jié)果如圖4-1所示.結(jié)果分析：在白天,即使有人腳步聲或其他聲響,照明燈X1不亮.夜晚,只要有人或發(fā)出聲音,照明燈X1就會點亮.用手觸摸開關(guān)A后,照明燈X1點亮(仿真燈泡變黃色).5聲、光、觸摸三控延時照明電路設(shè)計總結(jié)經(jīng)過了一個多星期的查閱資料及理論分析,終于完成了課程設(shè)計的仿真和論文完成了.經(jīng)過這次課程設(shè)計,大大地提升了我的動手水平以及分析問題的水平,從中也學(xué)到了很多書面上所沒有高清楚的問題.這次課程設(shè)計,讓我學(xué)到了很多有用的知識和水平,這對以后的學(xué)習(xí)和工作都是非/.、/f吊有血的.通過這次的課程設(shè)計,我知道了很多有關(guān)課題設(shè)計小細節(jié)：要設(shè)計一個電路總是要先仿真成功了后才實際接線,但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣,由于在實際接線中有著各種各樣的條件制約著.而且在仿真中無法成功的電路接法,在實際中由于芯片的本身的特性而能夠成功.所以在設(shè)計時一個考慮兩者的差異,從中找出最適合的設(shè)計方法.當(dāng)然,在設(shè)計的時