畢業(yè)設(shè)計（論文）_聲光雙控?zé)舻脑O(shè)計與制作

1、鄭州輕工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 題 目 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 學(xué) 號 院 系指導(dǎo)教師(職稱)完成時間 2021 年6 月 4日 目 錄TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc2351 摘 要 PAGEREF _Toc2351 I HYPERLINK l _Toc20813 ABSTRACT PAGEREF _Toc20813 II HYPERLINK l _Toc784 1 引言 PAGEREF _Toc784 1 HYPERLINK l _Toc16285 1.1 課題背景 PAGEREF _Toc16285 1 HYPERLINK l _Toc1000 1.2 課題研究的

2、目的和意義 PAGEREF _Toc1000 1 HYPERLINK l _Toc15077 1.3 國內(nèi)外概況 PAGEREF _Toc15077 2 HYPERLINK l _Toc30020 2 方案設(shè)計與論證 PAGEREF _Toc30020 4 HYPERLINK l _Toc10068 2.1 設(shè)計任務(wù)與要求 PAGEREF _Toc10068 4 HYPERLINK l _Toc12299 2.2 方案一 PAGEREF _Toc12299 4 HYPERLINK l _Toc12771 2.3 方案二 PAGEREF _Toc12771 5 HYPERLINK l _Toc1

3、1861 3 單元電路設(shè)計與參數(shù)計算 PAGEREF _Toc11861 6 HYPERLINK l _Toc28992 3.1 整流電路背景知識介紹 PAGEREF _Toc28992 6 HYPERLINK l _Toc1320 3.2 橋式整流電路 PAGEREF _Toc1320 8 HYPERLINK l _Toc25384 3.3 降壓濾波電路 PAGEREF _Toc25384 10 HYPERLINK l _Toc11504 3.4 聲音信號輸入電路 PAGEREF _Toc11504 10 HYPERLINK l _Toc20843 3.5 光信號輸入電路 PAGEREF _

4、Toc20843 11 HYPERLINK l _Toc5873 3.6 延時控制電路 PAGEREF _Toc5873 12 HYPERLINK l _Toc17453 3.7 負(fù)載電路 PAGEREF _Toc17453 14 HYPERLINK l _Toc4903 4 總原電路及元器件清單 PAGEREF _Toc4903 15 HYPERLINK l _Toc9282 4.1 總原理圖 PAGEREF _Toc9282 15 HYPERLINK l _Toc30194 4.2 PCB制板圖 PAGEREF _Toc30194 15 HYPERLINK l _Toc10446 4.3

5、整體電路仿真圖以及仿真結(jié)果分析 PAGEREF _Toc10446 16 HYPERLINK l _Toc13217 5 安裝與調(diào)試 PAGEREF _Toc13217 19 HYPERLINK l _Toc5982 5.1 電路安裝 PAGEREF _Toc5982 19 HYPERLINK l _Toc21559 5.2 電路調(diào)試 PAGEREF _Toc21559 19 HYPERLINK l _Toc18285 6 性能測試與分析 PAGEREF _Toc18285 20 HYPERLINK l _Toc2745 7 結(jié)論與心得 PAGEREF _Toc2745 21 HYPERLIN

6、K l _Toc23420 致 謝 PAGEREF _Toc23420 22 HYPERLINK l _Toc1263 參考文獻 PAGEREF _Toc1263 23 HYPERLINK l _Toc12885 附錄1 聲光雙控電路原理圖 PAGEREF _Toc12885 24聲光雙控?zé)舻脑O(shè)計與制作摘 要本文介紹的是一種聲光雙控電子開關(guān)的原理和設(shè)計，它是由集成芯片CD4011和晶閘管為核心實現(xiàn)的，駐極話筒的聲音信號和光敏電阻感受到的光信號以“與的關(guān)系來控制CD4011輸出上下電平，經(jīng)過延時，然后CD4011的輸出控制晶閘管的導(dǎo)通和斷開，從而控制燈泡的亮與滅。在白天，無論有無聲音，這種電子開

7、關(guān)控制燈泡不亮，但是在晚上，一旦有聲音，電子開關(guān)便控制燈泡自動點亮，經(jīng)過一段時間，燈自動熄滅，這種裝置可廣泛使用于樓梯、走廊及廁所等公共場所的照明控制，它不但結(jié)構(gòu)簡單、方便實用、平安并能延長燈泡壽命，而且具有明顯的節(jié)約能源的作用。關(guān)鍵字 節(jié)能開關(guān)/光控/聲控/自動延時/CD4011Sound and Light double control switchABSTRACTThis article describes a dual-energy sound and light control theory and design of electronic switch, which is inte

8、grated core chip CD4011 and thyristor achieved, in most microphone voice signal and photosensitive resistance felt light signalsand relationship to control the CD4011 output high and low, after a delay, then CD4011 output control thyristor conduction and off to control light bulb on and off.During t

9、he day, with or without sound, this electronic switch control lamp does not light, but at night, if there is voice controlled electronic switch will automatically light bulb, over time, lights turn off, the device can be widely used in the stairs, corridors and toilets and other public places, light

10、ing control, it is not only simple, convenient andpractical, cost-effective, safe and can extend lamp life, and obviously the role of energy conservation.KEY WORDS Energy switch; light control; voice; automatic delay; CD4011.1 引言隨著電子技術(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

11、電路已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵罚恍枰_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控制電路工作的電子開關(guān)。它將聲音如擊掌聲和光轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)放大、整形，輸出一個開關(guān)信號去控制各種電器的工作，在自動控制工業(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。該電路在設(shè)計時應(yīng)用了仿真軟件，來進行仿真然后才確定下來的，雖然用的僅僅是EWB軟件，但是在論文中也是比擬有特色。能夠使人們在不知不覺中感受方便。 課題背景 隨著千年鐘聲的敲響,歷史的車輪

12、被推進了一個新的世紀(jì)21世紀(jì)。站在新世紀(jì)的門檻上，我們感受到的是高速開展的現(xiàn)代科技。也因如此，照明燈的需求也在不斷地開展，人類有意識地采用各種方法改良它。照明，不僅改變了人們?nèi)粘龆鳎章涠ⅰ暗纳罘绞?，也充滿豐富了我們的精神世界。是的，也許你不禁要問：為什么一個小小的照明燈有如此神奇的成效。我想這要歸功它的結(jié)構(gòu)及創(chuàng)造原理啊！這當(dāng)中到底包含了多少值得我們?nèi)ヌ剿鳎l(fā)現(xiàn)的奧秘呢？帶著這個問題，我們共同選擇了這個課題，一起從課題研究中找到答案！1.2 課題研究的目的和意義 研究目的：通過這次的課題研究我們希望在理清它的開展脈絡(luò)上進一步了解它的創(chuàng)造原理，將平時所學(xué)習(xí)的知識運用到實驗探索上，這對提高我

13、們的動手能力，創(chuàng)新意識，及鍛煉思維活動無疑是一個莫大的幫助。同時我們也希望這次的研究能讓同學(xué)進一步地了解照明燈。從小的突破點入手，掌握又一項科技知識，為現(xiàn)代教育科學(xué)盡一份力量！研究意義：用聲光控延時開關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開關(guān)，只有在天黑以后，當(dāng)有人走過樓梯通道，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)人們進入家門或走出公寓，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮，可以到達節(jié)能的目的。聲光控延時開關(guān)不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點，適合于各種樓房走廊的照明設(shè)備。 降低能

14、耗、節(jié)約能源、注重環(huán)保是當(dāng)今世界的主潮流，高能耗且會加劇溫室效應(yīng)的白熾燈越來越不受歡送。繼公布“歐盟后年封殺白熾燈的時間表后，世界各地陸續(xù)拋棄白熾燈已成定局，環(huán)保型節(jié)能熒光燈是白熾燈的替代者。 節(jié)能熒光燈VS白熾燈，勝券在握已無懸念，但樓道照明卻限制了熒光燈的使用，因為樓道照明是非持續(xù)性的，有人經(jīng)過才需要光亮，而不斷的開關(guān)通斷會影響熒光燈的使用壽命，所以聲光控白熾燈在樓道照明領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 國內(nèi)外概況由于近年來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。照明器材行業(yè)屬一般性競爭行業(yè)，是我國輕工業(yè)對外開放較早的行業(yè)之一。WTO后，國際上一些知名品牌大企業(yè)相繼進入國內(nèi)

15、產(chǎn)銷領(lǐng)域，使得國內(nèi)競爭國際化。努力增加節(jié)能光源和不同檔次、把戲、不同用途的照明器具的開發(fā)，加快綠色、節(jié)能光源產(chǎn)品的開發(fā)推廣和應(yīng)用是我國目前照明器材行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點。我國照明器材行業(yè)將面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，而由此帶來的巨大商業(yè)利益也成為一些企業(yè)矚目的焦點。隨著全球經(jīng)濟一體化，興旺國家產(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)大量向開展中國家轉(zhuǎn)移，而中國又是一個比擬適合的國家，一是中國具備生產(chǎn)這些產(chǎn)品的條件，二是勞動力本錢比擬低，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，以下強力因素都預(yù)示著我國照明市場仍有很大的潛力可挖。根底設(shè)施建設(shè)方面：機

16、場、鐵路、港口、城市軌道交通等訊速開展，每一項工程均需要照明。城市亮化工程方面：城市廣場、綠地、道路、建筑物泛光照明，已從大城市開展到中小城市。根據(jù)國內(nèi)外市場需求預(yù)測，我國照明電器行業(yè)的高速增長期還將繼續(xù)，對未來的預(yù)測如何更加科學(xué)化是我們面臨的問題。進一步提高照明產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次進一步提高照明產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，這既是當(dāng)前擺在我們面前的課題，同時也是全行業(yè)共同努力的長期目標(biāo)。就國內(nèi)市場需求而言，人們生活水平逐步提高，對生存環(huán)境質(zhì)量的要求也越來越高，對照明電器產(chǎn)品提出更高的要求。新的建筑照明標(biāo)準(zhǔn)已完成制訂工作，即將批準(zhǔn)執(zhí)行，新標(biāo)準(zhǔn)根本與國際接軌，對不同場合的照明提高了要求，也需要我們不斷的創(chuàng)新。2

17、 方案設(shè)計與論證 設(shè)計要求電子開關(guān)控制燈泡白天不亮，只有在晚上且聲音時才亮，并且可自動延時。可靠性、平安性、壽命性能要良好、價格低。分析此設(shè)計要求，那么設(shè)計方案中要有聲音信號和光信號的接收來控制開關(guān)的通斷。想出以下兩種設(shè)計方案。 設(shè)計任務(wù)與要求1. 白天正常光照下，無論有無聲音，該開關(guān)不動作，燈不亮；2. 夜晚無聲音的時候，燈不亮；有聲音觸發(fā)時，開關(guān)動作，燈亮；3. 燈亮一定時間以后，自動熄滅且延時時間可調(diào)；4. 可靠性、平安性、壽命性能要良好、價格低；2.2 方案一系統(tǒng)主要采用六個三極管9014來控制可控硅的導(dǎo)通與斷開，從而實現(xiàn)燈泡的亮滅。工作原理圖如圖1所示。220V市電經(jīng)D2，D3，D5

18、，D6橋式整流，再經(jīng)D1，R1，然后經(jīng)過穩(wěn)壓二極管D4削波，C3濾波得到12V直流供電路工作。蜂鳴片Y1接收的聲音信號和光敏電阻LR接收的光信號控制六個三極管9014的導(dǎo)通與截止，從而控制可控硅Q3的通斷，實現(xiàn)燈泡的亮滅，C5和R11構(gòu)成延時電路，實現(xiàn)自動延時。圖2-12.3 方案二系統(tǒng)采用CD4011為核心控制晶閘管的通斷。其工作電路如圖2-2所示。二極管D2-D5組成橋式整流電路將220V市電變成脈動直流電壓，再經(jīng)過R7限流，D6穩(wěn)壓，C2濾波輸出10V直流電壓，為集成塊CD4011及三極管Q1提供電源。駐極話筒MIC的聲音信號和光敏電阻RG感受到的光信號以“與的關(guān)系來控制CD4011輸出

19、上下電平，經(jīng)過C3和R6構(gòu)成的延時電路，實現(xiàn)自動延時，然后CD4011的輸出控制晶閘管的導(dǎo)通和斷開，從而控制燈泡的亮與滅。圖2-2比擬以上兩種設(shè)計方案，二者都方便實用，平安可靠，并節(jié)約能源，但方案二的原理及電路明顯簡單，所用器件少，更有利于硬件的制作，故采用方案二。3 單元電路設(shè)計與參數(shù)計算本設(shè)計的原理框圖如圖3-1所示。本設(shè)計主要由橋式整流電路、降壓濾波電路、聲音信號輸入電路、光信號輸入電路、延時控制電路以及負(fù)載電路6局部組成。電源部份聲控部份光控部份延時部份受控部份DC10VAC 220V圖3-1 整流電路背景知識介紹交流電：電路中的電壓電流的大小和方向隨時間進行周期性變化的電壓電流稱為交

20、流電，假設(shè)遵循正弦規(guī)律變化那么為正弦交流電。例如：常用的市電為單相正弦交流電，電壓為220V，頻率為50HZ。直流電：電路中的電壓電流的方向不發(fā)生變化的稱為直流電。例如：常用的AA干電池電壓為；鋰離子充電電池電壓為。整流：將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過程。濾波：單相整流電路整流后的直流電為脈動直流電，其中仍包含較多的交流成分，為保證電源質(zhì)量需要濾除其中的交流成分，保存直流成分，將脈動變化的直流電變?yōu)槠交闹绷麟姺Q為濾波。單相整流濾波電路：將電網(wǎng)220V的單相交流電路進行整流、濾波，輸出平滑的直流電。圖3-26、常見整流電路：1單相半波整流電路圖3-3 2單相全波整流電路圖3-4 3單相橋式整流電路圖

21、3-5在整流濾波電路中，單相橋式整流電容濾波電路應(yīng)用最為廣泛。 橋式整流電路它是由二極管D1、D2、D3、D4組成。其功能是將220V的交流市電轉(zhuǎn)換為脈動直流電壓。整流電路的工作原理 ：橋式整流電路是最根本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，如圖3-6所示。整流電路中的二極管是作為開關(guān)運用，具有單向?qū)щ娦?。根?jù)圖3-6的電路圖和圖3-7的波形圖可知： 當(dāng)正半周時，二極管D1、D3導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。 當(dāng)負(fù)半周時，二極管D2、D4導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。在負(fù)載電阻上正、負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。圖3-6橋式二極管整流電路圖3-7橋式二極管整流電路波形

22、參數(shù)計算：二極管橋式整流電路輸入、輸出之間的數(shù)量關(guān)系及二極管選擇的條件：輸出電壓、電流與輸入電壓的關(guān)系：VO22IO(VO/RL二極管所承受的電流及耐壓值IV=IO/(VO/RLVRM=V2m單向橋式整流電路二極管選擇條件：IVZIO(VO/RLVRMV2m 降壓濾波電路由電阻R5、R7、電容C2和穩(wěn)壓管D6組成。電路中燈泡也起到了很重要的降壓作用。橋式整流電路輸出的脈動直流電壓經(jīng)過R7限流降壓，電容C2濾波，從而得到比擬小的直流電壓加到穩(wěn)壓管D6上，獲得10V左右的直流電壓，作為控制電路的直流電源。 聲音信號輸入電路由駐極話筒MIC、電阻R1、R2、R3、電容C1和三極管Q1組成。駐極話筒的

23、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)干小孔的金屬電極背稱為背電極構(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。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 =CU 所以當(dāng)C變化時必然引起電容器兩端電壓U的變化，從而輸出電信號，實現(xiàn)聲電的變換。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

24、，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。本設(shè)計采用駐極話筒的二端輸出方式，它是將場效應(yīng)管接成漏極輸出電路，類似晶體三極管的共發(fā)射極放大電路。只需兩根引出線，漏極D與電源正極之間必須接一漏極電阻R1，信號才能由漏極輸出有一定的電壓增益，使話筒的靈敏度比擬高。 工作原理：當(dāng)沒有聲音時，三極管Q1工作在飽和狀態(tài)，CD4011的2腳為低電平；當(dāng)有聲音時，聲音信號經(jīng)話筒MIC轉(zhuǎn)換為電信號后經(jīng)C1耦合至三極管Q1放大，Q1由飽和進入放大狀態(tài)，其集電極由低電平轉(zhuǎn)變成高電平并送入集成電路CD4011的2腳。 光信號輸入電路它是由電阻R4和光敏

25、電阻RG組成。光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻如下圖。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。構(gòu)成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導(dǎo)體。 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻受到光照時，價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時產(chǎn)生空穴，電子空穴對的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強，光生電子空穴對就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子-空穴對逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原值，電流也逐漸減小。本設(shè)計所用的光敏電阻亮電阻

26、為20K-30K,暗電阻約為3M，在光敏電阻上串接的電阻R4的阻值應(yīng)該大于30K,小于3M。具體阻值在調(diào)試時依據(jù)對光的靈敏性而定。本設(shè)計取R4的阻值為180K。光信號輸入電路的工作原理：光的強弱經(jīng)光敏電阻RG轉(zhuǎn)換為高、低電平后送入集成電路CD4011的1腳。由降壓濾波電路知，光敏電阻和R4的總電壓U為10V,白天光線射到光敏電阻RG上時，其阻值變得很小，約為20K,那么光敏電阻的電壓U1為：U1=URG/(R4+RG)=10V20/(180+20)=1V根據(jù)4011的PDF資料可知， CD4011的1腳為低電平，那么3腳被鎖定為高電平，與2腳的輸入上下電平無關(guān)，所以電路封鎖了聲音通道，使聲音信

27、號不能通過，即燈泡亮滅不受聲音控制。這時，門U1A的3腳輸出的高電平經(jīng)過門U1B、U1C、U1D三次反相后成低電平，晶閘管D7無觸發(fā)信號不導(dǎo)通，燈不亮。夜晚，RG因無光線照射呈高阻，約為3M。那么光敏電阻的電壓U2為：U2=URG/(R4+RG)=10V3000000/(180+3000000)10V那么與非門U1A的輸入端1腳變成高電平，門U1A的輸出狀態(tài)受2腳輸入電平的控制，這為聲音通道的開通創(chuàng)造了條件。 延時控制電路延時電路由二極管D1，電阻R6和電容C3組成?？刂齐娐酚杉呻娐稢D4011、電阻R5和可控硅D7組成，可控硅的作用是控制開關(guān)的通斷。集成電路CD4011是整個電子開關(guān)的核心

28、原件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-8所示。它是四-二輸入與非門集成電路。其中1、2腳和3腳分別為與非門1的輸入和輸出端；5、6和4腳分別為與非門2的輸入與輸出端；8、9腳和10腳分別為與非門3的輸入和輸出端；12、13腳和11腳分別為與非門4的輸入和輸出端；7腳接地；14腳接電源。在該電路中與非門1和與非門2組成聲音信號和光信號與邏輯電路；與非門3、與非門4和電阻R7組成觸發(fā)電路。圖3-8CD4011的主要參數(shù)如下表：表3-1 本設(shè)計還采用單向可控硅MCR100-6作為控制開關(guān)，其導(dǎo)通條件：一是可控硅陽極與陰極間必須加正向電壓，二是控制極也要加正向電壓。以上兩個條件必須同時具備，可控硅才會處于導(dǎo)通狀態(tài)。

29、另外，可控硅一旦導(dǎo)通后，即使降低控制極電壓或去掉控制極電壓，可控硅仍然導(dǎo)通。起到開關(guān)的開通作用，從而控制燈泡點亮；可控硅關(guān)斷條件：降低或去掉加在可控硅陽極至陰極之間的正向電壓，使陽極電流小于最小維持電流以下?？煽毓璧膶?dǎo)通與斷開控制燈泡的亮滅。 延時控制電路的工作原理：在白天時，與非門U1A的輸入端1腳為低電平，那么3腳被鎖定為高電平，與2腳的輸入上下電平無關(guān)，所以電路封鎖了聲音通道，使聲音信號不能通過，即燈泡亮滅不受聲音控制。這時，門U1A的3腳輸出的高電平經(jīng)過門U1B、U1C、U1D三次反相后成低電平，晶閘管D7無觸發(fā)信號不導(dǎo)通，燈不亮。當(dāng)在夜晚同時有聲音信號時，與非門U1A的輸入端1腳和2

30、腳都為高電平，那么其輸出為低電平，再經(jīng)與非門U1B反相輸出高電平，通過隔離二極管D1給電容C3充電，當(dāng)C3充電電壓到達與非門U1C的閾值電平時，使與非門U1D輸出高電平，通過R5觸發(fā)可控硅D7使其導(dǎo)通，主回路便有較大的電流通過白熾燈使其發(fā)光。當(dāng)聲音消失后，與非門U1A的輸入端的2腳變?yōu)榈碗娖?，那么其輸出端為高電平，從而使與非門U1B輸出為低電平，因D1的阻斷作用，電容C2只能通過R5緩慢放電，經(jīng)過大約20S下降到與非門U1C的閾值電壓以下，使與非門U1D輸出低電平，當(dāng)交流電過零點時，可控硅自動關(guān)斷，白熾燈熄滅。延時時間理論值為：t=2RC=210uF1M 負(fù)載電路 由白熾燈及220V交流電組成

31、。4 總原電路及元器件清單 總原理圖圖4-1 PCB制板圖圖4-2 整體電路仿真圖以及仿真結(jié)果分析 用Mutisim仿真的電路如下各圖所示。光敏電阻用一個普通電阻代替，當(dāng)在白天時，光敏電阻用阻值約為16K的電阻代替，在夜晚時，光敏電阻用阻值約為5M的電阻代替。駐極話筒用信號V1和開關(guān)JI代替。開關(guān)閉合時，表示有聲音信號，開關(guān)斷開時，表示沒有聲音信號。 圖4-3為夜晚無聲音時的仿真圖，圖4-4為夜晚且有聲音時的仿真圖，圖4-5為白天有聲音時的仿真圖，圖4-6為白天沒有聲音時的仿真圖。圖中電壓值為燈泡兩端的電壓。圖4-3 夜晚無聲音圖4-4 夜晚且有聲音圖4-5 白天有聲音圖4-6 白天沒有聲音

32、仿真結(jié)果:在白天，即RG為16K時，無論有無聲音信號圖中的開關(guān)無論閉合與否，燈泡不亮；晚上時，即RG為5M時，有聲音時開關(guān)閉合，燈泡發(fā)光，聲音消失把開關(guān)斷開后，燈泡繼續(xù)發(fā)光20s左右后自動熄滅。此結(jié)果表示該設(shè)計電路到達了設(shè)計要求。 元件清單序號器件名稱主要參數(shù)及型號數(shù)量備注1電阻27K 1/4W1R12電阻 1/4W1R23電阻33K 1/4W1R34電阻180K 1/4W1R45電阻51K 1/4W1R56電阻1M 1/4W1R67電阻270K 1/4W1R78瓷片電容1041C19電解電容100uF/25V1C210電解電容10uF/50V1C311集成芯片TC4011BP1U112可控硅

33、MCR100-61D713三極管90141Q114二極管1N41484D115二極管1N40071D2D516穩(wěn)壓二極管10V1D617駐極體話筒1MIC18光敏電阻1RG表4-15 安裝與調(diào)試 電路安裝先按照電路圖將元器件安裝在面包板上進行調(diào)試，安裝前先檢查元器件是否完好。安裝時要特別注意駐極體話筒的極性，三極管和可控硅的管腳分布。在面包板上調(diào)試成功前方可在印制電路板上焊接。印制電路板實際尺寸約為50mm45 mm，。按照印制電路板所示原件位置進行安裝焊接。焊接駐極體話筒及電容時，應(yīng)該不帶電焊接。負(fù)載燈泡采用外接方式，不安裝在印制電路板上。注意在裝接電路，改變電路連接或插、拔電路時，均應(yīng)切斷

34、電源，嚴(yán)禁帶電操作。 電路調(diào)試在面包板上調(diào)試時，仔細(xì)對照原理圖，先檢查是否有漏接和短路現(xiàn)象，檢查時可用數(shù)字萬用表的蜂鳴檔，兩表筆分別接觸兩個點，假設(shè)發(fā)出蜂鳴聲，那么此兩點相連，假設(shè)沒有蜂鳴聲，那么此兩點斷開，等檢查無誤后，接上負(fù)載白熾燈以及220V交流市電進行檢測。在印制電路板上調(diào)試時，用以上方法檢查整個電路板是否有虛焊、漏焊和短路現(xiàn)象，以免上電后燒壞器件，檢查無誤后，接上負(fù)載白熾燈以及220V交流市電進行通電檢測。調(diào)試時用萬用表直流電壓檔測試集成電路U1的14腳應(yīng)有10V左右的直流電壓。在有光無聲音時測量三極管Q1的集電極C應(yīng)為低電平，集成電路U1的1腳和2腳都為低電平，3腳輸出高電平，4腳

35、為低電平，那么二極管D1把電流隔離，可控硅應(yīng)不導(dǎo)通，燈泡不亮。在有光有聲音時，集成電路U1的1腳為低電平，2腳為高電平，3腳輸出高電平，同上，白熾燈應(yīng)不亮。用不透明的蓋子蓋住光敏電阻RG。在有聲音時，集成電路U1的1腳和2腳都為高電平，3腳輸出低電平，11腳為高電平，可控硅應(yīng)導(dǎo)通，白熾燈應(yīng)能點亮并延時20S左右后自動熄滅。到達以上要求，說明電路已調(diào)試成功。注意：由于電路外接220V的強電，所以通電調(diào)試時一定要注意平安。6 性能測試與分析 測試本設(shè)計的電路板上的各參數(shù)時，理論值和實際值根本相近。通過檢測，光敏電阻對光的接收很靈敏，駐極話筒對聲音的拾取也較靈敏，但不是很理想。是由于電阻R4的參數(shù)選

36、擇不夠恰當(dāng)。可控硅也很好的起到開關(guān)的控制作用，總體設(shè)計到達要求。在測試中發(fā)現(xiàn)延時時間的實際值和理論值相差遠(yuǎn)，本設(shè)計延時電路用C3和R6組成，理論延時時間應(yīng)為：t=2RC根據(jù)此公式本設(shè)計的延時時間應(yīng)為：而實際測得延時時間約為20S左右。通過分析此現(xiàn)象，才知道公式t=2RC是電容放完電時使用的，而本設(shè)計中只要電容C3通過R6放電，使電壓下降到與非門3的閾值電壓以下，使與非門4輸出低電平，燈泡就熄滅；而4011的與非門的輸入管腳電壓大約為2V時就為低電平，那么說明電容并沒有放完電時燈泡就熄滅，所以導(dǎo)致理論值和測量值有大的誤差。7 結(jié)論與心得本次課程設(shè)計成功地制作出了一個節(jié)能的聲光雙控電子開關(guān)，它能實現(xiàn)以下功能：1.白天正常光照下，無論有無聲音，燈泡不亮；2.夜晚無聲音的時候，燈不亮；有聲音觸發(fā)時，燈亮；3.燈亮一定時間以后，自動熄滅且延時20S左右；4.靈敏度較高；本設(shè)計平安節(jié)電、使用壽命長且本錢低。到達了設(shè)計的要求。同時也實現(xiàn)了聲光雙控且能自動延時，可廣泛使用于公共場所的照明控制，在日常生活中具有很大的實用性。通過本課程設(shè)計，我進一步熟悉了各元器件的工作原理及功能，比方駐極體話筒和可控硅的管腳分布、參數(shù)及工作原理，進一步掌握了原理圖的設(shè)計與電路板的焊接。在電路的設(shè)計與調(diào)試過程中也遇到了很多問題，第一次在面包板上調(diào)試時，