聲光控制照明節(jié)電開關設計論文

1、 PAGE23 / NUMPAGES28信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)設計(論文)題目:聲光控制照明節(jié)電開關設計 _專 業(yè): 應用電子技術 班 級: 應電08-2 學 號: 0818081 姓 名: 洪 鵑 指導教師: 運 軍 二一年九月十日信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書學 生姓 名洪鵑學號0818081班級應電082專業(yè)應用電子技術設計（或論文）題目聲光控制照明節(jié)電開關設計指導教師職稱工作單位與所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注運軍工程師信息職業(yè)技術學院電子工程系應用電子技術設計（論文）容：1.電燈具有光控開關作用，白天光線亮時不會點亮，夜間開關呈守備狀態(tài)。2.電燈具有聲控作用，當有走

2、路的聲音或振動時，開關即能自動開啟，燈亮一定時間后自動關閉。3.正確選擇電路元件與設備，給出元件、設備明細表。4.撰寫設計論文，要求準確闡述電路選擇依據，反映元件、設備選擇等設計過程，字數(shù)不少于4000字。5.要求自制印刷電路板，裝出電路實物，基本達到各項指標要求。進度安排：第5周：在網上查找相關資料，選擇參考方案并確定方案； 第6周：在Mulitisim10.0里畫仿真圖，并驗證其功能是否能實現(xiàn)；第78周：撰寫論文第1章，查找第2章單元電路里所需資料；第910周：撰寫好第2章的論文并檢查、理解論文第1章；第1112周：整理論文，初步撰寫好論文的初稿； 第1314周：檢查定稿；第15周：答辯。

3、主要參考文獻、資料(寫清楚參考文獻名稱、作者、出版單位)：1 余成波.傳感器與自動檢測技術.:高等教育，20042 何希才.傳感器技術與應用.：空航天大學，20053 家貴.傳感器電路設計手冊.:版社， 20024 王俊杰.檢測技術與儀表.:理工大學，20025 旭東.實用電子電路精選.:化學工業(yè)，19996 華成英.電子技術.:中央廣播電視大學，19967 康華光.電子技術基礎（第四版）.:高等教育出版，2002審批意見教研室負責人：年月日備注：任務書由指導教師填寫，一式二份。其中學生一份，指導教師一份。目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc280731879

4、摘要 PAGEREF _Toc280731879 h 1HYPERLINK l _Toc280731880緒論 PAGEREF _Toc280731880 h 2HYPERLINK l _Toc280731881第1章電路方案設計 PAGEREF _Toc280731881 h 3HYPERLINK l _Toc2807318821.1 方案選擇 PAGEREF _Toc280731882 h 3HYPERLINK l _Toc2807318831.2 方案論證 PAGEREF _Toc280731883 h 4HYPERLINK l _Toc2807318841.3 整機原理介紹 PAGER

5、EF _Toc280731884 h 4HYPERLINK l _Toc280731885第2章單元電路設計 PAGEREF _Toc280731885 h 6HYPERLINK l _Toc2807318862.1 整流電路 PAGEREF _Toc280731886 h 6HYPERLINK l _Toc2807318872.1.1 倍壓整流電路 PAGEREF _Toc280731887 h 6HYPERLINK l _Toc2807318882.1.2 橋式整流電路 PAGEREF _Toc280731888 h 6HYPERLINK l _Toc2807318892.2 光控電路設計

6、 PAGEREF _Toc280731889 h 8HYPERLINK l _Toc2807318902.2.1 核心元器件 PAGEREF _Toc280731890 h 8HYPERLINK l _Toc2807318912.2.2 光控電路的工作原理 PAGEREF _Toc280731891 h 8HYPERLINK l _Toc2807318922.3 聲控電路設計 PAGEREF _Toc280731892 h 9HYPERLINK l _Toc2807318932.3.1 核心元器件介紹 PAGEREF _Toc280731893 h 9HYPERLINK l _Toc28073

7、18942.3.2 聲控電路工作原理 PAGEREF _Toc280731894 h 10HYPERLINK l _Toc2807318952.4 延時電路設計 PAGEREF _Toc280731895 h 10HYPERLINK l _Toc2807318962.4.1 核心元器件介紹 PAGEREF _Toc280731896 h 10HYPERLINK l _Toc2807318972.4.2 延時電路工作原理 PAGEREF _Toc280731897 h 11HYPERLINK l _Toc2807318982.5 整機電路工作原理 PAGEREF _Toc280731898 h

8、12HYPERLINK l _Toc280731899第3章電路仿真與調試 PAGEREF _Toc280731899 h 14HYPERLINK l _Toc2807319003.1 multisim 軟件使用平臺與功能 PAGEREF _Toc280731900 h 14HYPERLINK l _Toc2807319013.2 介紹Mulitisim10.0中畫圖步驟 PAGEREF _Toc280731901 h 14HYPERLINK l _Toc2807319023.3 電路仿真 PAGEREF _Toc280731902 h 14HYPERLINK l _Toc280731903第

9、4章實物制作與調試 PAGEREF _Toc280731903 h 18HYPERLINK l _Toc2807319044.1 印制電路板的制作 PAGEREF _Toc280731904 h 18HYPERLINK l _Toc2807319054.2 元器件的安放順序 PAGEREF _Toc280731905 h 19HYPERLINK l _Toc2807319064.3 焊接 PAGEREF _Toc280731906 h 19HYPERLINK l _Toc2807319074.3.1 焊接的工藝要求 PAGEREF _Toc280731907 h 19HYPERLINK l _

10、Toc2807319084.3.2 焊接的操作 PAGEREF _Toc280731908 h 19HYPERLINK l _Toc2807319094.4 實物 PAGEREF _Toc280731909 h 20HYPERLINK l _Toc2807319104.5 實物調試 PAGEREF _Toc280731910 h 20HYPERLINK l _Toc2807319114.5.1 靜態(tài)調試 PAGEREF _Toc280731911 h 20HYPERLINK l _Toc2807319124.5.2 動態(tài)調試 PAGEREF _Toc280731912 h 21HYPERLIN

11、K l _Toc280731913總結 PAGEREF _Toc280731913 h 22HYPERLINK l _Toc280731914致 PAGEREF _Toc280731914 h 23HYPERLINK l _Toc280731915參考文獻 PAGEREF _Toc280731915 h 24HYPERLINK l _Toc280731916附錄1整機機電路圖 PAGEREF _Toc280731916 h 25HYPERLINK l _Toc280731917附錄2 元件明細表 PAGEREF _Toc280731917 h 26摘 要在現(xiàn)代科技發(fā)展中，人們因生活水平、文化習

12、俗、道德修養(yǎng)的不同，對一樣的節(jié)能路燈有不同的評價。如在學校、居民小區(qū)、廠礦企業(yè)等單位的公共場所等地方安裝不同的節(jié)能路燈，有些長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費。另外，由于頻繁開關或者人為因素，墻壁開關的損壞率很高，從而增大了維修量，浪費了資金。 本課題設計就為圍繞這一問題，設計了一種電路新穎、安全節(jié)電、結構簡單、安裝方便、使用壽命長的聲光控節(jié)能路燈。其功能達到白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音，燈泡都不會被點亮。夜晚和白天光線較暗時，電路的駐極體話筒只要檢測到有碎發(fā)聲響，燈泡就會自動點亮為行人照明，過幾十秒后又自動熄滅，節(jié)能節(jié)點。聲光路燈控制器組成、性能，適用圍與工作原理，給出各單元電

13、路原理圖，如：整流電路、光控電路、聲控電路、延時電路。其節(jié)電效果十分明顯，同時也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果非常好。 關鍵詞電源電路；光控電路；聲控電路；延時電路；節(jié)能緒論毫無疑問，20世紀是電子技術飛速發(fā)展的世紀。許多行業(yè)如醫(yī)藥、交通、科學、商業(yè)等都取得很大進步，如果沒有電子技術所提供的儀器和設備，這些行業(yè)能取得這么大的進步嗎？答案是肯定沒。沒有電子技術，你無法看到自己，在跳動的心臟逼真的三維虛擬圖象；沒有電子技術，你就無法在星期日的晚上從銀行取錢。有電子技術的今天，你愿意去參加一個沒有音響放大器，沒有大屏幕或燈光效果的流行音樂會嗎？電子技術的飛速發(fā)展，使電燈的樣式、種類以與對燈的

14、控制方式千變萬化。隨著社會的發(fā)展，資源的大量開采，能源的逐漸減少，所以我們要建立起節(jié)約能源的意識，電能是我們日常生活中必不可少的，它的節(jié)約應首當其沖，而電燈的使用最為普遍，所以設計一種自動控制燈開關的電路是非常必要的，聲光控制節(jié)電燈開關就是其中的一種。聲光控電路已成為人們日常中不可缺少的必須品，它不需要手動開關，當夜晚有人經過時會自動點亮；廣泛應用于走廊、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，得到了廣泛的應用。聲光控電路是聲音和光控制電路工作的電子開關。在自動控制工業(yè)電器和家用電器方面有著廣泛的用途。該電路在設計時應用了仿真軟件Multisim，進行仿真完成功能后，確定它能夠

15、使人們在不知不覺感受到方便。公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道普遍使用機械手動開關，由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點亮長明的現(xiàn)象，故使燈泡壽命短、浪費電量，為國家、單位、個人經濟造成損失。另外，由于頻繁開關或其他人為因素，墻壁開關的損壞率很高，既增大了維修量、浪費了資金，又容易造成事故隱患。因此，設計研制一種電路新穎、安全節(jié)電、結構簡單、安裝方便的聲光控制照明節(jié)電自動開關顯得相當有必要。使公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道燈在白天時不亮，晚上聞聲自亮，待人走后，幾十秒后自動關閉，既方便，又節(jié)能。第1章電路方案設計1.1 方案選擇方案一：采用模擬電子電路設計，電路由電子開關，整形電路，檢波器，聲音放大等電

16、路組成。聲光控制照明節(jié)電開關是一種利用聲、光雙重控制的無觸點開關。原理框圖如圖1-1所示：檢音感光放大電子開關二極整形延時整形照明燈控制門圖1-1聲光控制照明節(jié)電開關原理框圖原理簡述：這里介紹的聲光控制照明節(jié)電開關是：晚上，光線暗時，可用聲音觸動開關開燈，定時40秒左右后，自動熄滅；白天光線充足時，無論多大的聲音干擾也不能點亮燈泡。它特別適用于住宅樓、辦公樓樓道、走廊、倉庫、地下室、廁所等公共場所的照明。電路主要通過芯片CD4011實現(xiàn)延時電路、聲控電路的功能，但CD4011芯片不易購買，且價格昂貴、容易損壞，電路圖有些復雜，執(zhí)行起來電路不是那么容易，CD4011中主要是四個非門組成，其中的工

17、作原理有些復雜。方案二：采用的還是模擬電子電路。電路主要是由聲源、聲電轉換電路、放大電路、倍壓整流電路、信號處理電路、延時電路和電源電路組成。電路原理方框圖如圖1-2所示。這里介紹的聲光控制照明節(jié)電開關，在白天或光線較亮時，節(jié)電開關呈關閉狀態(tài)，燈不亮；夜間或光線較暗時，節(jié)電開關呈預備工作狀態(tài)。當有人經過該開關附近時，腳步聲等把節(jié)電開關啟動，燈亮，延時30秒左右后節(jié)電開關自動關閉，即燈滅。而在本電路中并未使用任何芯片，即選用了一些最基本的元器件組成聲光控節(jié)電開關，價格便宜，主體電路簡單，可靠性強，電路執(zhí)行起來簡易，是比較簡潔易于理解的一種集聲、光、定時于一體的節(jié)能自控開關。220V交流電路聲音放

18、大低倍整流光敏開關延時電路電子開關MIC圖1-2 方案2聲光控制照明節(jié)電開關原理框圖1.2 方案論證聲光控制照明節(jié)電開關已被人們廣泛應用，此開關白天控制燈不亮，晚上有聲音自動點亮，延時一段時間自動關斷。此設計匯聚了聲、光、定時控制于一體，一個既方便又節(jié)能，其普遍應用于住宅樓、辦公樓樓道、走廊、倉庫、地下室、廁所等公共場所的照明開關。不僅方便了人們，還有顯著的節(jié)能效果。方案一與方案二的原理基本一樣，方案二優(yōu)點：電路用到的元器件都是比較容易購買到的，電路也簡單易懂，不需要任何芯片，從而大大節(jié)約了成本；電源電路經整流穩(wěn)壓使電路的穩(wěn)定性比較強，使用駐極體話筒來實現(xiàn)聲電轉換，傳達聲音信號的靈敏度高、效益

19、好，方案一缺點：電路中使用CD4011來實現(xiàn)聲光轉換相對復雜，使用電源信號來實現(xiàn)聲電轉換，傳達聲音的效果不大明顯。綜上所述：考慮電路的可靠性強、主體電路結構簡單與否、執(zhí)行機構不同、可靠、價廉、有效益等多方面的原因，比較后方案二更適合我的畢業(yè)設計，即實現(xiàn)了我所設計的任務又簡而易懂。經過兩種方案的比較后，即將方案二作為此次設計的總體方案。1.3 整機原理介紹聲源產生的聲音信號，經駐極體話筒轉換成微弱的電信號，該信號經放大后送處理器進行處理，處理器將幅度、頻率一樣的一群聲音信號轉換成一次狀態(tài)改變的控制信號，該信號經過延時處理電路后達到設計所要求的時間和功能，然后經執(zhí)行機構直接控制負載，電源電路分別向

20、各部分電路提供相應的工作電源。這里介紹的聲光控制節(jié)電開關，在白天或光線較亮時，節(jié)電開關呈關閉狀態(tài)，燈不亮；夜間或光線較暗時，節(jié)電開關呈預備工作狀態(tài)。當有人經過該開關附近時，只要有聲音發(fā)出，就能把節(jié)電開關啟動，即燈亮，延時30秒左右節(jié)電開關自動關閉，即燈滅。在本設計中，主要是由聲源、聲電轉換電路、放大電路、低倍整流電路信號處理電路、延時電路和電源電路組成。其系統(tǒng)框圖如圖1-3所示：220V交流電路聲音放大低倍整流光敏開關延時電路電子開關MIC圖1-3總體聲光控開關原理框圖第2章單元電路設計2.1 整流電路在本次單元電路設計中有兩個整流電路，一個是由電容和二極管組成的倍壓整流電路，一個是橋式整流電

21、路。兩個整流電路在電路中分別起到不同的作用。2.1.1 倍壓整流電路由電容和二極管構成的倍壓整流電路如圖2-1所示。二極管最明顯的性質就是它的單向導電特性。在這里選用的D2和D3是整流二極管。C4、D2和D3、C5構成倍壓整流電路，把聲音信號變成直流控制電壓。圖2-1 倍壓整流電路工作原理：將聲音放大電路放大后的信號通過C4耦合，將由D2、D3整流經C5濾波后傳入下級光敏電路中。其中電容C4和C5的作用有所不同，C4起到的耦合作用，C5起到的濾波作用。2.1.2 橋式整流電路工作原理：本電路是有四只二極管1N4007組成的全波橋式整流，在這部分電路中，橋式電路是核心部分，故稱為橋式整流電路。這

22、部分整流主要是針對電源的整流。220V交流電通過燈絲，經過D6-D9整流，將220V的交流電經D6D9整流、R1、R2、D5降壓得到12V-15V的直流脈動電壓，但是這種脈動電壓不夠理想，通過穩(wěn)壓管D4進行穩(wěn)壓，最終獲得單向的、平滑的12V直流脈動電壓供給控制電路，保證C1上電壓不超過15V。C1主要起到退藕的作用。此部分電路作用為提供穩(wěn)定的工作電壓。整流電路是利用半導體二極管的單向導電性把交流電變成單向脈動的直流電。電路原理圖如圖2-2所示。圖2-2 橋式整流電路從圖中可以得出：全波橋式整流輸入波形如圖2-3（a），當U2在正半周，D6、D7因正偏而導通，D8、D9因反偏而截止，此時的輸出波

23、形如圖2-3（b）所示；當U2在負半周，D8、D9因正偏而導通，D6、D7因反偏而截止，輸出波形圖如圖2-4（c）所示；在U2整個周期，四只二極管分兩組輪流導通或者截止，在負載上得到單一方向的脈動直流電壓和電流。最后電路輸出的波形如圖2-3（d）所示：圖2-3 全波橋式整流的波形圖1.負載上直流電壓和電流的計算：單相橋式整流輸出電壓波形的面積是單相半波整流時的兩倍，所以輸出的直流平均電壓U0也是單相半波整流時的兩倍，即 U0=0.9U2=0.9U2=0.9120V=108v （2-1）輸出平均電流I0： I0=0.9U2/RL =0.9120V/102k1.0mA（2-2）2.二極管的選擇：

24、在單相橋式整流電路中，由于四只二極管兩兩輪流導電，即每只二極管都只是在半個周期導通，所以流過每個二極管的平均電流是輸出電流平均值的一半，即IF=I0/20.5mA（2-3）在工程實際中，變壓器二次測壓降與二極管的導通壓降，使變壓器二次電壓比理論計算值大約大10%，即：U2=1.1120=132 V（2-4）二極管的最大反向峰值電壓：URM=1.414U2169V （2-5）由以上分析可知，單相橋式整流輸出電壓的直流分量大，紋波小，且每個二極管流過的平均電流也小，因此單相橋式整流的組合電路應用最為廣泛。2.2 光控電路設計2.2.1 核心元器件光敏器件包括光敏電阻、光敏二極管與光敏三極管等。光敏

25、器件可以用于可見光或紅外光的形式控制報警器、測試儀、自動開關、繼電器等多種裝置或執(zhí)行機構。因此光敏器件在自動化技術中起著極其重要的作用。光敏電阻是一種利用光電效應制成的光電器件。它具有精度高、體積小、性能穩(wěn)定、價格低等特點，所以被廣泛應用在自動化技術中作為開關式光電信號傳感元件。光敏電阻的符號如圖2-4所示。圖2-4 光敏電阻2.2.2 光控電路的工作原理工作原理是：當光敏電阻受光照時其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低，即相當于導線。當MIC周圍沒有聲音信號時，各部分電路都不工作，燈泡不亮，當MIC周圍有聲音信號時，聲音放大電路將工作，通過整流將整流后的電信號經R7限流

26、后直接短接，不會經R6流入三極管Q3中，此時三極管Q3將接收不到信號，處于不工作的狀態(tài)，燈泡同樣不會亮。當光敏電阻在黑暗環(huán)境里，沒有光照時，它的電阻值很高，相當于斷路狀態(tài)。當MIC周圍沒有聲音信號時，同樣各部分電路將不會工作，燈泡不會亮；當MIC周圍有聲音信號時，聲音放大電路將工作，此時光敏電阻的阻值很高，不會有信號從其中流過，通過整流將整流后的電信號經R7限流后通過R6到達三極管Q3基極，此時三極管Q3基極電位較高，處于導通狀態(tài)。其中電路中R7、R6主要是分壓限流的作用。圖2-5 光控電路2.3 聲控電路設計2.3.1 核心元器件介紹駐極體話筒，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒與聲控燈電路中。駐

27、極體話筒由聲電轉換和阻抗變換兩部分組成。聲電轉換的關鍵元件是駐極體振動膜。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄膜。然后再經過高壓電場駐極后，兩面分別駐有異性電荷。膜片的蒸金面向外，與金屬外殼相連通。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開。這樣，蒸金膜與金屬極板之間就形成一個電容。當駐極體膜片遇到聲波振動時，引起電容兩端的電場發(fā)生變化，從而產生了隨聲波變化而變化的交變電壓。如果施以直流電源電壓，即可輸出音頻信號，實現(xiàn)聲電轉換。具有體積小、結構簡單、電聲性能好、價格低的特點。駐極體話筒屬于電容式話筒的一種，結構如圖2-6所示。圖2-6 駐極體話筒2.3.2 聲控電路工作原理圖

28、2-7 聲控電路工作原理：當MIC獲取到聲音信號后，將會轉化成電信號，經過C3耦合出來的信號將由三極管Q1放大，而在本電路中為了獲得較高的靈敏度，三極管Q1的值選用大于100，更利于信號放大。而三極管Q1要實現(xiàn)這個功能必須滿足，基極電壓為高電位，集電極為低電位才會導通。圖中的R12主要是起到分壓限流的作用，R9、R8分別是給三極管Q1提供基極偏置和集電極偏置。所以，其中R12、R9、R8不宜過小，否則電路容易產生間歇震蕩。三極管Q1放大后的電信號將從集電極流入下級單元電路。2.4 延時電路設計2.4.1 核心元器件介紹可控硅又叫晶體閘流管，在強電和弱電領域都有極為廣泛的應用。其中在弱電領域中應

29、用的可控硅功率比較小，外形像三極管，是電子愛好者常遇到的元件之一。正確測試可控硅是我們必須具備的基本技能。這里介紹如何用萬用表來測試單向可控硅。單向可控硅(晶閘管)：單向可控硅是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號作用下由關斷變?yōu)閷?，一旦導通，外部信號就無法使其關斷，只能靠去除負載或降低其兩端電壓使其關斷。單向可控硅是由三個PN結組成的四層三端半導體器件與具有一個PN結的二極管相比，單向可控硅正向導通受控制極電流控制，與具有兩個PN結的三極管相比，差別在于可控硅對控制極電流沒有放大作用?？煽毓铇O性的判定：單向可控硅是由三個PN結的半導體材料構成，其基本結構、符號與等效電路如圖2-8所示。

30、圖2-8 單向可控硅基本結構與符號可控硅有三個電極：陽極(A)、陰極(K)和控制極(G)。從等效電路上看，陽極(A)與控制極(G)之間是兩個反極性串聯(lián)的PN結，控制極(G)與陰極(K)之間是一個PN結。根據PN結的單向導電特性，將指針式萬用表選擇適當?shù)碾娮铏n，測試極間正反向電阻(一樣兩極，將表筆交換測出的兩個電阻值)，對于正常的可控硅，G、K之間的正反向電阻相差很大；G、K分別與A之間的正反向電阻相差很小，其阻值都很大。這種測試結果是唯一的，根據這種唯一性就可判定出可控硅的極性。用萬用表R1K檔測量可控硅極間的正反向電阻，選出正反向電阻相差很大的兩個極，其中在所測阻值較小的那次測量中，黑表筆所

31、接為控制極(G)，紅表筆所接的為陰極(K)，剩下的一極就為陽極(A)。通過判定可控硅的極性同時也可定性判定出可控硅的好壞。如果在測試中任何兩極間的正反向電阻都相差很小，其阻值都很大，說明G、K之間存在開路故障；如果有兩極間的正反向電阻都很小，并且趨近于零，則可控硅部存在極間短路故障。2.4.2 延時電路工作原理工作原理：當MIC有聲音信號，光敏電阻沒有光照時，將有信號從Q4集電極流出，流入D1和C2組成的充電電路，給C2充電。當光敏電阻有光照時，沒有信號流入Q4中，當MIC沒有聲音信號時電路不會工作。其中D1與延時電路中的C2組成充電電路，R3為Q4提供基極偏置。其起到的主要作用是控制延時電路

32、的電容充放電。C6為抗干擾電容，用于消除燈泡在發(fā)光時的抖動現(xiàn)象。而R4、C6和單向可控制MCR、D6-D9組成延時與交流開關控制來決定燈泡的亮與滅。本設計中延時時間t由C2、R4的參數(shù)決定。其時間t的計算：t=R4C2=24010310010-6=24s由于需要的燈泡持續(xù)點亮時間并不是很長，大概30秒左右，所以考慮用一個電容控制開關的狀態(tài)即可。當MIC周圍有聲音，無光照時，電子開關打開，C2導通，即開始充電；電子開關關閉后，C2開始放電。圖2-9 延時電路2.5 整機電路工作原理整機電路原理圖見附錄1所示：本電路為聲光控制節(jié)電開關。白天，當光線較亮時，光控部分將開關自動關斷，聲控部分不起作用。

33、夜晚，當光線較暗時，光控部分將開關自動打開，負載電路的通斷受控于聲控部分。電路是否接通，取決于聲音信號強度。當聲音強度達到一定程度時，電路自動接通，點亮白熾燈，并開始延時，延時時間結束后開關自動關斷，等待下一次聲音信號觸發(fā)。電路有四種工作情況：1.無聲音無光時燈泡不亮當聲光控照明節(jié)電開關周圍沒有聲音，光敏電阻無光照時電路處于不工作狀態(tài)，燈泡將不亮。2.無聲音有光時燈泡不亮當聲光控照明節(jié)電開關周圍沒有聲音，光敏電阻有光照時電路處于不工作狀態(tài)，燈泡將不亮。3.有聲音有光時燈泡不亮當此電路周圍沒有聲音時將不處于不工作狀態(tài)。只有當此電路周圍有聲音時，MIC將聲音信號接收后經Q1放大，再經整流電路D2、

34、D3轉變?yōu)殡妷盒盘杺魅牍饷綦娐分小Ｔ诠饷綦娐分泄饷綦娮鑂GM有光照上時，其阻值變小，相當于導線的作用，對直流控制電壓衰減很大，導致Q3、Q4、和R3、D1組成的電子開關處于關閉狀態(tài)，不會有信號流入下級電路中，從而C2中無電荷，使單向可控硅MCR處于截止狀態(tài)，因此燈泡將不亮。4.有聲音無光時燈泡亮當此電路周圍有聲音時，MIC將聲音信號接收后經Q1放大，再經整流電路D2、D3轉變?yōu)殡妷盒盘杺魅牍饷綦娐分校敓o光照射在光敏電阻RGM時，RGM阻值很大，相當于開路狀態(tài)，對直流控制電壓衰減很小。Q3、Q4、和R3、D1組成的電子開關導通，使電容C2開始充電。由于充滿電時間很迅速，C2充滿電荷后通過R4把

35、直流觸發(fā)電壓加到MCR控制端，MCR導通，使燈泡點亮。當C2中電荷放至零時，MCR恢復截止狀態(tài)，此時燈泡熄滅。當燈泡點亮過程中有新的聲源出新時，C2會重新充電后重新放電，即重新計算點亮時間。燈泡點亮時長約為30秒左右。如果需要改變燈亮時間長短，只需要更改C2或者R4的參數(shù)即可。第3章電路仿真與調試3.1 multisim 軟件使用平臺與功能Multisim是加拿大圖像交互技術公司（Interactive Image Technoligics簡稱IIT公司)推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有

36、豐富的仿真分析能力。 工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路行為進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復雜容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設計，這也使其更適合電子學教育。通過Multisim和虛擬儀器技術，PCB設計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。 3.2 介紹Mulitisim10.0中畫圖步驟1.用鼠標雙擊桌面上的“Multisim10.0”，軟件打開；2.根據設計的電路圖，從元器件庫中逐個調用電路所需的元器件，用鼠標左鍵單擊相應的元器件庫

37、符號以打開元器件庫，然后查找到所需的元器件，將元器件拖到窗口界面中的相應位置。3.電路連線 用鼠標左鍵分別單擊待連線的兩個管腳，即可實現(xiàn)元件之間的連線。另外在連線過程中當需要節(jié)點時系統(tǒng)將自動形成節(jié)點。此外，連線時會自動生成相應的連線數(shù)，連線的顏色也可以改變，只要鎖定所要改變顏色的連線上，單擊鼠標右鍵，即彈出快捷菜單，其中的Delete命令可刪除該連線；Color命令則是設定該連線的顏色。4.仿真 電路圖連接好后，檢查無錯，按窗口右上方的開關即可開始電路仿真。3.3 電路仿真仿真步驟與截圖：1.在multisim運行聲光控制照明節(jié)電開關電路時，J1閉合表示有聲音信號輸入，斷開則無聲音信號輸入；J

38、2閉合表示白天（即有光），J2斷開表示夜晚（即無光）。（按下）。2.開始仿真。由于電路要初始化，無論在什么狀態(tài)下，剛通電時燈泡都會被點亮，發(fā)光時間大約在10S左右，10S后燈泡熄滅，仿真效果如圖3-1所示：圖3-1 電路仿真圖3.驗證聲光控電路正確與否。（1）有聲無光 圖3-2 電路仿真圖閉合J1（利用函數(shù)信號發(fā)生器代替駐極體話筒）和斷開J2（J2開光代替光敏電阻工作與否），聲音信號輸入，經函數(shù)信號發(fā)生器轉換為電信號，經電容C3耦合，三極管放大聲音信號，此時燈泡被點亮，通過延時電路延時，大約30S鐘左右燈泡熄滅。電路仿真效果如圖3-2所示： （2）無聲有光 圖3-3電路仿真圖斷開J1和閉合J2

39、，即聲光控照明節(jié)電開關周圍沒有聲音，光敏電阻有光照時電路處于不工作狀態(tài)，燈泡將不亮。即電路仿真效果如圖3-3所示。 （3）無聲無光 圖3-4電路仿真圖斷開J1和J2，即聲光控照明節(jié)電開關周圍沒有聲音信號輸入，光敏電阻無光照時電路處于不工作狀態(tài)，燈泡將不亮。仿真效果如圖3-4所示：（4）有聲有光 圖3-5電路仿真圖閉合J1和J2，即聲音信號經函數(shù)發(fā)生器轉為電信號，經三極管放大信號，此時無光，光敏電阻的阻值非常大，使三極管基極的電壓偏低，而Q3不能導通進行后一級放大，即不能經延時電路，此時燈泡不亮。仿真結論說明：通過multisim軟件的仿真證明了：聲光控制照明節(jié)電開關電路的應用以與功能。只有當光

40、線暗且有聲音信號的同時，燈泡才會發(fā)亮，也就是當MIC接收到聲音后轉為電信號，經電容耦合，三極管放大信號，經延時電路延時，燈泡被點亮，亮30秒鐘左右燈泡熄滅。其余情況下燈泡不亮。同時經過仿真也證明了應用積分電路來延時，效果十分的理想。第4章實物制作與調試4.1 印制電路板的制作印制電路板簡稱PCB板，它是采用互連工藝技術，在覆銅板上，按照規(guī)定的設計、加工安裝孔、連接導線或焊盤而制成的基礎組裝部件。根據聲光控制照明節(jié)電開關的設計原理圖，采用電子設計自動化軟件中的Protel 99 SE進行印制電路板底圖圖樣設計。具體制作步驟如下：1.運用軟件Protel 99 SE進行印制電路板底圖圖樣設計，并打

41、印在熱轉印紙上。2.通過熱轉印法（150）底圖轉印到覆銅板上。3.清洗防護層，在高溫下進行置換反應（FeCl3溶液）。4.對清洗好的印制電路板，在焊盤上鉆孔。5.對制作好的PCB板，要進行嚴格檢查，判斷印制線間是否有短路、斷路、脫落和起層等問題進行檢修。印制電路板底圖圖樣如圖4-1圖4-1 印制板電路板底圖樣圖4.2 元器件的安放順序電路板上元器件的安裝順序應該以前道工序不妨礙后道工序為原則，一般是先裝低矮的小功率臥式元器件，然后裝立式元器件和大功率臥式元器件，再裝可變元器件、易損元器件，最后裝帶散熱器的元器件和特殊元器件。印制電路板的裝配是整機質量的關鍵，裝配質量的好壞對功放的性能有很大的影

42、響。電路板的裝配總是要：元器件裝插正確，不能有插錯，漏插；焊點要光滑、無虛焊漏焊和連焊；在裝插元器件時，要執(zhí)行工藝指導書的規(guī)定，遵循元器件的裝插原則。滿足電路的電器規(guī)則，元器件要分部均勻。此電路的安裝先后順序為：電阻、瓷片電容、電解電容、二極管、可控硅、光敏電阻。4.3 焊接4.3.1焊接的工藝要求1.焊接條件。被焊件端子必須具備可焊性。 被焊金屬表面保持清潔。 具有適當?shù)暮附訙囟?80350攝氏度。 具有合適的焊接時間（3秒鐘），反復焊接次數(shù)不得超過三次，要求一次成形。 2.焊點的基本要求。具有良好的導電性。 焊點上的焊料要適當。 具有良好的機械強度。 焊點光澤、亮度、顏色有一定要求。要求：

43、有特殊的光澤和良好顏色；在光澤和高度與顏色上不應有凹凸不平和明暗等明顯的缺陷。 焊點不應有拉尖、缺錫、錫珠等現(xiàn)象。 焊點上不應有污物，要求干凈。 焊接要求一次成形。 焊盤不要翹曲、脫落。 3.應避免常見的焊點缺陷如：拉尖、橋連、虛焊、針孔、結晶松散等。 4.3.2焊接的操作1.為了提高電路的可靠性，首選應對元器件進行檢查。2.為了便于焊接，應將要焊接的元器件進行刮腳，焊盤應用砂紙砂光滑以便于焊接。3.插入元器件，將烙鐵頭放在被焊件的焊盤上，使焊點溫度升高（有利于焊接）。如果烙鐵頭上有錫，則會使烙鐵頭上溫度很快傳遞到焊接點上。 4.用焊錫絲接觸到焊接處，熔化適量的焊料。焊錫絲應從烙鐵頭側面加入，

44、而不是直接加在烙鐵頭上。 5.從焊錫絲開始熔化數(shù)3秒后，先移開焊錫絲，再移開電烙鐵。 6.焊點冷卻后，用斜口鉗子將元器件的管腳剪掉，剪去管腳的長度應盡可能的要短。 7.焊接完成后檢查看是否有錯焊、漏焊、線路的走線下、是否正確。注事事項： 移開烙鐵頭的時間、方向和速度，決定著焊接點的焊接質量，正確的方法是先慢后快，烙鐵頭移開沿45角方向移動，與時清理烙鐵頭。4.4 實物圖4-2 實物4.5 實物調試由于元器件特性參數(shù)的分散性、裝配工藝的影響以與其他如元器件缺陷和干擾等各種因素的影響，使得安裝完畢的電子電路不能夠達到設計要求的性能指標，需要通過調整和試驗來發(fā)現(xiàn)、糾正、彌補，使其達到預期的功能和技術

45、指標，這就是電子電路的調試。調試的一般步驟是：1.經過初步調試，使電子電路處于正常工作狀態(tài)。2.調整元器件的參數(shù)以與裝配工藝分布參數(shù)，使電子電路處于最佳工作狀態(tài)。3.在設計和元器件允許的條件下，改變部、外部因素（如過壓、過流、高溫、連續(xù)長時間運行等）以檢驗電子電路的穩(wěn)定性和可靠性，即所謂的考機。調試的一般原則是先靜態(tài)調試后動態(tài)調試。4.5.1 靜態(tài)調試所謂靜態(tài)調試即在電路未加輸入信號的直流工作狀態(tài)下測試，調整其靜態(tài)工作點和靜態(tài)技術性能指標。4.5.2 動態(tài)調試所謂動態(tài)調試即對電子電路輸入適當信號的工作狀態(tài)下測試和調整其動態(tài)指標。動態(tài)調試是在靜態(tài)調試的基礎上進行的。調試的關鍵發(fā)現(xiàn)電路中存在的問題

46、和異?，F(xiàn)象，并采取有效措施進行處理，使電路技術性能指標滿足預定要求。這需要具備一定的理論知識和調試經驗。調試的方法是在電路的輸人端接人適當頻率和幅值的信號，并循著信號的流向逐級檢測各有關點的波形、參數(shù)和性能指標。發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，應采取不同的方法縮小故障圍，最后設法排除故障。因為電子電路的各項指標互相影響，在調試某一項指標時往往會影響另一項指標。實際情況錯綜復雜，出現(xiàn)的問題多種多樣，處理的方法也是靈活多變的。動態(tài)調試時，必須全面考慮各項指標的相互影響，要用示波器監(jiān)視輸出波形，確保在不失真的情況下進行調試。作為“放大”用的電路，要求其輸出電壓必須如實地反應輸入電壓的變化，即輸出波形不能失真。1.聲光

47、控制照明節(jié)電開關接上電源，此時由于電路要初始化，無論在什么狀態(tài)下，剛通電時燈泡都會被點亮，發(fā)光時間大約在10S左右，10S后燈泡熄滅。2.用手遮住光敏電阻，使聲光控制照明節(jié)電開關處于黑暗狀態(tài)下，它的電阻值很高，一般在800K左右，等待聲音信號的輸入，此時在附近發(fā)出聲音，駐極體話筒接收到聲音信號，泡被點亮，經延時電路延時30S左右，燈熄滅。等待下一次聲音信號的觸發(fā)。3.挪開遮住光敏電阻的手，使聲光控制照明節(jié)電開關處于明亮狀態(tài)下，它的電阻值很低，一般在50K左右，此時在附近無論發(fā)出多大的聲音，燈泡都不被點亮。實物的仿真效果已證實了本次課程設計已達到設計的要求?？?結在這次畢業(yè)設計中，我做的課題是聲

48、光控制照明節(jié)電開關電路。這是一種聲音和光照雙控的照明燈，它可以用于樓梯、過道、庫房等場合。白天，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會使燈泡發(fā)亮。夜晚，電路的駐機體話筒只要檢測到有碎發(fā)聲響，就會自動點亮為行人照明，過幾十秒后又自動熄滅。本次的畢業(yè)設計，對我來說具有非常大的挑戰(zhàn)，它將我所學到的知識應用到了實踐，使我在設計實踐中獲得了新知。學習了兩年的理論知識和實踐操作，我不僅僅得到的是課本上的知識，更重要的是我通過自己的獨立動手和老師同學的耐心指導，使我學會了分析電路、設計電路的本領以與計算機輔助作圖等。在此設計中利用到了三極管的放大 、光敏效應，特別是讓我溫習了可控硅的知識與應用， 讓我進一步鞏固和掌握前面所學的基礎知識，加深了對模擬電路、數(shù)字電路的理解，對元器件的使用更加深刻明了。本次的設計我基本上完成了聲控開關安全節(jié)電、結構簡單、價格便宜、安裝方便、使用壽命長的要求。我為我能把所學的知識利用起來服務于我們生活而感到自豪。但設計剛開始時