數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)論文-樓道聲光控制照明燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)論文樓道聲光控制照明燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)院 系： 信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： D0942 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 26 指導(dǎo)教師： 2011年 6月 25日目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc297020873 第一章 緒論 PAGEREF _Toc297020873 h 2 HYPERLINK l _Toc297020874 第二章 設(shè)計(jì)內(nèi)容 PAGEREF _Toc297020874 h 3 HYPERLINK l _Toc297020875 2.1 題目 PAGEREF _Toc297020875 h 3 HYPERLINK

2、l _Toc297020876 2.2 要求及目的 PAGEREF _Toc297020876 h 3 HYPERLINK l _Toc297020877 2.3 內(nèi)容 PAGEREF _Toc297020877 h 3 HYPERLINK l _Toc297020878 2.4 器件 PAGEREF _Toc297020878 h 3 HYPERLINK l _Toc297020879 器件介紹 PAGEREF _Toc297020879 h 3 HYPERLINK l _Toc297020880 第三章 方案論證與原理圖 PAGEREF _Toc297020880 h 7 HYPERLIN

3、K l _Toc297020881 3.1 方案論證 PAGEREF _Toc297020881 h 7 HYPERLINK l _Toc297020882 樓道聲控?zé)舻幕驹?PAGEREF _Toc297020882 h 7 HYPERLINK l _Toc297020883 3.3 參數(shù)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc297020883 h 9 HYPERLINK l _Toc297020884 第四章 電路調(diào)試 PAGEREF _Toc297020884 h 11 HYPERLINK l _Toc297020885 4.1 電路的調(diào)試 PAGEREF _Toc297020885 h 1

4、1 HYPERLINK l _Toc297020886 第五章 總結(jié)與心得 PAGEREF _Toc297020886 h 12 HYPERLINK l _Toc297020887 總結(jié) PAGEREF _Toc297020887 h 12 HYPERLINK l _Toc297020888 心得 PAGEREF _Toc297020888 h 12 HYPERLINK l _Toc297020889 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc297020889 h 13第一章 緒論城市中的路燈或樓道照明等一般都是由人工操作的,如果采用光控電路,根據(jù)光線的強(qiáng)弱來自動(dòng)開啟和關(guān)閉照明燈,做到無人自動(dòng)控制,

5、可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,有效的節(jié)約能源。但光控電路有其缺陷,就是夜晚無光線的時(shí)候,照明燈將一直工作著,這樣會(huì)造成資源的浪費(fèi),也會(huì)縮短照明燈的壽命。這時(shí)若在光控電路的基礎(chǔ)上添加一個(gè)聲控電路,使得照明電路在無光線的時(shí)候,只受聲音的控制,當(dāng)有腳步聲或其它較強(qiáng)聲響的時(shí)候,照明電路自動(dòng)工作。當(dāng)聲音消失的時(shí)候,照明燈自動(dòng)熄滅,這就需要在光控電路和聲控電路聯(lián)合工作的條件下添加一個(gè)延時(shí)電路,使照明燈點(diǎn)亮后,延時(shí)一定時(shí)間后自動(dòng)熄滅。聲控?zé)舻闹谱髂康氖峭ㄟ^聲控?zé)舻闹谱鳎岣邔W(xué)習(xí)電路知識(shí)的興趣，掌握元器件的測(cè)試方法，掌握自己制作印制電路板的方法，鍛煉實(shí)際動(dòng)手操作能力。 聲控?zé)纛櫭剂x，聲控?zé)艏词怯寐暱刂齐姛袅翜绲囊?/p>

6、種燈具，控制某一用電負(fù)載的方法多種多樣，用光的強(qiáng)弱控制的稱光控，用溫度高低控制的你溫控，用磁場(chǎng)強(qiáng)弱控制的稱磁控，還有依靠壓力、濕度的等等。使用這種照明電路,人們就不必在黑暗中摸索開關(guān),也不必再擔(dān)心點(diǎn)長(zhǎng)明燈費(fèi)電和損壞燈泡了。夜間只要有腳步聲或其它較強(qiáng)的聲響時(shí),燈便自動(dòng)點(diǎn)亮,延時(shí)一定時(shí)間后自動(dòng)熄滅。特別適用自動(dòng)控制路燈照明以及走廊和樓道等處的短時(shí)照明。第二章 設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1 題目樓道聲光控制照明燈設(shè)計(jì)2.2 要求及目的要求：按既定元件方案設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)無光有聲時(shí)，觸發(fā)燈亮并延遲5秒，否則不亮。目的：1.掌握數(shù)字電路設(shè)計(jì)方法、練習(xí)元件焊接技術(shù)；2.培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐的能力；3.掌握常用元器件的識(shí)別

7、和測(cè)試；4.熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法。2.3 內(nèi)容1.電路原理圖設(shè)計(jì)，按照要求計(jì)算參數(shù)，達(dá)到理想效果；2.電路板實(shí)現(xiàn)，通過電路原理圖制作電路板；3.設(shè)計(jì)論文。設(shè)計(jì)聲光控制照明燈，在夜間有聲信號(hào)時(shí)，使燈點(diǎn)亮。無聲時(shí)，延遲5秒后熄滅。聲音時(shí)間間隔小于5秒，則LED燈持續(xù)點(diǎn)亮。白天有聲無聲均不點(diǎn)亮。2.4 器件光敏電阻，駐極體話筒，運(yùn)放LM358，NE555，74LS122單穩(wěn)態(tài)發(fā)生器，發(fā)光管，電容，電阻。主要元器件介紹1、555定時(shí)器電路集成定時(shí)器555電路，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應(yīng)用十分廣泛。它是一種產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號(hào)的電路，由于內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個(gè)5K電

8、阻，故取名555電路。其電路類型有雙極型和CMOS型兩大類，二者的結(jié)構(gòu)和工作原理類似。二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。555電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如圖 所示。圖2.5.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器555定時(shí)器內(nèi)部電路見圖 所示。.2 555定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2LM358內(nèi)部引腳圖LM358是常用的雙運(yùn)放,這里我們介紹一下他的一些資料以及簡(jiǎn)單電路應(yīng)用。LM358里面包括有兩個(gè)高增益、獨(dú)立的、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)放，適用于電壓范圍很寬的單電源，而且也適用于雙電源工作方式，它的應(yīng)用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)放的地方使用。LM358的特點(diǎn): . 內(nèi)部頻率補(bǔ)償. 低輸入偏

9、流. 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流. 共模輸入電壓范圍寬，包括接地. 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍. 直流電壓增益高(約100dB) . 單位增益頻帶寬(約1MHz) . 電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?330V)；. 雙電源(1.5 一15V). 低功耗電流，適合于電池供電. 輸出電壓擺幅大(0 至Vcc-1.5V) 3. 74LS122引腳分布及工作原理圖 74LS122引腳分布工作原理：74LS122為可重復(fù)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，根據(jù)其輸出脈沖寬度實(shí)現(xiàn)延時(shí)5s。當(dāng)74LS122的1腳和2腳接收到一個(gè)上升沿脈沖，輸入到74122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后再次經(jīng)波形變換，Q端產(chǎn)生一個(gè)上升沿脈沖。由于LED接入741

10、22的Q引腳，故其在Q引腳是一個(gè)下降沿脈沖，此時(shí)發(fā)光二極管負(fù)端為低，燈會(huì)亮，亮?xí)r延遲時(shí)間為脈沖寬度。聲音信號(hào)消失，Q端上升沿維持5s后燈會(huì)自動(dòng)熄滅。第三章 方案論證與原理圖3.1 方案論證本次設(shè)計(jì)主要由聲控電路,光控電路,放大電路,整形電路,延遲電路幾部分組成。其中，聲控電路與光控電路分別由LM358內(nèi)部?jī)蓚€(gè)放大器組成。聲控部分其實(shí)是一個(gè)負(fù)反饋放大器，主要是將駐極體話筒接受到的信號(hào)進(jìn)行放大，輸出到整流電路中。光控部分是一個(gè)由光敏電阻與另外幾個(gè)電阻組成的電壓比較器，由于NE555中4腳的特性（低電平有效，輸出為低電平）。當(dāng)有光時(shí)，光敏電阻器阻值很小，故電流經(jīng)反向端輸出低電平，有無信號(hào)經(jīng)過時(shí)，LE

11、D燈都不亮。且NE555復(fù)位；當(dāng)無光或光線暗時(shí)，光敏電阻器阻值很大，電流經(jīng)同向端輸出高電平，當(dāng)有信號(hào)經(jīng)過時(shí)，LED燈亮。NE555輸出高電平。最后經(jīng)過74LS122進(jìn)行延遲，即可得到與設(shè)計(jì)內(nèi)容相一致的電路。本方案經(jīng)老師與同學(xué)的討論，以及實(shí)際電路連接，證明方案正確。3.2樓道聲控?zé)舻幕驹碓撾娐酚陕暱仉娐?、光控電路及放大電路、單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路組成，下面對(duì)其功能進(jìn)行逐一分析并確定電路結(jié)構(gòu)。 光控電路是根據(jù)光線的強(qiáng)弱來優(yōu)先決定電燈的亮滅。聲音信號(hào)由駐極體話筒BM接收，經(jīng)過反比放大，放大的信號(hào)送到NE555定時(shí)器的2,6腳。該電路可以對(duì)聲控延時(shí)電路進(jìn)行控制，在白天光線較強(qiáng)時(shí)，該電路在光控電路的作用下，

12、處于關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)任何聲音信號(hào)都不響應(yīng)，在晚上光線較弱時(shí)，光控電路將該電路的功能打開，使得該電路能根據(jù)外界聲音信號(hào)做出相應(yīng)的響應(yīng)。NE555定時(shí)器的輸出去控制74HC122聲控延時(shí)電路。該電路主要在光線較弱時(shí)起作用。這主要是通過光控電路的輸出來控制的。1.光控部分工作原理： 光控部分電路圖工作原理：當(dāng)光線充足時(shí)，光敏電阻阻值很小，處于關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)任何聲音信號(hào)都不響應(yīng)，在晚上光線較弱時(shí)，光控電路將該電路的功能打開，使得該電路能根據(jù)外界聲音信號(hào)做出相應(yīng)的響應(yīng)。2 聲控部分工作原理 聲控電路圖工作原理：聲音信號(hào)通過駐極體話筒輸入，通過電容濾波后輸入LM358聲控放大電路，經(jīng)放大后輸入NE555的2腳和

13、6腳，正弦波形被施密特變換為反相矩形波。其中電容C3為耦合電容，R11和R9的作用是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行抬升；R7和電容C1的作用是對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行放大，經(jīng)放大后輸入NE555的2腳和6腳，正弦波形被施密特變換為反相矩形波。3. 555定時(shí)器構(gòu)成的施密特整形電路工作原理 施密特整形電路工作原理：當(dāng)光線充足時(shí)，NE555電路4引腳為低電平有效，此時(shí)不管2腳和6腳輸入為高或低，OUT輸出端直接復(fù)位為0；當(dāng)光線不充足時(shí)，NE555的直接復(fù)位端4腳無效。這時(shí)若有聲音信號(hào)通過駐極體話筒輸入，通過電容濾波后輸入LM358聲控放大電路，經(jīng)放大后輸入NE555的2腳和6腳。4. 74LS122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路工作原理

14、3.2.4 74LS122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路工作原理：當(dāng)光線充足時(shí)，74122的1腳和2腳也為低，其Q端輸出也為低，Q端為高電平，發(fā)光二極管負(fù)端為高，燈不會(huì)亮；當(dāng)光線不充足時(shí)，74122的1腳和2腳接收到一個(gè)上升沿脈沖，Q端產(chǎn)生一個(gè)上升沿脈沖。由于LED接入74122的Q引腳，故其在Q引腳是一個(gè)下降沿脈沖，此時(shí)發(fā)光二極管負(fù)端為低，燈會(huì)亮。3.3 參數(shù)設(shè)計(jì)電路的延時(shí)功能體現(xiàn)在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形整理功能及連接在其11和13引腳的電容與電阻的適當(dāng)組合上，本次課程設(shè)計(jì)使用的是低功耗實(shí)驗(yàn)電路所以選擇150K歐及47uF電容串聯(lián)方式，經(jīng)計(jì)算其延時(shí)時(shí)間約為5秒。當(dāng)光線充足時(shí)，光敏電阻阻值很小，LM358的3腳分

15、壓小，電壓比較器輸出1腳為低電平。NE555電路4引腳為低電平有效，此時(shí)不管2腳和6腳輸入為高或低，OUT輸出端直接復(fù)位為0。74122的1腳和2腳也為低，其Q端輸出也為低，Q端為高電平，發(fā)光二極管負(fù)端為高，燈不會(huì)亮。當(dāng)光線不充足時(shí)，光敏電阻阻值很大，LM358的3腳分壓大，故電壓比較器反相輸入，輸出為高電平，NE555的直接復(fù)位端4腳無效。這時(shí)若有聲音信號(hào)通過駐極體話筒輸入，通過電容濾波后輸入LM358聲控放大電路，經(jīng)放大后輸入NE555的2腳和6腳，正弦波形被施密特變換為反相矩形波。NE555的2腳和6腳輸入大于的電壓，3腳輸出OUT由低變?yōu)楦撸?4122的1腳和2腳接收到一個(gè)上升沿脈沖，

16、輸入到74122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后再次經(jīng)波形變換，Q端產(chǎn)生一個(gè)上升沿脈沖。由于LED接入74122的Q引腳，故其在Q引腳是一個(gè)下降沿脈沖，此時(shí)發(fā)光二極管負(fù)端為低，燈會(huì)亮，亮?xí)r延遲時(shí)間為脈沖寬度。聲音信號(hào)消失，Q端上升沿維持5s后燈會(huì)自動(dòng)熄滅。74122為可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其主要特點(diǎn)就是可重復(fù)觸發(fā)性，它能使計(jì)時(shí)裝置重新計(jì)時(shí)，以達(dá)到延長(zhǎng)燈亮?xí)r間的目的。只要是在無光有聲的情況下給聲音信號(hào)，燈就會(huì)亮。要使LM358的聲控放大電路的放大倍數(shù)為3050，即,可選用=、=150，此時(shí)算得。，要使LM358的2腳和5腳的電壓為，在2引腳選用1K。要使延時(shí)時(shí)間為5s，即使=5s，選用150的電阻和47uF的電

17、容，即在11腳和13腳間接入47uF的電容，在13腳和間接入150電阻。第四章 電路調(diào)試4.1 電路的調(diào)試按照電路原理畫出電路布線圖，盡可能的減少導(dǎo)線的交叉，避免出現(xiàn)短路現(xiàn)象使電路短路造成燒壞元器件，按照電路布線圖進(jìn)行步線。在焊接電路的過程中注意電烙鐵的使用與放置，防止在焊接的工程中燒壞器件和發(fā)生危險(xiǎn)。 電路檢查無誤后，接入5V電源,發(fā)現(xiàn)LED燈發(fā)亮，5秒后熄滅，在未遮擋光敏電阻的情況下向駐極體話筒拍手，發(fā)現(xiàn)LED燈亮，這與實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)相違背，斷開電源后，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn),光控部分的電路連接出現(xiàn)了短路現(xiàn)象，經(jīng)調(diào)整后，在光敏電阻未被遮擋下拍手，LED燈不亮，遮擋光敏電阻后拍手，LED燈亮，且持續(xù)5秒，當(dāng)連續(xù)拍手時(shí)，LED燈持續(xù)亮，電路連接正確，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。第五章 總結(jié)與心得5.1總結(jié)通過設(shè)計(jì)電路,把光敏電阻擋住，通過拍手發(fā)出響聲，使LED燈亮，并且持續(xù)亮5秒，當(dāng)光敏電阻未被遮擋時(shí)，拍手后LED燈不亮，達(dá)到