電子元器件調研及系統(tǒng)設計

.z---..--總結資料電子元器件調研與系統(tǒng)設計報告指導教師評語考勤〔10〕守紀〔10〕報告〔30〕作品〔30〕辯論〔20〕總成績〔100〕專業(yè)：班級：姓名：學號：指導教師：2013年7月11日-.z聲光控制照明燈開關1設計目的和任務1.1設計目的(1)掌握三極管的概念及相關物理量，以及三極管的參數(shù)、作用及測量方法。(2)了解可控硅、駐極式話筒和光敏電阻等元件的功能、作用及測量方法。(3)掌握放大電路的簡單分析。(4)熟悉四二輸入與非門芯片的功能及作用。(5)認識聲光控開關電路的原理和構造。(6)根據(jù)以上所掌握的知識，設計和模擬出正確的聲光控制照明燈的電路圖。(7)熟悉掌握焊接技術及方法。(8)了解市場上各元件的價格、功能。1.2設計任務(1)設計穩(wěn)壓、聲控、光控以及延時電路的電路圖，并說明其原理和功能。(2)匯總以上電路，設計出正確的聲光控制照明燈的電路圖。(3)用multisim仿真軟件模擬電路，使之得出與實際相符的結果。(4)合理購置各元器件，以及所要用的電烙鐵、焊錫等。(5)在電路板上合理排列各元器件并進展有效、正確的焊接。(6)焊接完成后，對電路進展檢測和驗證。(7)封裝電路板，并完成實驗報告。2市場調研在本次市場調研中，我學習到了很多東西。首先，我明白了市場調研是市場調查與市場研究的統(tǒng)稱，它是個人或組織根據(jù)特定的決策問題而系統(tǒng)地設計、搜集、記錄、整理、分析及研究市場各類信息資料、報告調研結果的工作過程。所以，在本次調研中，我們了解了很多元器件的價格和功能，并且在購置的過程中，我們學會了怎樣去比擬各元件的性價比，以使我們能在最少的金錢消耗下買到我們所需的原件。其次，我們也了解到，雖然一些原件已經沒有了，但是，它可以用其他功能相似的原件替代。另外，在本次調研中，讓我們驚訝的是，同一功能可以用很多很多的方法和路徑去實現(xiàn)。隨著社會的開展，資源的大量開采，能源在逐漸的減少，因而自動控制開關的節(jié)能燈也大量的涌入市場，我們所設計的聲光控制照明燈就是其中之一。另外，我們所設計的聲光控制的照明燈，在市場上已有高度集成的商品，所以，它在人們的日常生活中的應用已經非常的普遍，并且在大多數(shù)場所，只要可以用聲光控照明燈的地方，都可以采用聲光控作為照明燈的開關，這樣，不但為人們提供了方便，還為我們的地球節(jié)約了資源。但是，我們設計的電路還存在很大的缺乏。雖然，價格比擬低廉，但在聲音采集等方面的靈敏度不是太高，并且電路比擬繁瑣，不夠集成，并且體積比擬大。所以，我們所設計的的電路還得有大的改良和完善。3功能我們所設計的聲光控制照明燈，可以改善在學校、機關、廠礦企業(yè)等單位的公共場所以及居民區(qū)的公共樓道的長明燈現(xiàn)象，因為長明燈造成了能源的極大浪費。另外，由于頻繁開關或者人為因素，開關的損壞率很高，增大了維修量、浪費了資金。同時，為了加強我們對模擬電子技術和數(shù)字電子技術的理解和穩(wěn)固，所以我們設計了聲光控延時開關，可以在漆黑無光的公共場合或樓道幫助人們自動照明，另外也節(jié)約了資源。用聲光控延時開關代替住宅小區(qū)的樓道上的開關，只有在天黑以后，當有人走過樓梯通道，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。4方案4.1設計技術路線4.1.1模塊流程本電路是由電源電路、放大電路、聲控電路、光控電路及延時電路等局部組成。電源由家用220伏交流電源供電，由整壓穩(wěn)流電路實現(xiàn)從交流到直流的的轉換，再輸入整個回路。在供電之后，由光敏控制電路對外界光亮程度的感應以使產生相對應的電壓信號，用與非門控制，則由與非門性質可知，白天燈泡不亮；而當晚上遇到聲響時，光控電路輸出高電平，再由聲控電路使燈泡自動點亮，聲控電路主要將聲音信號轉變?yōu)殡娦盘?，再將電信號放大，從而要實現(xiàn)自動控制；當燈泡點亮之后，由延時電路使聲音在消失后可以延長一段光照時間。以增強電路的實用性。4.1.2模塊流程圖模塊流程圖如圖1所示：圖1模塊流程圖4.2設計中運用到的技術我們在設計中將其分為五大模塊：電源模塊，光控電路模塊,聲控電路模塊，信號處理模塊，延時模塊和被控制模塊。電源模塊通過運用整流，穩(wěn)壓，濾波技術將220V交流電源轉換為直流電源。聲控電路模塊分為聲音收集和聲音的放大，這個模塊的信號來源相對較為微弱，需運用到三級管放大信號然后作用于與非門的技術。并且聲音收集模塊將聲音信號轉變?yōu)橐纛l電信號從而能夠輸入電路，起到控制開關的作用。光控電路模塊將光強度的改變轉變?yōu)殡妷旱母淖儯c聲音信號一起控制與非門芯片的輸入。在信號處理中需進展設計邏輯電路，且運用到數(shù)字電路的技術。信號處理模塊即是芯片CD4011對聲音，光信號轉換的電信號的改變進展處理，從而驅動被控制電路，并作用于延時模塊。在延時模塊需運用到RC電路延時技術。延時模塊是在信號處理模塊的作用下工作，起到延時的作用。5電路5.1電路原理圖電路原理圖如圖2所示：圖2電路原理圖5.2電路原理說明5.2.1聲音控制電路聲音控制電路如圖3所示：圖3聲音控制電路如圖3，聲音通過駐極體話筒承受并將聲音信號轉化為電信號，再由C1耦合，到三極管VT的基極進展放大，再將放大的信號輸出，進入之后的與非門。5.2.2光控制電路光控制電路如圖4所示：圖4光控制電路如圖4，由光敏電阻在有光時電阻較小，在無光時電阻特別大，所以，在光敏電阻處于黑暗是，RG處于高電平，這樣，與聲音傳來的信號共同由一個與非門控制，從而實現(xiàn)聲和光的共同控制。5.2.3延時電路延時電路如圖5所示：圖5延時電路如圖5，當聲音和光照都滿足條件是，單向可控硅導通，則延時電路開場計時，由t=R8*C3，當時間完成后，則單向可控硅截止，線路斷開，燈泡關閉。5.2.4聲、光及延時控制總電路聲、光及延時控制總電路如圖6所示：圖6聲、光及延時控制電路圖如圖6所示，由光敏電阻RG等元件組成光控電路，R5和RG組成串聯(lián)分壓電路，當白天有光時，光敏電阻的阻值很小，RG兩端的電壓低，為低電平，則白天不管有聲音無聲音，燈都不會亮；反之，夜晚環(huán)境無光時，光敏電阻的阻值很大，RG兩端的電壓高，即為高電平，這時當外界傳來聲音時，則聲音信號由駐極體話筒mic接收并轉換成電信號，經C1耦合到二極管的基極進展電壓放大，放大的信號送到與非門一腳，另外，R4、R7是二極管偏置電阻，C2是電源濾波電容。這里由聲音和光共同進入與非門，則由與非門的性質可知，只有在夜晚無光且有聲音時，燈才會亮；而為了實現(xiàn)延時電路，就必須要有一個電容與電阻的回路，所以加了VT5，使電容放電時，不會使與非門的輸出端直接加有電壓，從而保護了與非門，另外當光和聲音都滿足時，要使二極管導通，則要對與非之后的信號再非一次，使二極管正向為高電壓，且導通。這時二極管C3開場充電，且為高電平，這時，這個信號在經過兩個與非之后，進入單向可控硅的G極，而由于為高電平，所以可控硅導通，則燈泡與電源之間的回路導通，燈泡亮，而由延時t=R8*C3，改變R8或C3的值，可改變延時時間，滿足不同目的。D2和D3構成兩級整形電路，將方波信號進展整形。當C3充電到一定程度時，信號經與非門u2b、u1a后輸出為高電平，使單向可控硅導通，電子開關閉合；由于C3充滿電后只向R8放電，當放電到一定電平時，經與非門u2b、u1a輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關斷開，完成一次完整的電子開關由開到關的過程。6光敏電阻和CD4011集成芯片的介紹6.1光敏電阻光敏電阻的工作原理如表1所示：表1光敏電阻的工作原理型號最大電壓〔VDC〕最大功耗〔mw〕環(huán)境溫度光譜峰值(nm)亮電阻〔K〕暗電阻〔M〕MJ20516250500-30~+70560516.2芯片CD4011的原理介紹CD4011是一種將四個根本二輸入與非門電路集合在一起制成的集成電路。邏輯表達式：Y=AB真值表Q=*Y真值表如下表2所示：表2芯片CD4011真值表*YQ動作00?制止011設定100重置11不變無CD4011引腳圖如圖7所示：圖7CD4011引腳圖CD4011內部構造框圖如圖8所示：圖8CD4011內部邏輯構造圖7元器件清單元件清單如表3所示：表3元件清單序號元件名稱型號規(guī)格數(shù)量價格1與非門集成電路Cd40111塊32單向可控硅100-61個1.53三極管90141個0.24整流二極管1n40075個0.15駐極體話筒1個16光敏電阻1個17電阻10k120k470k各1個0.068電阻47k2個0.049電阻1M2.2M5.1M各1個0.0610瓷片電容1041個0.211電解電容10uF2個0.312導線3米313電路板2片1014電烙鐵及焊錫自備總價格20.468總結在本次課程設計中，有設計電路過程、購置元件過程及焊接元件這三個過程。在這三個過程中，都表達著它們不同的價值和意義。首先，在設計電路過程中，我們查閱了非常多的資料，并結合我們現(xiàn)有的知識進展匯總，但在剛開場的幾次設計和檢查中，發(fā)現(xiàn)我們的設計很多都存在問題，要么聲控無法起作用，要么只有聲控和延時起作用，所以在當時我們有些氣餒，但在屢次的探究和修改之后，最終完成了上述的電路圖，在最后成功之后，我們體會到了，只有不斷地堅持、努力和探索，才能取得最后的成功。其次，在購置元件過程中，讓我們了解到了，雖然，只有一個功能，但實現(xiàn)它的路徑卻有很多種，這樣，也就表達出了它不同的價格，所以，要想買到我們所需的原件，還得對功能和價格進展比擬，才能在價格低廉的根底上買到我們所認為適宜的元件，并且，雖然有時候一個元件可能在市場上沒有，但是，我們可以用功能相似或一樣的其他元件代替。