聲光控路燈課程設(shè)計(jì)

武課工大設(shè)模計(jì)電子任任務(wù)課書(shū)十》學(xué)生姓名： 王薇 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：電信1003指導(dǎo)教師： 楊媛媛 工作單位：信息工程學(xué)院題目：聲光控制路燈電路初始條件：具備模擬電子電路的理論知識(shí)；具備模擬電路基本電路的設(shè)計(jì)能力；具備模擬電路的基本調(diào)試手段；自選相關(guān)電子器件；可以使用實(shí)驗(yàn)室儀器調(diào)試。要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求）1、 光控：白天，光照強(qiáng)，燈滅；晚上，光照弱，燈亮2、 聲控在晚上起作用：有聲音，燈亮，延時(shí)30秒，燈滅；無(wú)聲音，燈滅3、 路燈用25W燈泡模擬4、 安裝調(diào)試并完成符合學(xué)校要求的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)時(shí)間安排：一周，其中3天硬件設(shè)計(jì)，2天硬件調(diào)試指導(dǎo)教師簽名： 年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名:目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1課題研究的目的和意義 12方案的選擇 12.1方案1 22.2方案2 2\o"CurrentDocument"3元器件的選擇和測(cè)試方法 2\o"CurrentDocument"3.1二極管的選擇 2\o"CurrentDocument"3.2電解電容器的極性檢測(cè) 3\o"CurrentDocument"3.3二極管測(cè)試 3\o"CurrentDocument"3.4晶閘管的選擇 3\o"CurrentDocument"3.5電阻的選擇 43.6CD4011中文資料 4\o"CurrentDocument"4設(shè)計(jì)原理 8\o"CurrentDocument"5系統(tǒng)調(diào)試和故障分析 9\o"CurrentDocument"6總結(jié) 9\o"CurrentDocument"7參考文獻(xiàn) 10附錄1原理圖附錄2原件清單1.課題研究的目的和意義研究目的：通過(guò)這次的課題研究我們希望在理清它的發(fā)展脈絡(luò)上進(jìn)一步了解它的發(fā)明原理，將平時(shí)所學(xué)習(xí)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)探索上，這對(duì)提高我們的動(dòng)手能力，創(chuàng)新意識(shí)，及鍛煉思維活動(dòng)無(wú)疑是一個(gè)莫大的幫助。同時(shí)我們也希望這次的研究能讓同學(xué)進(jìn)一步地了解照明燈，而不是僅局限與課本知識(shí)以內(nèi)。從小的突破點(diǎn)入手，掌握又一項(xiàng)科技知識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)課堂外的又一次提高，為現(xiàn)代教育科學(xué)盡一份力量！研究意義：用聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開(kāi)關(guān)，只有在天黑以后，當(dāng)有人走過(guò)樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時(shí)，樓道燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，提供照明，當(dāng)人們進(jìn)入家門(mén)或走出公寓，樓道燈延時(shí)幾分鐘后會(huì)自動(dòng)熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會(huì)亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。聲光控延時(shí)照明電路不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場(chǎng)所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，適合于各種樓房走廊的照明設(shè)備。降低能耗、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(huì)加劇溫室效應(yīng)的白熾燈越來(lái)越不受歡迎。繼公布“歐盟后年封殺白熾燈”的時(shí)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(wú)懸念，但樓道照明卻限制了熒光燈的使用，因?yàn)闃堑勒彰魇欠浅掷m(xù)性的，有人經(jīng)過(guò)才需要光亮，因此聲光控白熾燈在樓道照明領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2方案論證和選擇1方案1:RC電路延時(shí)：由一個(gè)電阻和一個(gè)電容并聯(lián)組成的RC延時(shí)電路。但輸入電壓為高時(shí)，電容充電，但輸入電壓為低時(shí)電容放電。達(dá)到延時(shí)目的

2方案2：電位跟隨器f晶體管0^-L- 千空時(shí)器555*2方案2：電位跟隨器f晶體管0^-L- 千空時(shí)器555*可芯硅f照明煩】舌節(jié)卜晶體管瑋卜555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：電路個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)狀態(tài)。在觸發(fā)信號(hào)作用下，電路將由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長(zhǎng)久保持的狀態(tài)，由于電路中RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)3方案選擇由于555定時(shí)器在聲強(qiáng)＞50dB時(shí)，對(duì)照明燈的有效控制率高于94%，過(guò)于敏感。很小的聲音也會(huì)促使燈發(fā)光，會(huì)造成能源的浪費(fèi)。RC電路簡(jiǎn)單，成本低，適合課題。3元器件的選擇及檢測(cè)方法3.1二極管的選擇：二極管采用普通的整流二極管1n4001?1n4007。總之，元件的選擇可靈活掌握，參數(shù)可在一定范圍內(nèi)選用。在測(cè)試時(shí)先把指針表滿偏同時(shí)將指針表打到1K檔，其次：用表筆對(duì)電容進(jìn)行放電，在用表進(jìn)行測(cè)試，用紅筆接負(fù)極，黑筆接正極；最后：看指針的偏轉(zhuǎn)，且還要指針還原，如能還原就表明電容正常，不能回到原位則表明電容漏電。測(cè)試漏電電容方法：用萬(wàn)用表的電阻擋（R*100和R*1K），將表筆接觸電容器兩引線。剛接觸時(shí)，由于電容充電電流大，表頭指針偏轉(zhuǎn)角度大，隨著充電電流減小，指針逐漸向R二無(wú)窮方向返回，最后穩(wěn)定處即漏電電阻值。一般電容器的漏電電阻為幾百至幾千兆歐，漏電電阻相對(duì)小的電容質(zhì)量不好。測(cè)量時(shí)，若表頭指針指到或接近歐姆零點(diǎn)，表示電容器內(nèi)部短路。若指針不動(dòng)，始終指在R=無(wú)窮處，則意味著電容器內(nèi)部短路或已失效。對(duì)于電容量在0.1UF以下的小電容，由于漏電電阻接近無(wú)窮，難以分辨，所以不能用此法測(cè)漏電阻或判定好壞。3.2電解電容器的極性檢測(cè)：電解電容的正負(fù)極性不允許接錯(cuò)，當(dāng)極性接反時(shí)，可能因電解液的反向極化，引起電解電容器的爆裂。當(dāng)極性標(biāo)記無(wú)法辨認(rèn)時(shí)，可根據(jù)正向連接時(shí)漏電電阻大、反向連接時(shí)漏電電阻相對(duì)小的特點(diǎn)判斷極性。交換表筆前后兩次測(cè)量漏電電阻，阻值大的一次，黑表筆接觸的是正極，因?yàn)楹诒砉P與萬(wàn)用表內(nèi)電池正極相接（采用數(shù)字萬(wàn)用表時(shí)，紅表筆接電池正極）。但用這種辦法有時(shí)并不能明顯地區(qū)分正、負(fù)向電阻，所以使用電解電容時(shí)，要注意保護(hù)極性標(biāo)記。3.3二極管測(cè)試：二極管主要分為三種：整流二極管、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管；此外，還有開(kāi)關(guān)二極管。先打磨引腳，再用指針表測(cè)試，因二極管具有單相導(dǎo)電性，所以，在測(cè)試時(shí)，紅筆接負(fù)極，黑筆接正極，若是導(dǎo)通，且紅筆接正極，黑筆接負(fù)極，為截止，則表明二極管是正常的，若不是則表明二極管是壞的。注：發(fā)光二極管用10K，其它用1K檔；發(fā)光二極管的光線是非常微弱的，因此，在觀察是要仔細(xì)。半導(dǎo)體二極管的極性判別一般情況下，二極管有色點(diǎn)的一端為正極，如果是透明玻璃殼二極管，可直接看出極性。3.4晶閘管的選擇：晶閘管T在工作過(guò)程中，它的陽(yáng)極A和陰極K與電源和負(fù)載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門(mén)極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。從晶閘管的內(nèi)部分析工作過(guò)程：晶閘管是四層三端器件，它有J1、J2、J3三個(gè)PN結(jié)，可以把它中間的NP分成兩部分，構(gòu)成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管的復(fù)合管。若陽(yáng)極加正電壓，只有在門(mén)極加正電壓是晶閘管才會(huì)導(dǎo)通，導(dǎo)通后門(mén)極不起作用；武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》否則不會(huì)導(dǎo)通；導(dǎo)通后只有陽(yáng)極加負(fù)電壓后晶閘管才會(huì)截止。3.5電阻的選擇：電阻器簡(jiǎn)稱電阻，通常用“R”表示,是所有電子電路中使用最多的元件。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，即它是一個(gè)耗能元件，電流經(jīng)過(guò)它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用，對(duì)信號(hào)來(lái)說(shuō)，交流與直流信號(hào)都可以通過(guò)電阻。電阻的阻值標(biāo)法通常有色環(huán)法，數(shù)字法。色環(huán)法在一般的電阻上比較常見(jiàn)。由于手機(jī)電路中的電阻一般比較小，很少被標(biāo)上阻值，即使有， 電阻一般也采用數(shù)字法，即： 10"1——表示10Q的電阻；10"2——表示100Q的電阻；10"3——表示1KQ的電阻；10"4——表示10KQ的電阻；10"6——表示1MQ的電阻；10"7——表示10MQ的電阻。 如果一個(gè)電阻上標(biāo)為22*10”3,則這個(gè)電阻為22KQ。 數(shù)碼法用三位數(shù)字表示元件的標(biāo)稱值。從左至右，前兩位表示有效數(shù)位，第三位表示10n(n=0?8)。當(dāng)n=9時(shí)為特例，表示10"(-1)。塑料電阻器的103表示10*10"3=10k。片狀電阻多用數(shù)碼法標(biāo)示，如512表示5.1kQ。電容上數(shù)碼標(biāo)示479為47*10"(-1)=4.7pF。而標(biāo)志是0或000的電阻器，表示是跳線，阻值為0Q。數(shù)碼法標(biāo)示時(shí)，電阻單位為歐姆，電容單位為PF，電感一般不用數(shù)碼標(biāo)示。電阻的種類(lèi)很多，通常分為碳膜電阻，金屬電阻，線繞電阻等：它又包含固定電阻與可變電阻，光敏電阻，壓敏電阻，熱敏電阻等。 通常來(lái)說(shuō)，使用萬(wàn)用表可以很容易判斷出電阻的好壞：將萬(wàn)用表調(diào)節(jié)在電阻擋的合適擋位，并將萬(wàn)用表的兩個(gè)表筆放在電阻的兩端，就可以從萬(wàn)用表上讀出電阻的阻值。應(yīng)注意的是，測(cè)試電阻時(shí)手不能接觸到表筆的金屬部分。3.6CD4011中文資料CD4011功能及真值表：四2輸入與非門(mén)CMOS芯片邏輯表達(dá)式：Y=A.B真值表A=Y.BXYXY00Q動(dòng)作?禁止011設(shè)定100重置11不變無(wú)當(dāng)X=0、Y=0時(shí)，將使兩個(gè)NAND門(mén)之輸出均為1,違反觸發(fā)器之功用，故禁止使用。如真值表第一列。當(dāng)X=0、Y=1時(shí)，由于X=1導(dǎo)致NAND-A的輸出為”1”，使得NAND-B的兩個(gè)輸入均為”1”，因此NAND-B的輸出為”0”，如真值表第二列。⑶當(dāng)X=1、Y=0時(shí)，由于Y=0導(dǎo)致NAND-B的輸出為”1”，使得NAND-1的兩個(gè)輸入均為”1，因此NAND-A的輸出為”0”，如真值表第三列。⑷當(dāng)X=1、Y=1時(shí)，因?yàn)橐粋€(gè)””1不影響NAND門(mén)的輸出，所以兩個(gè)NAND門(mén)的輸出均不改變狀態(tài)，如真值表第四列。CD4011引腳圖及引腳功能：IA1B1Y2BVSSvm4B4A4Y3Y3B3ArmIA1B1Y2BVSSvm4B4A4Y3Y3B3Arm日!432109811111圖1CD4011引腳圖管腳功能：1A數(shù)據(jù)輸入端2A數(shù)據(jù)輸入端3A數(shù)據(jù)輸入端4A數(shù)據(jù)輸入端1B數(shù)據(jù)輸入端2B數(shù)據(jù)輸入端3B數(shù)據(jù)輸入端4B數(shù)據(jù)輸入端VDD電源正VSS地1Y數(shù)據(jù)輸出端2Y數(shù)據(jù)輸出端3Y數(shù)據(jù)輸出端4Y數(shù)據(jù)輸出端CD4011內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖:圖2CD4011內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖

2(9,5S12)1(3,6,13)Z2(9,5S12)1(3,6,13)ZFT—(10,4.11)LOGICDIAGRAM圖3CD4011內(nèi)部保護(hù)網(wǎng)絡(luò)Vi單元J=A?日Vi單元邏輯-高電平邏輯p”-低電平4設(shè)計(jì)原理即當(dāng)其接收電路采用聲光控放大照明電路，對(duì)于光強(qiáng)的監(jiān)測(cè)是利用MIC的特性，即當(dāng)其接收武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》到足夠的光強(qiáng)時(shí)，在其中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖波，從而把聲音信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，通過(guò)對(duì)聲強(qiáng)信號(hào)的處理可得一個(gè)電平信號(hào)，為控制電路準(zhǔn)備，延時(shí)控制功能通過(guò)RC電路延時(shí)實(shí)現(xiàn)。在白天，光敏電阻器RG受光照射而呈高阻狀態(tài)，CD4011的1腳為低電平，VT截止，照明燈EL不亮。當(dāng)夜幕降臨時(shí)，RG因無(wú)光照射而呈高阻狀態(tài)，CD4011的1腳變?yōu)楦唠娖健４藭r(shí)若有腳步聲或拍手聲，則該聲音信號(hào)經(jīng)傳聲器MIC轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，再經(jīng)電容器C2加至V的基極，使V瞬間截止，CD4011的2腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，CD4011的3腳為低電平，4腳和11腳變?yōu)楦唠娖?，使VT受觸發(fā)而導(dǎo)通，照明燈EL電路，與此同時(shí)，CD4011第4腳輸出的高電平經(jīng)VD5對(duì)延時(shí)電容器C3進(jìn)行充電。當(dāng)聲音信號(hào)消失后，V又恢復(fù)為導(dǎo)通狀態(tài)，CD4011的2腳又變?yōu)榈碗娖剑?腳變?yōu)楦唠娖剑?腳變?yōu)榈碗娖?，VD5截止，C3開(kāi)始對(duì)CD4011的8，9腳進(jìn)行放電，使CD4011的11腳仍維持高電平，VT仍維持導(dǎo)通，EL仍亮。當(dāng)C3放電介紹后，CD4011的8腳，9腳和11腳均仍變?yōu)榈碗娖?，使VT截止，EL熄滅。從而可以實(shí)現(xiàn)在光線強(qiáng)的情況下，即使有足夠的聲音信號(hào)，明燈電路也不工作，面在光線弱的情況下，可以通過(guò)聲音信號(hào)來(lái)控制發(fā)光二極管。在日常生活中的應(yīng)用，可以節(jié)電節(jié)能。GNDGND5系統(tǒng)調(diào)試及故障分析1?打開(kāi)電源，給系統(tǒng)加上激勵(lì)信號(hào)源（如拍手聲、打擊聲），用眼睛直接觀察燈泡是否亮和按時(shí)熄滅。強(qiáng)光下，發(fā)出聲響，看發(fā)光二極管是否發(fā)光。若燈亮了，則應(yīng)該用2中的方法來(lái)判斷故障部位，并加以改正。用手遮住光敏電阻，發(fā)出聲響，看燈是否亮，若亮了，再觀察它到底能夠亮多久。故障尋、檢常用方法如下表：2?直觀檢查法電阻法電壓法電流法通過(guò)眼、耳、鼻、手來(lái)查找故障部位。即是看元器件有無(wú)斷線、互碰、燒焦、脫焊等現(xiàn)象；聽(tīng)聲音有無(wú)異常；聞?dòng)袩o(wú)焦味；摸器件是否過(guò)熱等。用普通萬(wàn)用表的歐姆檔檢查各點(diǎn)的阻值，粗查是否有短路、斷路或元器件錯(cuò)焊等情況。用萬(wàn)用表測(cè)量電路中各點(diǎn)對(duì)地的電阻以及元器件的阻值，以此來(lái)判斷故障部位測(cè)量晶體管的管腳電壓和集成塊各腳的電壓或波形，據(jù)此電壓值判斷故障。調(diào)試前，先將焊好的電路板對(duì)照印刷電路圖認(rèn)真核對(duì)一遍，不要有錯(cuò)焊、漏焊、短路、元件相碰等現(xiàn)象發(fā)生。通電后，人體不允許接觸電路板的任一部分，防止觸電，注意安全。如用萬(wàn)用表檢測(cè)時(shí)，只用將萬(wàn)用表兩表筆接觸電路板相應(yīng)處即可。本電路調(diào)試時(shí)請(qǐng)先將光敏電阻的光擋住，用手輕拍發(fā)出聲響，這時(shí)燈應(yīng)亮，若用光照射光敏電阻，再發(fā)出聲響，這時(shí)燈不亮，說(shuō)明光敏電阻完好，這時(shí)即告本套件制作成功。若不成功應(yīng)仔細(xì)檢查有無(wú)虛假錯(cuò)焊和拖錫短路現(xiàn)象。6總結(jié)6.1加深理論學(xué)習(xí)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我充分認(rèn)識(shí)到了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，我會(huì)利用課余時(shí)間多讀