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1、电子技术课程设计报告脚步声控制照明灯作品40%报告20%答辩20%平时20%总分100% 设计题目： 脚步声控制照明灯 班级学号： 自动化111 08060211128 学生姓名： 唐传冬 目录一、预备知识- 1 -二、课程设计题目：脚步声控制照明灯- 5 -三、课程设计目的及基本要求- 5 -四、设计内容提要及说明- 6 -4.1设计内容- 6 -4.2设计说明- 6 -五、原理图及原理- 7 -5.1功能模块电路原理图- 7 -5.2模块工作原理说明- 7 -六、课程设计中涉及的实验仪器和工具- 8 -七、课程设计心得体会- 11 -八、参考文献- 12 -一、 预备知识对原器件的了解；、
2、咪头：、是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，是和喇叭正好相反的一个器件（电声）。是声音设备的两个终端，咪头是输入，喇叭是输出。又名麦克风，话筒，传声器，咪胆等。、判断咪头的正负极：和外壳连通的是负极，接屏蔽层。、三极管：、晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管；是一种控制元件，主要用来控制电流的大小；、作用：电流放大、电流饱和、电流截至；、三极管的识别：1脚：发射极、2脚：基极、3脚：集电极；、光敏电阻：、光敏电阻（photocell，注意：光电池是photovoltaic cell）又称光
3、敏电阻器（photoresistor or light-dependent resistor，后者缩写为ldr）或光导管（photoconductor），常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。、入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。还有另一种入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻增大。、二极管：、二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode);它只往一个方向传送电流的电子零
4、件。它是一种具有1个零件号接合的2个端子的器件，具有按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。、作用：整流、钳位、稳压、续流；、电阻：、电阻（Resistance，通常用“R”表示），是一个物理量，在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通
5、量越大，反之亦然。而超导体则没有电阻。、作用：标准电阻的主要作用是发热，跟其它元件并联时，电阻可以分流。跟其它元件串联时，电阻可以分压。、电容：、电容器通常简称其为电容，用字母C表示。定义1：电容器，顾名思义，是装电的容器，是一种容纳电荷的器件。、作用：电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制等方面。、芯片：、CD4011数字集成芯片 IC 选用 CMOS 数字集成电路 CD4011，CD4011有四个独立的与非门电路，；、作用：它可做成振荡、单稳、双稳，又可作为整形、反相等等。在本电路中CD4011仅用作反相和整形以及控
6、制门的作用。、CD4011引脚图、IC底座：、有的怕焊接时烧毁，有的需要烧写程序，有的需要拆下来测试调试，有的为了更换升级方便，有的。总之，有插座更灵活！、二、 课程设计题目：脚步声控制照明灯题目：脚步声控制照明灯，能自动控制白天开关灯、夜晚亮灯、人走灯灭。它具有灵敏、低耗、性能稳定、使用寿命长、节能明显等特点。可用于楼梯、厕所等公共场所照明灯的自动管理。三、 课程设计目的及基本要求、设计目的：提高学生的动手实践能力、运用所学的知识分析电路和了解元器件的基本用法。、基本要求：主要介绍了声控灯的制作原理以及Multisim10和protel的一些基本的操作和用法。电路分块清晰，PCB板美观、模块
7、清晰。经仿真电路原理正确。达到任务要求。运用PROTEL软件绘制最小系统原理图及部分外围扩展，在使用该软件当中，学会创建设计文档管理库，加载元件库，绘制电路图，放置电源部件，修改元件参数，生成网络表文件，同时还要将自己设计的电路原理图生成PCB电路板图等方法。在此基础之上将自己设计的电路进行仿真，并对其波形及数据进行分析。但是由于学校条件有限，只能用万用板焊接。按照原理图连接好各原件，然后焊接完成即可，焊接完后会有话筒输入端和电源端，电源端一端接电源，一段接地，刚开始用灯光照射，发现LED灯不亮，然后将光敏电阻遮住，结果LED灯发光了，接着测试声控部分，对着话筒用手拍一下手掌，发现当掌声超过一
8、定的响度时LED灯就会发光，并持续一段时间就熄灭，这与设计的内容基本符合。四、 设计内容提要及说明4.1设计内容提要：、白天光线强，开关中的光控电路工作，将电路切断；声控是用人走动时，脚步声控制电路，将电路接通。两个两部分的控制相当于两个开关串联。从逻辑上来讲，就是“光暗”和“脚步声”是“与非”的关系，满足这两个条件，电路接通，灯亮。这个“与非门”输出，接通灯的电源，灯亮。再经过一个时延，灯亮几十秒钟后，经过电阻电容组成的充放电电路，灯光熄灭。、要求：设计一个楼道声光控灯控制电路是灯泡持续亮20秒后熄灭。4.2设计说明：、声光双控延时开光不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公室、教学楼
9、等公共场所，它具有体积小，外形美观，制作容易，工作可靠等优点，而且降低能耗，节约能源，注重环保是当今世界的主潮流。此外，它在一定的场所使用还可起防盗作用。它是公共场所照明开关的理想选择。、设计合理的控制电路控制灯泡：设计一个灵敏度较高的声光控制开关，行人只要发出声音就能将电路触发，电路仅使用一只555定时器、一个光敏电阻器以及若干电阻、电容配合就能将电路触发，使其导通，将电灯打开。它不需要发送关闭信号，由电路自身的延时电路将灯关闭。当灯被打开后，延时电路延时约20s后将灯自动关闭。该电路还具有自动光控作用，在白天由光敏电阻器控制着电路。即使受到声音信号的触发，开关也不会打开。五、 原理图及原理
10、说明脚步声控制照明灯原理图5.1本制作主要由驻极体传声器、光敏电阻、与非门集成电路CD4011、晶体二极管、晶体三极管、电阻电容等元器件组成。5.2工作原理： 电路中集成电路IC的门1和门2接成“与”输入，用以鉴别输入动态。按逻辑功能只有当门1的两输入端都呈高电平时，门2的输出端为高电平，再经门3门4两级反相后触发晶闸管VS导通、接通灯路。白天因光敏电阻RG受光线照射电阻变小，IC的1脚呈低电位、IC的输出端为低电平，VS阻断、灯路关闭，这时无论有多大声响都不会亮灯。到夜晚RG的电阻随环境光线减弱而增大，脚1变成高电位，当有人走动的脚步声传到传声器MIC时，声波转换成电信号经三极管VT放大，使
11、脚2电位也由低变高，门2输出高电平，通过二极管VDl向C2迅速充电到阈值电压，门4输出高电平，VS导通、灯亮。人过声息，门2输出电平变低，由C2电压维持门3输入高电平、门4输出状态不变、灯不熄。这时由VDl隔离C2经R5缓慢放电，约10秒后，电压降到关门电压值时，门3、门4翻转、VS截止、灯自动熄灭。 二极管VD2VD5将串接灯泡的220V交流市电经桥式整流与晶闸管VS形成回路，同时由R7，DW限流稳压，向CD4011等部分的电路提供约7V直流电压和0.7mA的工作电流。本制作静态功耗甚微。六、 课程设计中涉及的实验仪器和工具 工具和实验仪器：电烙铁、烙铁架、镊子、吸锡器、斜口钳、松香、锡丝、
12、万用板、万用表、示波器等其他工具。、电烙铁使用说明和细节：新烙铁使用前，应用细砂纸将烙铁头打光亮，通电烧热，蘸上松香后用烙铁头刃面接触焊锡丝，使烙铁头上均匀地镀上一层锡。这样做，可以便于焊接和防止烙铁头表面氧化。旧的烙铁头如严重氧化而发黑，可用钢挫挫去表层氧化物，使其露出金属光泽后，重新镀锡，才能使用；、使用前，应认真检查电源插头、电源线有无损坏。并检查烙铁头是否松动；电烙铁使用中，不能用力敲击。要防止跌落。烙铁头上焊锡过多时，可用布擦掉。不可乱甩，以防烫伤他人；焊接过程中，烙铁不能到处乱放。不焊时，应放在烙铁架上。注意电源线不可搭在烙铁头上，以防烫坏绝缘层而发生事故；、焊接电子元件，一般采用
13、有松香芯的焊锡丝。这种焊锡丝，熔点较低，而且内含松香助焊剂，使用极为方便。、万用表的简单使用：、插孔和转换开关的使用：首先要根据测试目的选择插孔或转换开关的位置，由于使用时测量电压，电流和电阻等交替的进行，一定不要忘记换档。切不可用测量电流或测量电阻的档位去商量电压。如果用直流电流或电阻去测量220的交流电压，万用表则会立马烧坏；、测试表笔的使用：万用表有红，黑笔，别看它就有两根，使用中能不能运用自如，也是大有学问的，如果位置接反，接错，将会带来测测试错误或烧坏表头的可能性。一般红表笔为“+”，黑笔为“-”；表笔插放万用表插孔时一定要严格按颜色和正负插入。测直流电压或直流电流时，一定要注意正负
14、极性没电流时，表笔与电路串联，测电压时，表笔与电路并联，不能搞错。、如何正确读数：万用表使用前应检查指针是否在零七八碎位上，如不指零位，可调正表盖上的机械调节器，调至零位；万用表有多条标尺，一定要认清对应的读数标尺，不能图省事面而把交流和直流标尺任意混用，更不能看错； 万用表同一测量项目有多个量程，例如直流电压量程有1V，10V，15V，25V，100V，500V等，量程选择应使指针满刻度的2/3附近。测电阻时，应将指多云指向该档中心电阴值附近，这样才能使测量准确。、示波器的组成：示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是
15、观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成；示波器的简单使用如下：、荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间，垂直方向指示电压。水平方向分为10格，垂直方向分为8格，每格又分为5份。垂直方向标有0，10，90，100等标志，水平方向标有10，90标志，供测直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(VDIV，TIMEDIV)能得出电压值与时间值。、示
16、波管和电源系统：电源、辉度、聚焦、标尺亮度。、时基选择(TIMEDIV)和微调。时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。七、 课程设计心得体会此次课程设计是有关晶体管器件的课程设计，再经过了大量的查阅书籍，网络资料后，我选择了脚步声控制照明灯电路的设计这个题目，首先进行电路原理图的设计，然后再PROTELL上进行绘制原理图，然后对电路中的各个部分进行调整修改，成功后我对它进行了PCB版图制作，按照设计的电路原理图用电烙铁把元器件焊接在万用板上，连接后在实验室不断地调试、修改，最后得到所需要的结果。此次晶体管器件的课程设计对我们的总体电路的设计的要求更严格，需要通过翻阅复习以前学过
17、的知识确立实验总体的设计方案，然后进行各模块的设计，还有就是在仿真中总会有大大小小的问题导致得不到所要求的结果，因此需要我们不断的变换参数，这两周下来，我对三极管的原理及CD4011集成芯片的工作过程有了更深的了解，protel的基本操作有了重新的认识，这对我们以后的工作和学习有很大的帮助，通过整个设计过程，对我的专业电路知识提高很大，通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强了实践能力。 硬件制作过程是艰辛的，从把电路原理图到万用板上的布线，再把每一个元器件焊接在万用板上，调试过程，从电压电流的测试，再到参数调节，可以说每一步都很艰难，每一步都是我们一步一个脚印结结实实踩下去的。作品图片如下：PCB制作和万用板制作。八、 参考文献1 康华光，陈大钦，张林 主编 电子技术基础模拟部分 北京：高等教育出版社 第五版2 邱关源 主编 电路 北京：高等教育出版社 第五版3 阎石 主编 数字电子技术基础 北京：高等教育出版社 第五版4 王兆安、刘进军 主编 电力电子技术基础机械工业出版社 第五版5 王港元 主编 电工电子实践指导江西科学技术出版社 第四版万用板制作PCD制作
