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1、息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计题目: 全自动多用途应急灯电路设计 专 业: 应用电子技术 班 级: 班 学 号: 姓 名: 指导教师: 二一年九月十日信息职业技术学院毕业设计任务书学 生姓 名学号000班级应电08-2专业应用电子技术设计题目全自动多用途应急灯电路设计指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注工程师术01设计（论文）内容：注意：选题要结合实际。设计（论文）内容要详细写明具体步骤；学生在该设计中具体完成的工作（结果）1.电路具有蓄电功能；2.电路具有电压检测功能；3.电路具有延时时间10分钟左右功能；4.电路具有光控检测功能；5.完成电路设计方案的选择；6.单
2、元电路的设计；7.整机电路的原理分析；8.设计仿真与调试。 进度安排：要有较为详细的时间安排（时间具体到周）；第23周：消化课题，查找资料，选择参考方案；第45周：确定设计方案并熟悉部分器件的用途；第67周：查找资料，进行单元电路的设计；第89周：分析电路原理，完成设计过程，撰写初稿；第1011周：按毕业论文的各项要求，整理论文；第1213周：修改、完善论文，检查定稿，制作答辩PPT；第1415周：答辩。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：1 戴付生主编.基础电子电路设计与实践.北京:国防工业出版社，20022 杨清学主编.电子装配工艺.北京:电子工业出版社，20023
3、赵文博等编著.新型常用集成电路速查手册.北京:人民邮电出版社，20064 郑应光主编.模拟电子线路（一）.南京:东南大学出版社，20055 伊大成编译.智能应急灯的制作.北京:人民邮电出版社，20036 黄培根.Multisim 7计算机虚拟仿真实验室.北京:电子工业出版社，2003审批意见教研室负责人：年 月 日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师目录摘要1第1章绪论2第2章设计方案32.1 方案介绍32.2 方案比较和选择4第3章单元电路设计63.1 电源电路设计63.2 充电电路设计63.3 电压检测电路设计73.3.1 CD4011介绍73.3.2 电压检测电路
4、工作原理83.4 延时电路设计93.4.1 555定时器介绍93.4.2 延时电路的设计123.5 光控检测电路设计123.5.1 光敏电阻介绍133.5.2 光控检测电路设计143.6 自动切换开关设计143.6.1 电磁继电器介绍143.6.2 自动切换开关电路设计15第4章整机电路的设计164.1 整机电路原理图及工作原理16第5章仿真与调试175.1 multisim 10仿真软件介绍175.2 电路的仿真175.2.1 电源电路的仿真175.2.2 各种状态的仿真185.2.3 整机电路的仿真21总结22参考文献23附录1整机电路原理图24附录2元件明细表25摘要目前市面上大多数应急
5、灯仅仅在市电突然中断时自动点亮。并不考虑现场是否需要照明，比如，白天断电时，应急灯也会点亮，大多数应急灯为节约成本，无防过充及防止深度放电的保护电路。因此蓄电池常因为过充电和深度放电而损坏。在选择应急照明灯时，应根据具体情况合理选择应急照明系统。一般来说，新建工程或设有消防控制室的工程，应尽量在建设过程中统一布线，选用集中电源集中控制型应急照明；对于小型场所、后期整改或二次装潢改造的工程应选用自带电源独立控制型应急照明。全自动多用途应急灯主要由蓄电池充电电路、光控检测电路、延时电路几部分组成。实现白天断电不停电，晚上断电才停电的功能。关键词应急灯；应急照明；蓄电池充电第1章绪论随着时代的发展，
6、人们的生活水平不断提高。人们的照明理念已开始发生变化，简单的照明灯具已不能满足人们对不同环境的照明要求。科学的讲，在夜间不同的环境里应该使用不同的灯光。根据日常的生活习惯，我们对于不同时段人们对灯光的需求不同而设计了在任意时间使用的应急灯。国内使用的应急照明系统以自带电源独立控制型为主，正常电源接自普通照明供电回路中，平时对应急灯蓄电池充电，当正常电源切断时，备用电源蓄电池自动供电。这种形式的应急灯每个灯具内部都有变压、稳压、充电、逆变、蓄电池等大量的电子元器件，应急灯在使用、检修、故障时电池均需充放电。 另一种是集中电源集中控制型，应急灯具内无独立电源，正常照明电源故障时，由集中供电系统供电
7、。在这种形式的应急照明系统中，所有灯具内部复杂的电子电路被省掉了，应急照明灯具与普通的灯具无异，集中供电系统设置在专用的房间内。应急灯是应急照明用的灯具的总称。应急灯主要有使用频率低、使用时间短、高效率等特点。本应急灯主要由蓄电池充电电路与光控延时电路构成，因实现了自动化，而被广泛应用于市场。目前市场上几乎每家灯具商户都有一个或多个应急灯品牌，商家根据不同的场景和不同的需要让它能在很多地方使用。第2章设计方案2.1 方案介绍方案一：本方案应急灯由充电电源，电池欠压检测电路，市电状态检测电路，智能控制开关，环境照明状态检测，灯驱动电路等部分组成，如图一：K灯驱动稳压电池欠压检测电池输入220V市
8、电状态检测智能检测开关环境照明状况检测降压，整流，滤波灯图2-1 方案一电路框图目前市面上大多数应急灯仅仅在市电突然中断时自动点亮。并不考虑现场是否需要照明，比如，白天断电时，应急灯也会点亮，大多数应急灯为节约成本，无防过充及防止深度放电的保护电路。因此蓄电池常因为过充电和深度放电而损坏。本方案被设计为：应急灯由市电和后备电池供电，在白天或环境光照比较强时，应急灯熄灭，市电经整流，滤波稳压后对后备电池供电。当夜晚市电突然中断时，应急灯启动。晚市电正常时，人工关室内照明灯，应急灯不启动。无论白天或夜晚，市电中断后恢复正常时，应急灯自动关断。直流稳压输出调定在12.5V，电池不会被过充电。当后备电
9、池深度放电时，应急灯自动关断。电池放电较深，内阻增加。充电电流不会太大，电池被激活，电压上升，内阻减少，有可能产生较大的充电电流并导致电池的损坏。电路中采取了限流措施。方案二：本应急灯由电源电路、蓄电池充电电路、电压检测电路、光控检测电路和延时电路几部分组成，其结构框图如图2-2所示电源电路蓄电池充电电路电压检测电路光控检测电路延时电路输入220VK图2-2 方案二电路框图此应急灯由市电供电，在白天或环境光照比较强时，当220V交流市电正常供电时，经电源电路后输出稳定的直流电压，然后对蓄电池进行充电。电压检测电路对降压整流后输出的脉动电压进行分压后，检测出B点的电压是否是高电平，若是则对延时电
10、路输出高电平信号，使延时电路处于静止状态，无法使点亮发光二极管。当220V交流市电断电时，电压检测输入端输入高电平信号，此时周围的环境光线突然由强变弱，产生了一个正跳变电压，产生一个上升沿脉冲提供光控检测输入端，经过反相后输出一个下降沿的脉冲信号给延时电路，输出高电平信号，应急灯被点亮。经过一段时间延时后，应急灯自动熄灭,电路恢复。2.2 方案比较和选择1.方案一的造价比方案二的贵。方案一中要用到迟滞比较器、三端稳压管等较贵的元器件，故而造价要贵很多。2.方案二电路更简单实用。方案一中需要人工关室内照明灯，如果没有人工关室内照明灯，应急灯就不会起到作用。应用起来没那么方便。而且在电路构造方面要
11、复杂一些，不便于检查维修等工作。3.方案一功能没有方案二的功能全面。方案一的应急灯在白天或环境光照比较强时，应急灯总是熄灭，市电经整流，滤波稳压后对后备电池供电。在夜晚市电突然中断后，应急灯启动。晚市电正常时，人工关室内照明灯，应急灯不启动。无论白天或夜晚，市电中断后恢复正常时，应急灯自动关断。直流稳压输出调定在12.5V，电池不会被过充电。当后备电池深度放电时，应急灯自动关断。方案二的应急灯在白天无论有没有电都是熄灭的，市电经整流，滤波后对后备电池供电。如果市电断开，光敏电阻暗电阻很大，555定时器被触发，点亮应急灯并延时。方案一不具有延时等功能。第3章单元电路设计3.1 电源电路设计该电路
12、由降压变压器、桥式整流电路和电容滤波电路三部分组成，如图3-1所示。该电路主要是对蓄电池进行不间断的充电。U0C31uFF1A220V电源插头u1220Vu2DV1V2V3V41A/400VD11N4001R115KR249.9KC10.22ufC22200uF+BT1图3-1 电源电路原理图工作原理：先由变压器T1将220V的交流市电电压降压为13.2V的交流电压，变压器的匝数比是17.3：1，当交流电压为正半周的时候，V2，V4导通，V1，V3截止。得到正半周的电压。当交流电压为负半周的时候，V2，V4截止，V1，V3导通。得到反相的正半周的电压。经过整流得到脉动直流电压。再经和构成的电容
13、滤波电路滤除交流成分后输出稳定的12.5V直流电压。D1的作用是隔离限幅，R1,R2分压，F1A保险管起保护作用。3.2 充电电路设计根据图3-2可知，蓄电池充电电路由12V/10Ah铅酸蓄电池组成恒压不间断充电电源，确保蓄电池随时处于充电备用状态，12V铅酸蓄电池的最大限充电压为14.4V。A点电压为15.1V，经D2下降0.7V后提供给铅酸蓄电池。电阻可以限制充电电压大小，可以防止市电停电后蓄电池反向放电。铅酸蓄电池价格低廉，充电技术成熟，维护要求低。根据要求，后备电池选用12V/1.2Ah标准系列，其供电12小时以上。则其功率由额定电压U和额定电流I确定：P=IU 引用公式可知，可得该蓄
14、电池的功率P：P=14.4WD21N4001C10.22uf12V/1.2Ah蓄电池R410/1WAUIR115KR249.9K+C22200ufC31ufD11N4001图3-2 蓄电池充电电路原理图3.3 电压检测电路设计该电路用来检测经整流后输出的脉动电压经过电阻R1和R2分压后，B点电压的高低，以此来判断市电是否断电。和对降压整流后输出的脉动电压进行分压后，检测出B点的电压，经过F1反相后给F2的电压检测输入端输入信号，若是高电平，不管此时周围光线如何变化，F2输出的都是高电平信号提供给555的2脚，延时电路处于静止状态。若 B点的电压为低电平，经F1反相后给F2的电压检测输入端输入高
15、电平信号，使延时电路触发。3.3.1 CD4011介绍VCC 713 A411 Y4A1 1B1 2Y1 3Y2 4A2 5B2 614 VDD12 B310 Y39 A3 8 B3图3-3 CD4011引脚图CD4011广泛应用于数字IC，它是四个二输入与非门，采用N沟道和P沟道增强型场效应管的对称电路。由于它输出电压等于电源电压的大小，所以具有很高的抗干扰能力。其引脚图如图3-3。1脚6脚，8脚13脚是构成四个与非门的引脚。VCC接电源，VDD接地，每个与非门由一个输出端和两个输入端构成。CD4011常用逻辑符号，如图3-4所示。&ABY图3-4 CD4011常用逻辑符号逻辑表达式是Y=，
16、其功能表如表3-1所示。表3-1中 ，“1”表示高电平，“0”表示低电平。表3-1 与非门功能表ABY=001011101110与非门工作的逻辑关系是：只有两个输入端都为高电平时输出端才输出低电平；只要其中一个输入端为低电平时输出端就输出高电平。输出高电平时表示输出电压接近电源电压；输出低电平时表示输出电压接近零伏。如果将两个输入端并联成一个输入端，那么这个与非门就等效成了一个非门。门电路输入特性为：输入电压小于40电源电压时为低电平；输入电压大于60电源电压时为高电平。3.3.2 电压检测电路工作原理U0220V电源插头u1220Vu2DV1V2V3V41A/400VD11N4001R115
17、KR249.9KC10.22ufF1BF1AT1图3-5 电压检测电路原理图工作原理：由图3-5可知，电压检测电路是由、组成。当220V交流市电正常供电时，降压整流后输出的脉动电压经过R1和R2分压后，B点电压为8.7V高电平，该电压经过F1反相后,变为低电平。当220V交流市电断电后，因为有的隔离作用，所以B点电压迅速下降到0V，该电压经过F1反相后变为高电平。以此达到检测市电是否正常供电的作用。是与非门集成电路。3.4 延时电路设计3.4.1 555定时器介绍1.电路的组成555芯片的内部电路如图3-6 a）所示，它由三个阻值为5的电阻组成的分压器、两个电压比较器和、基本RS触发器、集电极
18、开路的放电三极管VT以及缓冲器等组成，其管脚图如图3-6 b）所示。（1）电阻分压器由三个5的电阻R组成，为电压比较器和提供基准电压。（2）电压比较器由和组成，当控制电压输入端CO悬空时，和的基准电压为别为,和。的反相输入端TH称为555的定时器高触发端，的同相输入端称为555定时器的低触发端。（3）基本RS触发器基本RS触发器由两个与非门和构成。比较器的输出作为置0输入端，若输出为0，则Q=0；比较器的输出作为置1输入端，若输出为0，则Q=1。是定时器的复位输入端，只要=0，定时器的输出端OUT则为0，正常工作时，必须使处于高点平。（4）放电管VTVT是集电极开路的三极管，VT的集电极作为定
19、时器的引出端D。（5）缓冲器缓冲器由和构成，用于提高电路的带负载能力。 b）管脚图a）原理图 图3-6 555定时器2.工作原理表3-2 555定时器的功能表输入输出THOUTVTXX00导通10导通1不变不变,且低触发端时,比较器输出低电平；输出的低电平将RS触发器置为0状态，即Q=0，使得定时器的输出OUT为0，同时放电管VT导通。（2）当低触发端，触发端TH 时，比较器输出为低电平；输出的低电平将RS触发器置为1状态，即Q =1，使得定时器的输出OUT为1，同时放电管VT截止。（3）当TH时，定时器的输出OUT和放电管VT的状态保持不变。根据以上分析，可以得出555定时器的功能表，见表3
20、-2。555定时器的实际应用有：构成施密特触发器、构成单稳态触发器、构成多谐振荡器，在本设计的延时电路中主要应用到的是由555定时器构成的单稳态触发器。单稳态触发器具有如下工作特点：1.它具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。2.在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳态。3.暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外加触发信号无关。将555定时器的低触发端作为触发信号Ui 的输入端，再将其高触发端TH和放电管输出端D接在一起，并与定时元件R、C连接，则可以构成一个单稳态触发器。具体电路及工作波形如图3-7所示。555定时器构成的单稳态触发器的工作原
21、理如下：+VCC100nf1834 RST7 DIS6 THR2 TRI5 COMVCCGNDOUTLM555CMU0CRUIUC TwUI0UCt0tt0U0a）电路 b）工作波形图3-7 555构成的单稳态触发器当触发脉冲UI的下降沿到来时，由于,而TH=UC=0，从555定时器的功能表（3-2）不难看出，输出端OUT为高电平，电路进入暂稳态，此时放电管VT截止。由于VT截止，VCC则通过对充电，当TH=UC时，输出端OUT跳变为低电平，电路自动返回稳态，此时放电管VT导通。电路返回稳态后，通过导通的放电管VT放电，使电路迅速恢复到初始状态。可以算出，输出波形的脉冲宽度：1.1RC （3-
22、1）3.4.2 延时电路的设计UI12V/1.2Ah蓄电池MG45 RG光敏电阻R31KC4510pfF1F2R510KR610K+C52200ufC6100nf1834 RST7 DIS6 THR2 TRI5 COMVCCGNDOUTLM555CMU0图3-8 延时电路原理图工作原理：因为555定时器构成的单稳态触发器态是下降沿有效，因此无论F2输出端的输出信号是高电平还是低电平，555构成的单稳态触发器都不能被触发，该电路处于静止状态，U0输出低电平信号。当F2输出端输出信号的上升沿到来时，555构成的单稳态触发器也不能被触发，该电路也处于静止状态，U0也输出低电平信号。当F2输出端输出信
23、号的下降沿到来时，555构成的单稳态触发器被触发，该电路进入延时状态，且12V电压通过电阻R6对电容C5进行充电，U0输出高电平信号。当对C5充电一定时间后，电路由延时状态恢复到静止状态，U0由高电平信号变为低电平信号。该电路的延时时间由电阻R6和极性电容C5确定，引用式（3-1）得：T1.1R6C5。 （3-2）由式（3-2）可知，R6和C5的乘积越大，延时时间越长，乘积越小，延时时间越短。由该电路电阻R6和C5的值可以确定其延时时间T：T1.1*0.0022*10*103 24（min）该电路的延时时间T为24分钟。3.5 光控检测电路设计该电路是根据光敏电阻的感光原理来设计的，光线的强弱
24、决定了光敏电阻阻值的大小因而决定了其两端的电压的大小。光照越强，光敏电阻的电阻率越小，则光敏电阻两端的电压越小。光照越弱，光敏电阻的电阻率越大，则光敏电阻两端的电压越大。3.5.1 光敏电阻介绍1.光敏电阻的符号及工作原理光敏电阻又称光导管，是由一块两边带金属电极的光电半导体组成，使用时在它的两端施加直流或交流工作电压，如图3-10所示。RG图3-9 光敏电阻的符号光光电流电源RG图3-10 光敏电阻的工作原理图在无光照射时，光敏电阻RG呈高阻态（此时的电阻称为暗电阻），回路中仅有微弱的电流（称为暗电流）通过。在有光照射时，光敏材料吸收光能，使电阻率变小（此时的电阻称为亮电阻），RG呈低阻态，
25、从而在回路中有较强的电流（称为光电流）流过。光照越强，阻值越小，亮电流越大。如果将该亮电流取出，经放大后即可作为其他电路的控制电流。当光照停止时，光敏电阻又逐渐恢复原有的高阻状态。光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小，则性能越好。大多数光敏电阻的暗电阻往往超过1，甚至高达100，而亮电阻即使在白昼条件下也可以降到1以下。2.光敏电阻的光照特性。0 0.2 0.4 0.6 0.8I3002001005040030020010050300300200100502003002001005010030020010050503002001005030020010050图3-11 光敏电阻的光照特性曲线光照
26、特性是指光敏电阻的光电流I与光通量的关系。不同的光敏电阻，其光照特性不同，但大多数光敏电阻的光照特性，为图3-11所示的曲线关系。由于光敏电阻的光照特性曲线呈非线性，因此不能用于光的精密测量，只能用作开关式的光电转换器。UI12V/1.2Ah蓄电池R31KC4510pfF1R510KMG 45 RG光敏电阻U0F23.5.2 光控检测电路设计图3-12 光控检测电路原理图工作原理：由图3-12可知，、光敏电阻RG、组成光控检测电路。用来检测周围的环境光线的变化情况，当周围的环境光线逐渐由强变弱（从白天到夜晚）或者由弱变强（从夜晚到白天）时，光敏电阻RG的阻值发生缓慢变化，使其两端的电压也随之缓
27、慢变化，由于微分电容的隔离作用使两端电压为0V。当周围的环境光线突然由弱变强时（晚上开灯照明），RG的阻值由大变小，两端的电压也由大变小，则在RG两端产生一个负跳变电压，通过、使两端产生一个下降沿脉冲。当周围的环境光线突然由强变弱时（停电造成电灯熄灭），RG的阻值由小变大，两端的电压也由小变大，则在RG两端形成一个正跳变电压，通过RC微分电路、使两端产生一个上升沿脉冲，它和延时电路紧密相连。注：在图3-12中，F2的输入端中与F1的输出端相连那端叫F2的电压检测输入端，它的另一端叫F2的光控检测输入端。光敏电阻几乎都是用半导体材料制成的光电器件。它没有极性，使用时既可加直流电压，也可以加交流电
28、压。光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，受光照时的电阻称为亮电阻。暗电阻很大一般为兆欧级，而亮电阻在几千欧以下，一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度很高。本设计中选择的是MG45的光敏电阻对应急灯工作环境进行检测控制。3.6 自动切换开关设计3.6.1 电磁继电器介绍电磁继电器是自动控制电路中常用的一种元件。实际上它是用较小电流控制较大电流的一种自动开关。它有常开和常闭两种状态，本设计所用的是一种常开状态的电磁继电器。电磁继电器一般由一个线圈、一块衔铁组成。如图3-13所示。+_K图3-13 电磁继电器（常开）的图形符号电磁继电器的工作原理：当线圈通电以后，线圈中产
29、生足够大的电磁力吸动衔铁，使衔铁闭合，与之相连的电路被导通。当线圈断电后，电磁吸力消失，衔铁返回到原来的常开状态，与之相连的电路也随之被切断。应用时只要把需要控制的电路接到电磁继电器的触点上，就可达到控制的目的。3.6.2 自动切换开关电路设计Q12NG71512V/1.2Ah蓄电池_+_KUI图3-14 自动切换开关电路原理图工作原理：由图3-14可知，K是电磁继电器，当给该电路加的输入信号UI为高电平时，三极管导通，电磁继电器K的线圈中有电流通过，并产生足够大的电磁力，使衔铁受到电磁吸力的作用被吸向线圈而闭合，该电路被连通，应急灯也被点亮。当给该电路加的输入信号UI为低电平时，三极管是截止
30、的，电磁继电器K的线圈中不会有电流流过，就不会产生电磁力，则衔铁就不会受到电磁吸力的作用还是处于原来的常开状态，该电路还是处于切断状态，应急灯不会亮。三极管分NPN，PNP两种类型，此设计中选择的是NPN型，在电路中三极管是作为开关管使用的,它一旦导通应急灯就点亮,截止时应急灯就不亮，在此设计中选用的型号是：2N6715。第4章整机电路的设计4.1 整机电路原理图及工作原理整机电路原理图见附录。工作原理：当220V交流市电正常供电时，经电源电路后输出稳定的12.5V直流电压，然后对12V/1.2Ah蓄电池进行充电。和对降压整流后输出的脉动电压进行分压后，检测出B点的电压为5.674V高电平，经
31、过F1反相后给F2的电压检测输入端输入一个低电平信号，不管此时周围光线如何变化，F2输出的都是高电平信号提供给555的2脚，延时电路处于静止状态，555的3脚输出一个低电平信号，三极管不会导通，电磁继电器K不会闭合，应急灯不会亮。当220V交流市电断电时，二极管会防止蓄电池反向放电，并且还有的隔离作用，B点的电压迅速降至为0V，经F1反相后给F2的电压检测输入端输入高电平信号并且此时周围的环境光线突然由强变弱（晚上停电造成照明灯熄灭），RG的阻值由小变大，其两端的电压也由小变大，则在RG两端产生了一个正跳变电压，通过、使两端产生一个上升沿脉冲提供给F2的光控检测输入端，F2两端信号经过反相后输
32、出一个下降沿的脉冲信号给555的2脚，延时电路被触发，同时12V电压通过对电容进行充电，555的3脚输出高电平信号，三极管导通，电磁继电器K自动吸合，应急灯被点亮。经过一段时间延时后电磁继电器K会自动断开，应急灯也自动熄灭,电路恢复到原来的静止状态。第5章仿真与调试5.1 multisim 10仿真软件介绍Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。为
33、适应不同的应用场合，Multisim推出了许多版本，用户可以根据自己的需要加以选择。在本书中将以教育版为演示软件，结合教学的实际需要，简要地介绍该软件的概况和使用方法，并给出几个应用实例。它具有这样一些特点：1.通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路。通过交互式SPICE仿真, 迅速了解电路行为。2.借助高级电路分析, 理解基本设计特征。3.通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试。4.通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间。5.2 电路的仿真5.2.1 电源电路的仿真1.先在multisim元件库中找到所需的元器件，添加到界面中。2.按照整机原理图设置各元器件的基本参数
34、。3.调整元器件的位置。4.把各元器件按照原理图依次连接起来。5.仿真并记录。该电路由降压变压器、桥式整流电路和电容滤波电路三部分组成，先由变压器T1将220V的交流市电电压降压为12.7V的交流电压，再经构成的桥式整流电路将该交流电压变成单相脉动电压，再经和构成的电容滤波电路滤波后输出稳定的12.5V直流电压。由图6-1可知，电源部分输出的电压为12.5V（符合设计要求），然后对12V/1.2Ah蓄电池进行充电。图6-1 电源电路输出波形5.2.2 各种状态的仿真图6-2 市电正常供电时电压检测端输出的波形当市电正常供电时，开关是闭合的，此时电压检测端的输出波形如图6-2所示。当220V交流
35、市电正常供电时，降压整流后输出的脉动电压经过R1和R2分压后，B点电压为6.71V高电平，该电压经过F1反相后,变为低电平。当220V交流市电断电后，因为有的隔离作用，所以B点电压迅速下降到0V，该电压经过F1反相后变为高电平。以此达到检测市电是否正常供电的作用。是与非门集成电路。当市电断电时，开关是断开的，此时输出电压的波形如图6-3所示。 图6-3 市电断电时电压检测端的输出波形555定时器构成的单稳态触发器态是下降沿有效，因此无论F2输出端的输出信号是高电平还是低电平，555构成的单稳态触发器都不能被触发，该电路处于静止状态，U0输出低电平信号。当F2输出端输出信号的上升沿到来时，555
36、构成的单稳态触发器也不能被触发，该电路也处于静止状态，U0也输出低电平信号。当F2输出端输出信号的下降沿到来时，555构成的单稳态触发器被触发，该电路进入延时状态，且12V电压通过电阻R6对电容C5进行充电，U0输出高电平信号。当对C5充电一定时间后，电路由延时状态恢复到静止状态，U0由高电平信号变为低电平信号。当延时电路处于静止状态时，其输出波形如图6-4所示。图6-4 延时电路处于静止状态时的输出波形图6-5 延时电路的波形当延时电路进入延时状态时，三极管导通，电磁继电器常开开关闭合。发光二极管被点亮。此时的波形如图6-5所示。当延时一定时间后，该电路由延时状态恢复到静止状态，并且此时该电
37、路的输出波形迅速降到零电位。5.2.3 整机电路的仿真在整机仿真电路图中，开关J1代替光敏电阻，当开关J1打到下面位置时，表示开关是断开的，也表示光敏两端的电压近似0V，其电阻阻值很小，说明此时周围的环境光线十分强。当开关J1打到上面位置时，表示开关J1是闭合的，也表示光敏电阻两端的电压很大，其电阻阻值无穷大，说明此时周围的环境光线强度十分弱。当开关突然由断开到闭合表示周围的环境光线突然由强变弱。当开关突然由闭合到断开表示周围的环境光线突然由弱变强。且用发光二极管和电阻R代替原理图中的灯泡。总结本次我的设计任务是全自动多用途应急灯电路，在完成过程中不仅让我可以复习和巩固原来所学的知识，还让我对
38、我所学专业有了更加深入的了解。通过本次的设计，我更加理解电源电路设计的方法，学会了555定时器和555的实际应用中的延时电路和蓄电池充电电路的设计和光敏电阻的工作原理以及电磁继电器的工作原理，以及其它一些元器件的参数选择和计算，加深了对模拟电子技术和数字电子技术两者在实际应用电路中的关系与转换。同时学会了运用仿真软件Multisim做实际电路的仿真。这次毕业设计是把我们所学知识运用到实际设计制作中的一次综合能力训练，是以前我们所做的实验、实训无法相比的。在这个设计过程中通过许多途径查阅资料，从中掌握了科技文献的检索方法，大大提高了自己获得新知识的范围。通过指导老师的耐心讲解让我学会了一个整机电
39、路应该如何分析，应该怎样去划分，解决问题应从什么地方着手，不能盲目的乱碰乱撞，从而不仅可以不断汲取经验，还可以大大提高自己解决问题的能力。让我深深体会到实践操作必须在充分理解电路原理的基础上才能更加容易完成任务。参考文献1 戴付生主编.基础电子电路设计与实践.北京:国防工业出版社，20022 杨清学主编.电子装配工艺.北京:电子工业出版社，20023 赵文博等编著.新型常用集成电路速查手册.北京:人民邮电出版社，20064 郑应光主编.模拟电子线路（一）.南京:东南大学出版社，20055 伊大成编译.智能应急灯的制作.北京:人民邮电出版社，20036 黄培根.Multisim 7计算机虚拟仿真
40、实验室.北京:电子工业出版社，2003附录1整机电路原理图220V电源插头u1220Vu2DV1V2V3V41A/400VD11N4001R115KR249.9KC10.22ufR31KMG45 RG光敏电阻C4510pF1F2R510KR610K+C52200ufC6100nf1834 RST7 DIS6 THR2 TRI5 COMVCCGNDOUTLM555CMQ12NG715+_K+C22200ufC31ufD21N4001R410/1W12V/1.2Ah蓄电池F1A 附录2元件明细表项目代号代号名称、型号、规格数量备注更改R115k1%电阻1R249.9k1%电阻1R31k1%电阻1R
41、4101%电阻1R510k1%电阻1R610k5%电阻1R7105%电阻1C1220nF电容1C2、C52200uF电极电容2C31uF电容1C4510pF电容1C6100nF电容1D1B4B42桥式整流管1D1、D21N4001GP二极管2LED2.4V/5mA发光二极管1Q12N6715三极管1V1 220V/50Hz电源1V2 12V蓄电池1F1A、F2B4011BP_5V与非门2K1Ma/1G继电器1U1LM555CM定时器1KeyB开关1U31KA保险管1T1220V/12V变压器1RGMG45光敏电阻1旧底图总号更改标记数量更改单号签名日期底图总号拟 制全自动多用途应急灯电路设计审 校日期签名等级标记第1张共1张颜银标准化批 准四川信息职业技术学院学生姓名颜银学号0818100班级应电08-2专业应用电子技术设计（论文）题目全自动多用途应急灯电路设计指导教师指导老师考核意见等级：
