《楼道声光控灯.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《楼道声光控灯.doc（16页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、数字电子技术基础课程设计论文楼道声光控制照明灯设计学生姓名： 指导教师： 专 业： 班 级： 学 号： 设计时间： 实验地点： 摘要我们利用一块时基电路及少数外围元件可组成声光控制照明灯。白天，由于光线照射，该灯始终处于关闭状态，一到晚上，该灯只要收到一个猝发的声响（如：掌声、跺脚声、击掌声、咳嗽声等等）就会使灯自然点亮，而后，延迟一段时间就会自行熄灭（此处为了实现模拟的效果，该电路设计中只延时了5秒），达到节电的目的。在该电路中还采用了光敏电阻，以此来辨别是白天还是黑天。通过74LS122带滤波的单稳态触发器，来实现每次的清空作用。根据课题要求，先拟定电路的原理图。而在此之前，首先要了解电路
2、的结构及其原理，然后才能将电路图设计出来。本电路大可分为：声控部分、光控部分和单稳态延时部分。该电路具有结构简单、耗电量小、性能稳定、灵敏度高、通用性强的特点。目录第一章 绪论11-1课题的意义和目的11-2电路的功能1第二章 电路原理图的设计22-1 电路图方案的研究与确定22-2电路的元件及参数5第三章 电路的组装与调试83-1电路的组装83-2电路的调试8第四章 总结9参考文献1附录：1电路原理图1第一章 绪论1-1课题的意义和目的21世纪是一个注重环保的时代，也是一个高科技时代，而节能减排的，也逐渐被人们所重视，人们开始思考怎样能减少能源的消耗。而此次的课题，正适应了如今的主题。声光控
3、楼道灯能节约大量的电能，而且，该电路具有结构简单、耗电量小、性能稳定、灵敏度高、通用性强的特点，在日常生活中可广泛推广。（如今的建筑中大多采用的都是这种声光控灯，当然，它的造型各异，在节能的同时，还具有赏析的效果。此次课题的目的：1. 了解声光双控楼道灯的电路结构和工作原理2. 通过对声光控楼道灯的组装、调试、检测，进一步掌握电子电路的装配技巧。3. 熟悉光敏三极管、555时基电路、带滤波单稳态触发器在电路中的具体应用。1-2电路的功能根据要求，电路实现在白天时，电灯不会亮；在夜里，当有声响（如：掌声、脚步声.）时，小灯泡才会亮起，并以此来达到节能的作用。第二章 电路原理图的设计2-1 电路图
4、方案的研究与确定根据课题要求，先拟定电路的原理图。而在此之前，首先要了解电路的结构及其原理，然后才能将电路图设计出来。本电路大可分为：声控部分、光控部分和单稳态延时部分。2-1-1 声控部分的原理本部分通过R2、R3、R5、C3、C4、LM358运算放大器、麦克组成。此部分电路属于放大电路，并且，此部分也相当于一个触发器。它采用麦克，将声响信号转换成电信号后，通过C4直接送给运算放大器进行放大。该放大器由R2、R3提供偏流。R5为直流负反馈电阻，用来稳定工作点。C3为交流旁路电容，用以补偿放大器的交流增益。R6为放大器的输出直流负载电阻，放大后的负脉冲信号去触发由555集成块组成的单稳态延时电
5、路，达到控制负载的目的。由运算放大器的1脚接入NE555的2脚和6脚并联处，达到提供一个输入的声音信号的目的。（以上的代号依照如下2-1图中的所示）图2-1 声控部分原理图2-1-2 光控部分的原理本部分通过R1、R4、R7、R8、R9、LM358运算放大器组成。它通过R4光敏电阻来判别是白天还是黑天。在白天，由于光照度较强，电路呈低阻态，为运放提供了一个较大的偏置电流，使其饱和导通。此时，运放使接入555集成块强制复位端4脚被强制为低电平，555集成块处于复位状态，是输入端3脚恒为低电平，双向晶闸管无触发电流而关断，灯泡不亮。因此，白天不管声控信号如何增强，灯都不亮。555集成块的3脚始终为
6、低电平。相对的，到了黑天，电路呈高阻态，555集成块始终为高电平，在声控部分的配合下，灯亮起。通过改变R9的值，可以控制光控的灵敏度（以上的代号依照图2-2中的原理图所示）。而R8、R7提供一个参考电压，决定了6脚的电位。R1、R4决定了5脚电位。当5脚电位高于6脚电位时，输出高电平，反之，输出低电平。而因为光的强度不同，R4的阻值也就不同，因此，R4在此处起到了决定性作用。当然，具体的数据要通过分压公式进行推算。例如：在实验的过程中，因为阴天的缘故，测得R4两端电阻值为3.6V，输入电压为6V，根据分压公式得出： 公式2-1由此，5脚电位高于6脚电位，所以，此时灯将亮起。该部分由运放的7脚接
7、入4脚，当输出为低电平时，R端复位555，定时器不再接收声音信号。此时，R端为低电平。555的3脚OUT端输出低电平，无法触发74LS122.反之，当输出为高电平时，555此时接收声音信号，R端为高电平。555的输出端输出高电平，触发74LS122，达到声光控的目的。图2-2 光控部分原理图2-1-3单稳态延时部分的原理本部分通过R10、C1、74LS122、NE555实现其功能。首先，NE55功能如表2-1所示：表2-1 NE555功能表THTRROUTDIS2/3VCC1/3VCCH111/3VCCH002/3VCC2/3VCC1/3VCCH00R10、C1接入74LS122中，将555的
8、输出端3脚与74LS122的1脚、2脚并联，实现电路的延时作用，根据延时的时间不同，所选用的电阻和电容也不同，本次课题设计要求延时5秒，因此，阻值和容值较小，如用到日常生活中，则仍需要进行数值的估算。最后，将发光二极管接入74LS122的输出端Q端，串联一个电阻，以确保电灯的稳定性。此电路中采用的74LS122模块，又称带滤波的单稳态触发器，也具有稳定电路的作用，但这里主要用来达到延时的效果。（以上的代号依照图2-3中的原理图所示）2-3 单稳态延时部分原理图综上所述，我们就可以来确定电路方案了，并以此来确定电路了。2-2电路的元件及参数电路元件及参数如表2-2所示：表2-2 电路元件及参数名
9、称代号型号、规格电阻R14.7KR21KR31KR4光敏电阻；4.7KR54.7KR6150KR74.7KR810KR94.7KR10150K电阻R11300R电容C147UFC347UFC447UF麦克二极管LED发光二极管单稳态触发器U374LS122555时基电路U2NE555运算放大器U1A、U2BHA17358其中，74LS122、NE555、HA17358三个模块的管脚图如下：图2-4 74LS122管脚图图2-5 NE555管脚图图2-6 HA17358管脚图值得注意的是：在进行参数确定时，要根据实际情况进行计算，要将误差分析清楚，避免电路无法正常工作。（本次设计已将参数直接给出
10、，所以，直接采用即可）第三章 电路的组装与调试3-1电路的组装在组装电路之前，首先要查看电路电路图，确定好所需元件，并对元件进行检测，看是否符合规格。之后，再进行插件。插件时，最好依照电路图，一部分一部分进行，这样，层次清晰，不会混乱。在插件工作完成后，先不要进行焊接，首先将电路连接，看电路在连接过程中，有些插件会不会影响到线路的连接，之后进行调整，最后，在进行焊接。在焊接的过程中，电源和地要分别引出来，这样在测试时更方便，而且，结构清晰。同时，也要注意：在焊接集成块底座时，宜将电烙铁的插头拔掉，利用余热焊接。本次设计中，提供了模块的底座，无需将模块直接接入电路中，只需将底座焊接，再将模块插入
11、调试即可，这样可以减少模块的坏损率。3-2电路的调试组装电路完成后，将进行电路的调试。首先，我们要将地线和电源线分别接入测试的电源箱或电池上，电源线接入“+”极，地线接入“”极以此来观察电路是否可行。其次，我们只给出声响，不触碰光敏电阻，此时，如果小灯泡不亮，说明电路可以正常运转。之后，我们要将手指按在光敏电阻上，以此来达到黑天的目的。与此同时，发出声响，看小灯泡是否亮起，如若亮起，说明电路可以正常运转，反之，需重新检查电路，看电路的电源线或地线是否连接正确，如不是症结所在，在进行检查电路的具体内部结构焊接。要是查到有错误，则需注意，在此焊接的地方，不能再次进行焊接操作。第四章 总结通过这次课
12、程设计，我学到了很多。例如：设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各个部分进行单元的设计，参数计算和器件选择，最后将各个部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。之后，进行调试，就完成了整个电路的设计。当然，这个过程是一个十分繁琐的过程，也是一个培养我们自身能力的过程。一 明确系统的设计任务要求对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能，指标，内容及要求，以明确系统应完成的任务。二 方案选择这一步的工作要求是把系统要完成的任务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的原理框图。方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料
13、，针对系统提出的任务，要求和条件，完成系统的功能设计。在这个过程中要敢于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理，可靠，经济，功能齐全，技术先进。并且对方案要不断进行可行性和有缺点的分析，最后设计出一个完整框图。框图必须正确反映应完成的任务和各组成部分的功能，清楚表示系统的基本组成和相互关系。 三 单元电路的设计，参数计算和期间选择根据系统的指标和功能框图，明确各部分任务，进行各单元电路的设计，参数计算和器件选择。1 单元电路设计 单元电路是整机的一部分，只有把各单元电路设计好才能提高整机设计水平。每个单元电路设计前都需明确各单元电路的任务，详细拟定出单元电路的性能指标，与前后级之间的关系，分析电
14、路的组成形式。具体设计时，可以模仿传输的先进的电路，也可以进行创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要设计合理，各单元电路间也要互相配合，注意各部分的输入信号，输出信号和控制信号的关系。 2 参数计算为保证单元电路达到功能指标要求，就需要用电子技术知识对参数进行计算。例如，放大电路中各电阻值，放大倍数的计算。只有很好的理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。 参数计算时，同一个电路可能有几组数据，注意选择一组能完成电路设计要求的功能，在实践中能真正可行的参数。 计算电路参数时应注意下列问题：（1） 元器件的工作电流，电压，频率和功耗等参数应能满足电路
15、指标的要求；（2） 元器件的极限参数必须留有足够充裕量，一般应大于额定值的15倍；（3） 电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。 3 器件选择（1） 元件的选择阻容电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是很重要的。不同的电路对电阻和电容性能要求也不同，有的电路对电容的漏电要求很严，还有些电路对电阻，电容的性能和容量要求很高。设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件，并要注意功耗，容量，频率和耐压范围是否满足要求。 （2） 分立元件的选择 分立元件包括二极管，晶体三极管等。根据其用途分别进行选择。 选择的期间种类不同，注意事项也不同。（3） 集成电路的选择由于集成电路可以实现很多单元
16、电路甚至整机电路的功能，所以选用集成电路来设计单元电路和总体电路既方便又灵活，它不仅使系统体积缩小，而且性能可靠，便于调试及运用，在设计电路时颇受欢迎。 选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案，而且要满足功耗，电压，速度，价格等多方面的要求。本次课程设计中我们采用了三个集成电路。四 电路图的绘制为详细表示设计的整机电路及各单元电路的连接关系，设计时需绘制完整电路图。电路图通常是在系统框图，单元电路设计，参数计算和器件选择的基础上绘制的，它是组装，调试和维修的依据。绘制电路图时要注意以下几点：（1） 布局合理，排列均匀，图片清晰，便于看图，有利于对图的理解和阅读。有时一个总电路由几部分组
17、成，绘图时应尽量把总电路图画在一张图纸上。如果电路比较复杂，需绘制几张图，则应把主电路画在同一张图纸上，把一些比较独立和次要的部分画在另外的图纸上，并在图的断口两端做上标记，标出信号从一张图到另一张图的引出点和引入点，以此说明各图纸在电路连线之间的关系。有时为了强调并便于看清各单元电路的功能关系， 每一个功能单元电路的元件应集中布置在一起，并尽可能按工作顺序排列。（2） 注意信号的流向，一般从输入端和信号源画起，由左至右或由上至下按信号的流向依次画出各单元电路，而反馈通路的信号流向则与此相反。（3） 图形符号要标准，图中应加适当的标注。图形符号表示器件的项目或概念。电路图中的中，大规模集成电路
18、器件，一般用方框表示，在方框中标出它的型号，在方框的变新两侧标出每根线的功能名称和管脚号。图中，大规模器件外，其余元器件符号应当标准化。（4） 连接线应为直线，并且交叉和折弯应最少。通常连接可以水平或垂直布置，一般不画斜线，互相连同的交叉除用原点表示，根据需要，可以在连接线上加注信号名或其他标记，表示其功能或其去向。由的连线可用符号表示，例如期间的电源一般标电源电压的数值（VCC），地线用符号（）表示。设计的电路是否能满足设计要求，还必须通过组装，调试进行验证。调试中遇到问题也是难免的，但总会有办法解决。只要我们相信自己可以，那电路设计也不是什么难事，而是乐事了！总之，通过此次课程设计，了解颇多。也深知自己所学有限，或者不能学以致用。但在同组人员的相互配合、指导教师的辅助之下，也完成了此次的设计。在此，我表示深深的谢意。我相信，只要自己肯努力，勤于学习和注重操作，自己以后会做得更好！参考文献：电子技术基础 数字部分（第五版） 主编：阎石 高等教育出版社电子技术基础模拟部分（第五版） 主编：康华光 高等教育出版社电路分析（第三版） 主编：胡翔骏 高等教育出版社电子工程实践技术 主编：付家才 化学工业出版社附录：电路原理图
