简易声光控延时照明电路课程设计报告书.docx
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简易声光控延时照明电路课程设计报告书
摘要--------------------------------------------------------------------------2
第一章设计任务和要求------------------------------------------3
第一节设计任务-------------------------------------------------------3
第二节设计要求-------------------------------------------------------3
第二章系统组成框图及方法论证----------------------------3
第一节总体框图-------------------------------------------------------3
第二节方法论证-------------------------------------------------------4
第三章主要单元电路设计---------------------------------------4
第一节LM386集成功放--------------------------------------------10
第二节555集成电路的引脚图和功能表-------------------------11
第一节声强检测电路和光控电路----------------------------------4
第二节信号处理电路-------------------------------------------------5
第三节延时控制电路和照明灯开关电路-------------------------6
第四节电源电路-------------------------------------------------------8
第四章元器件清单及管脚功能表---------------------------9
第三节原件清单------------------------------------------------------13
第五章电路原理图-------------------------------------------------13
第六章心得体会----------------------------------------------------15
参考文献------------------------------------------------------------------15
摘要
关键词声控光控自动延时
声光控电子开关电路图,电路由交流开关,电子开关,整形电路,检波器,声音放大电路组成。
一种利用声、光双重控制的无触点开关。
它是先把声音信号转化为电信号,然后经过光控开关实现对灯的亮灭的自动控制。
利用延时器实现灯照明时间t后自动关短。
晚上,光线变暗时,可用声音自动开灯,定时40s左有后,自动熄灭,白天光线充足时,无论多大的声音干扰也不能开灯。
它特别适用于住宅楼、办公楼楼道、走廊、仓库、地下室、厕所等公共场所的照明看自动控制,是一种集声、光、定时于一体的即节电又方便的自控开关。
第一章设计任务和要求
第一节设计任务
(一)设计一个简易声光控延时照明灯电路。
(二)掌握电子线路设计基本方法。
第二节设计要求
(一)要求电路能通过照明灯开关对光线强弱的感应,控制照明灯第一级开关。
(二)要求电路能通过照明灯开关对声强的感应,在第一级开关开通的前提下,控制照明灯的亮灭。
(三)要求电路能够实现照明灯点亮时间t后自动关断,并且时间t可以手动调节。
(四)要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现,照明灯应重新通电时间t。
第二章系统组成框图及方法论证
第一节总体框图。
图2.1.1简易声光控照明灯电路总体框图
第二节方法论证
声强检测电路的功能是利用MIC的特性,既当接收到足够的声强时,在该电路产生谐振后输出一个微弱脉冲,从而将声音信号转化为电信号,光控开关电路是利用光敏电阻的特性(其在光照条件下电阻变得很小)及三极管组成;声强处理电路的功能是将输出的电信号进行放大和整流,从而得到一个电平信号,为控制电路做准备;延时控制电路的功能是利用555集成电路构成可重复触发的单稳态电路,从而实现照明灯的延时控制;照明灯开关电路的功能是实现控制电路和照明灯电路的强弱电转换;电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。
第三章主要单元电路设计
第一节声强检测电路和光控电路
电路结构如图3.1.1所示:
图3.1.1声强检测电路结构
如上图所示声强检测电路实际上就是一个MIC,既当MIC接收到足够的声强时,电路产生谐振并输出一个微弱脉冲,经电容滤波后进入下一级光控开关电路。
光控开关由光敏电阻,以及电阻,三极管组成的放大电路;在白天的时候,光敏电阻受光照电阻变得很小,三极管不能导通,于是声音信号不通过三极管,而是经过光敏电阻进入大地,因此在有光照的时候,光控开关断开,灯不亮;在黑暗的环境中,光敏电阻没有经过光照,电阻很大,因此三极管导通,声音信号经三极管后会被放大,输出的电信号经电容后被滤波,在经过分压电阻后输出适当的高电平信号。
第二节信号处理电路
电路结构如图3.2.1所示:
图3.2.1信号处理电路结构
LM386简介:
LM386是一种小功率音频功率放大集成电路,为双列直插式封装,8个引脚,在小功率音频放大电路中应用广泛。
声音信号经LM381后会被适当的放大,电路中的延时控制电路一般采用电平信号触发,因此有必要对放大的交流信号进行整流,如上图所示采用的是由电容和二极管构成的倍压整流电路,倍压整流电路不仅能够完成整流的任务,同时还可以将输出电压值增大一倍。
这样,经过信号处理电路后就会输出一个经过放大整流后的高电平信号V。
第三节延时控制电路和照明灯开关电路。
电路结构如图3.3.1所示:
图3.3.1延时控制电路和照明灯开关电路
如图所示,延时控制电路的核心部分是555集成电路,555集成电路是一种非常有用的,并且应用十分灵活的集成电路。
555集成电路的引脚图和功能表如上图所示,集成电路共有8个引脚,引脚1为接地端,引脚8为电源端,引脚2为触发电平端,引脚3为输出端,引脚4为清零端,引脚5为控制电平端,引脚6为阀值输入端,引脚7为放电端,如上图功能表可看出,,555集成电路通过改变THR和THIG端的电压值,来影响输出端和放电端的状态;同时它具有存储信号的功能,因此555集成电路应用十分广泛,需要注意的是控制电平端CV01t,当它接入任意电压Vcv01t时,THR和TRIG端的变化分界点就不再是(1/3)Vcvolt和Vcvolt。
如上图所示,延时控制电路包含两部分:
第一部分是由三极管构成的触发信号产生电路;第二部分是由NE555集成电路构成的可重复触发的单稳态电路。
首先,声强信号处理电路的输出信号V1接入三极管T1的基极。
因为MiC接受到足够大的声强信号后,V1为高电平,则三极管T1饱和,使T1集电极和发射极之间的电压Vce,约为0.3V,Vce接入555集成电路的THIG端作为触发电平。
如图所示,555集成电路构成的可重复触发的单稳态电路处于稳态时,Vthr<(2/3)Vcc,Vtrig>(1/3)Vcc,Q=0,放电管导通。
当Vtrig=Vce=0.3V时,电路进入暂稳态,这时Q=1,放电管截止。
同时直流电阻通过可变电阻R2对电容C1进行充电,使得Vthr值慢慢升高,当Vthr值升高到Vthr>(2/3)Vcc时,电路重新进入稳态,Q=0,放电管导通,电路暂稳态的持续时间,即C1的充电时间取决于可变电阻R2和电容C1的值,其计算公式为
t=Tw=1.1*R2*C1
当MiC持续接收到足够大的声强时,那V1一直为高电平,T1始终饱和导通,Vce持续为0.3v,这样就使得T2始终导通,电容C1就可以通过T2进行放电,电路将无法对C1进行充电,这样电路将一直保持为暂稳态,直到声强信号消失,电路才可能重新进入稳态,从而满足设计要求。
由于照明灯通过的是大电流,直流电源一般无法提供大电流和大功率,因此照明灯需要交流供电,从而电路中的开关需要采用继电器电路。
而一般555集成电路的输出电流无法驱动继电器,因此需要加入电流放大电路。
如图所示,三极管T3构成的电流放大电路是一种比较典型和简单的电路,当输入电压为高电平时,三极管导通并饱和,经输入电流放大,当输入电压为低电平时,三极管截至,无电流通过。
继电器连接T3的发射极,当有电流驱动时,开关吸合,照明灯通电,当无电流驱动时,开关断开,照明灯不通电,同时在继电器两端并联二极管以利于保护。
第四节电源电路
电源电路的设计可以采用两种方法来实现:
第一种方法是采用电池供电,需注意的问题是选择合适的电池的指标参数与电路相匹配。
第二种方法是采用如下图所示电路,直接从电网供电,通9过变压器电路,整流电路,滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转化为12V的直流电压电路中变压器采用常规的铁心变压器,整流电路采用二极管桥式整流电路,C1,C2,C3,C4,完成滤波功能稳压电路采用三端稳压集成电路实现。
图3.4.1电源电路
第四章元器件清单及管脚功能表
第一节LM386集成功放
图4.1.1LM386M-1集成功放引脚图
LM386是一种小功率音频功率放大集成电路,为双列直插式封装,8个引脚,其典型应用电路如图5.1.2所示,其外围电路比TDA2003更加简单,所以在小功率音频功率放大电路中应用很广泛。
引脚1为增益设定,引脚2为反相输入端,引脚3为同相输入端,引脚4为接地端,引脚5为输出端,引脚6接电源,引脚7,8接旁路
图4.1.2LM386M-1D典型应用电路
第二节555集成电路的引脚图和功能表
图4.2.1555集成电路引脚图
输入引脚
输出引脚
阀值输入THR
触发输入TRIG
复位端
输出端Q
放电管DIS
任意值
<(2/3)Vcc
<(2/3)Vcc
<(2/3)Vcc
任意值
<(1/3)Vcc
<(1/3)Vcc
<(1/3)Vcc<
0
1
1
1
0
1
0
不变
导通
截至
导通
不变
图4.2.2555集成电路的引脚图及功能表
555集成电路的引脚图和功能表如上图所示,集成电路共8个引脚,引脚1为接地端,引脚8为电源端,引脚2为触发电平端,引脚3为输出端,引脚4为清零端,引脚5为控制电平端,引脚6阀值输入端,引脚7为放电端。
555集成电路通过改变THR和TRIG端的电压值,来影响输出端和放电端的状态;同时它还具有存储信号功能,因此555集成电路的应用十分广泛。
需注意的是控制电平端CV01t,当它接入任意电压Vcv01t时,THR和TRIG端的变化分界点不再是(1/3)Vcc和(2/3)Vcc,而是(1/2)Vcv01t和Vcv01t.
第三节原件清单
符号
类别
数目
RL
光敏电阻
1
MIC(麦克风)
声强检测电路
1
R
可变电阻
1
R1
100k
1
R2
2k
1
LM386
小功率音频放大器
1
C1
3.3u
1
C2
22u
1
C3,C4
47u
1
D1~D3
二极管IN4148
3
T1~T4
三极管9013
4
R3
4k
1
R4
1k
1
C5
0.01uF
1
C6
470uF
1
C7,C9
0.1uF
2
C8,C10
47uF
2
T
TRANS1
1
D
BRIDGE1
1
U1
NE555
1
U2
MC78L12CP
1
第五章电路原理图
简易声控延时照明灯电路的总电路图如下图所示,它是由生强检测电路,光控开关电路,信号处理电路,延时控制电路和电源电路5部分构成。
总电路图中需要注意的是各个单元电路之间的连接一定要准确,同时个部分的布局要合理。
图5.1电路原理图
第六章心得体会
通过这次课程设计,我学到了很多东西,以前都是被动的接受知识,而这次课程设计充分发挥了每个人的主观能动性,基本上每个人都是自己在图书馆查找资料,自己设计方案,然后再跟同伴一起讨论各自的设计方案,这不仅使我所学知识得到了应用,也让我体会到了团队精神的重要性。
此外,通过这次课程设计,让我了解了一些设计电路的步骤及设计思想,在设计的过程中还是学到不少东西的,由于有些芯片我们在数字电子技术基础里没有学过的,我们在查找这些资料的过程中就学到很多东西,有些芯片本来我们不懂的,但是经过查资料使我对有些不是懂的芯片有了一定的了解。
回顾起此次电路课程设计,至今我仍感慨颇多,从查阅资料到实践操作,在一个星期的日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,比如说分频器管脚不懂怎么放置,集成芯片引脚的连线……通过这次课程设计之后,一定把以前所学过的知识重新温故,也为以后的实际工作积累了宝贵经验。
这次课程设计终于顺利完成了,虽然在这一个星期期间,我们每个人都很忙,很累,但也非常充实,在探索的过程中也尝到了许多的乐趣,由于是第一次设计的电路不能保证十分的完美,甚者会有一些细节上的错误,但毕竟是自己的劳动成果,还是很欣慰的。
参考文献
(一)何小婷,电子系统设计,浙江大学出版社,2001年6月
(二)姚福安,电子电路设计与实践,山东科学技术出版社,2001年10月
(三)王澄非,电路与数字逻辑设计实践,东南大学出版社,1999年10月
(四)李银华,电子线路设计指导,北京航空航天大学出版社,1999年10月
(五)康华光,电子技术基础,高教出版社,2003
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