楼道声控灯课程设计Word格式.docx
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以50支5mm的LED灯测试,耗电约3W,不到40W白炽灯的十分之一.而亮度是很接近的.⑶、寿命极长。
以LED灯每天点亮12小时算,
图1-1声光控制电路图
2.3工作过程
声控电路由电源部分、谐振放大部分、比较器和触发器组成。
电源部分用于提供所需直流电压,谐振放大部分用于将声音信号转换成电信号并进行放大,放大倍数为100倍。
该部分包括振荡电路,用于排除干扰信号对该灯状态的影响,触发器用于实现状态保持与转换。
比较器用于给触发器一个脉冲,当无光时,比较器输出高电平;
触发器翻转,给出脉冲,实现声控功能。
当有光时,输出低电平,触发器保持。
当有光时,光敏电阻的阻值小于4.7K,则比较器5脚电压小于6脚电压,此时输出低电平使得NE555触发器复位,连接驻极体话筒的谐振放大器不能工作,则触发器就不能给振荡器一个脉冲,74LS122不能工作,LED灯不亮。
当无光时,光敏电阻的阻值可近似看成无限大,就有比较器的5脚电压大于6脚电压,此时输出高电平,触发器无法实现复位功能,放大器开始工作。
当给出一个声音信号时,LM358的3脚接收近0.04V的电压,经谐振放大器将其放大100倍后输出。
使得NE555触发器输出由高到低的脉冲,74LS1226脚输出一个低电平使led灯发光。
灯亮时间的长短由单稳态多谐振荡器的11脚和13脚所接的电阻电容的乘积的大小来控制。
2.4元件介绍及参数计算
2.4.1双运算放大器LM358
下图为LM358集成块示意图
下图为LM358的内部接线图。
LM358包含两个放大器。
4角和8角为公共的接地端和接电端。
分别负责声信号放大和光敏电阻的电路放大。
图1-2LM358引脚图
LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
内部示意图如下:
图1-3LM358内部结构
本次电路共有两次涉及放大器的使用,分别是用来放大电信号(源为电声音信号)和光敏部分需要进行放大。
在此次放大当中,必定要涉及一些电阻之间的匹配。
具体的配额办法如下图:
图1-4电Mic端放大部分
配额电阻的具体计算如下:
放大倍数计算
灯亮时间计算
2.4.2时基电路NE555
时基电路NE555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。
该电路使用灵活、方便,只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。
因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。
NE555引脚图如下:
图1-6NE555引脚图
下图为NE555的内部接线图:
图1-7NE555集成电路内部电路图
目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型,其型号分别有NE555和C7555等多种。
它们的结构及工作原理基本相同。
通常,双极型定时器具有较大的驱动能力,而CMOS定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。
555定时器工作的电源电压很宽,并可承受较大的负载电流。
2.4.3可触发单稳态多谐振荡器74LS122N
左图为可触发单稳态多谐振荡器74LS122,在图中标明了个个引角的作用及部采用的触发器的类形。
能看出,74LS122是采用的Q触发器。
图1-874LS122N的引脚图
这里再介绍一下可触发单稳态多谐振荡器74LS122的真值表。
表1-1
2.4.4驻声筒
我们这绍8122天或黑天,也就是用一个光敏电阻来控制话筒的开关。
麦克风是通过振膜感应声波造成的空气压力变化,带动置于磁场中的线圈切割磁力线产生与声压强度变化相应的微弱电流信号。
通常动圈麦克风噪音低,无需馈送电源,使用简便,性能稳定可靠。
2.4.5发光二极管LED
LED发光二级管是常用的指示部件,达里模拟照明灯的作用。
该部件在此不作重点分析。
2.5元件清单
直流稳压电源1台
数字万用表1只
光敏电阻1个
驻极体话筒1个
集成运放LM3581片
集成运放NE5551片
单稳态触发器SN74LS1221片
发光LED1个
电容470μF1个
10μF2个
电阻4.7k4个
10k2个
330Ω2个
150k2个
第三章安装与调试
3.1安装电路:
(1)首先要对整个电路元件的摆放要进行部局,要尽量使元器件之间有足够的空间来部线。
(2)其次要检查各元件是否能正常工作。
(3)最后要在真正连接的之前检查电线是否导通,以确保在最后的检查工作减少耽误的时间。
(4)最后开始连接线路线。
(5)连完线之后要检查电路连接是否正确。
(6)接电调试。
在接电时要注意连接的电压不要太高,以造成元器件的损坏及烧毁。
3.2调试电路
电路板焊接完毕后,用数字万用表测量电源与地线是否被误接在一起,如果没有就可接电源(5V)测试电路功能。
起初我们的板子在有光的时候亮,无光的时候不亮,然后我们用数字万用表测量LM358的7脚与地电压,测出其值大于1/2VCC,与理论部符,发现LM358的7脚未与NE555的2脚和6脚连接上。
连好以后就实现了电路功能。
第四章收获和体会
每学期一次的课设开始了,本学期我们要开数字电路设计,题目是楼道声控灯的设计。
设计要求(白天有光,就算有声灯也不会亮,夜晚无光灯亮但是在有声的情况下)让我们自己回去先看看书自己设计出一套方案。
主要用到;
LM358,NE555,SN74LS122N还有驻声筒。
我们回去翻看书籍,看有关LM358,NE555,SN74LS122N这些器件的功能及其内部结构,根据其功能设计出一个能实现功能的电路,起初几个人很没有思路,而且设计的很不对路,但是一次次失败,就注定了我们会迈向成功,当我们第三次课设时老师给出了准确的电路图,和我们设计的思路是一样的,我们每个人都喜出望外,而且对下一步的实践充满了兴趣。
等老师发完要用的工具后,我们开始在电路板上布局,我们每个人都动手去画电路布局图,想要达到既美观又能工作的效果,最后我们将方案在DXP中逐一画出,然后生成PCB板并布线,生成3D效果图,来验证哪个布局好,最后决定了我设计的方案。
让后我们饭也不吃,开始动手焊接板子。
过程是从刚开始的笨手笨脚到后来的熟练,突然间体会到结果并不是那么重要,重要的是过年过程中我们所收获的,我们收获了团队合作精神,和动手实践的能力。
我做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强,由于课本上的知识太多,平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能,而且考试内容有限,所以在这次课程设计过程中,我们了解了很多元件的功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认识并且对器件也有了全方位的理解,让我们收获了理论与实际相结合的成果。
经过两个星期的课设,过程曲折可谓一语难尽。
在此期间我们也失落过,也曾一度热情高涨。
从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情,点点滴滴无不令我回味无长。
生活就是这样,汗水预示着结果也见证着收获。
劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
通过课设,我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义,我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。
我想说,设计确实有些辛苦,但苦中也有乐,在如今单一的理论学习中,很少有机会能有实践的机会,但我们可以,而且设计也是一个团队的任务,一起的工作可以让我们有说有笑,相互帮助,配合默契,多少人间欢乐在这里洒下,大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作,我感觉我和同学们之间的距离更加近了;
我想说,确实很累,但当我们看到自己所做的成果时,心中也不免产生兴奋;
正所谓“三百六十行,行行出状元”。
我们同样可以为社会作出我们应该做的一切,这有什么不好?
我们不断的反问自己。
也许有人不喜欢这类的工作,也许有人认为设计的工作有些枯燥,但我们认为无论干什么,只要人生活的有意义就可。
社会需要我们,我们也可以为社会而工作。
既然如此,那还有什么必要失落呢?
于是我们决定沿着自己的路,执着的走下去。
同时我认为我们的工作是一个团队的工作,团队需要个人,个人也离不开团队,必须发扬团结协作的精神。
某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。
实习中只有一个人知道原理是远远不够的,必须让每个人都知道,否则一个人的错误,就有可能导致整个工作失败。
团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。
而这次实习也正好锻炼我们这一点,这也是非常宝贵的。
对我们而言,知识上的收获重要,精神上的丰收更加可喜。
挫折是一份财富,经历是一份拥有。
这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆!
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。
这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多专业知识问题,最后在老师的辛勤指导下,终于游逆而解。
同时,在老师的身上我们学也到很多实用的知识,在次我们表示感谢!
同时,对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢!
此次课程设计,学到了很多课内学不到的东西,比如独立思考解决问题,出现差错的随机应变,和与人合作共同提高,都受益非浅,今后的制作应该更轻松,自己也都能扛的起并高质量的完成项目。
在此,感谢于老师的细心指导,也同样谢谢其他各组同学的无私帮助。
第五章参考文献
[1]《电气控制与PLC实训教程》阮友德
人民邮电出版社2006年
[2]《用PLD设计定时抢答器》鲍祖尚
[3]《数字电路设计与应用实践教程》王振红
机械工业出版社2003年
[4]《PLC基础及应用》廖常初
机械工业出版社
[5]《电子技术基础》康华光.
高等教育出版社1980年
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