声光控路灯控制系统设计Word文档格式.docx
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几秒钟后,如果没有声响,则再通过单片机来控制路灯熄灭,达到节能节电的目的。
研究该系统的重要性在于利用单片机来控制路灯的亮灭,不仅实现了节能节电的目的,同时提高了对外界环境变化检测的灵敏度,使整个路灯控制系统变得更加智能化。
【关键词】
MCS-51单片机;
智能控制;
键盘模块;
声音传感器;
光敏电阻
电子线路课程设计任务书
姓名_班级指导老师
设计课题:
声光控路灯控制系统设计
设计任务与要求
查找一个感兴趣的电工电子技术应用电路,要求电子元件超过50个或以上,根据应用电路的功能,确定封面上的题目,然后完成以下任务:
1.任务
用声与光控制路灯,白天光线强,路灯不亮,只有光线暗时,通过声音触发路灯亮,并且灯点亮一定时间后,自动熄灭。
2.主要要求
1)电路稳定性和可靠性要高。
这是控制电路性能的最基本要求,否则自控能力弱,严重时会失去自动控制功能。
2)功耗要小。
控制电路一直接于交流220伏电路上,若功耗特别是静态功耗大,则不利于节能,甚至还会大大缩短控制电路的寿命。
3)灵敏度要能调节。
这是控制电路正常工作时,对声光控制信息信号的最低要求,控制信号的灵敏度应满足不同的环境要求。
4)带负载能力要强。
被控灯的功率不尽相同,因此要求控制电路的一定范围的驱动能力。
5)触发延时时间要能按要求调节。
延时时间至少在1分钟内可以调节。
设计步骤
1、查阅相关资料,开始撰写设计说明书;
2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明;
3、依次对各部分分别给出单元电路,并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明;
4、列出标准的元件清单;
5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明;
6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。
设计说明书字数不得少于5000字。
参考文献
参考文献
1)杨志忠;
《电子技术课程设计》北京,机械工业出版社,2008.6
2)朱定华蔡苗黄松;
《电子技术工艺基础》北京,清华大学出版社,2007.8
3)童白诗华成英;
《模拟电子技术基础》清华大学电子教研组编,第四版,北京;
高等教育出版社,2006.5
4)阎石;
《数字电子技术基础》清华大学电子教研组编,第五版,北京;
1、前言.............................................1
2、电路的原理.........................................5
3、元器件的选择.......................................6
4、安装工艺...........................................7
5、测试与调试.......................................8
6、所需元器件清单....................................9
7、收获和体会......................................11
前言
当你夜晚走在大街小巷或者要去仓库拿东西时,你是否还在为找不到开关而烦恼?
是的,在日常生活中我们可以发现很多我们需要灯的时候却没有或者不能实现智能控制等,达不到人性化的要求。
科技革命为我们带来了许多方便,同样在灯光控制方面它也将给我们带来便利。
公共场所照明越来越朝着智能化人性化的方向发展。
现在市场上不仅有声光控开关,还有微波感应开关和热释远红外感应开关。
目前,微波感应开关的抗干扰性能尚不理想,红外感应开关在性能上较为理想,但安装复杂,比较娇气,价格也偏高。
而声光控不仅价格低廉,安装方便,而且也能有很好的控制效果,因此声光声光控可以有一个很好的应用前景。
一、电路的原理
1.原理框图
图1 电路原理框图
如图1所示,全波整流电路将交流220V电压变为约200V的直流电压,为后面的控制电路供电,例如桥式整流电路;
受控开关受触发延时电路输出信号的控制,从而控制加于灯上的交流电压,达到控制开关灯的目的。
例如可控硅,继电器触头等;
降压滤波电路将输出的直流200V电压进行降压后滤波,从而为其后的电路提供平滑直流工作电压,如电阻降压,电容滤波;
声光控制元件将声光控制信息变成电信号,为放大触发延时电路提供输入控制信号,例如,驻极体话筒和蜂鸣器等声控元件,光敏二极管和光敏电阻等光控元件;
放大电路将较微弱的声光控制信号进行放大,以推动触发延时电路工作,例如各种放大电路;
触发延时电路将放大电路输出的电压去推动触发延时电路工作,控制受控开关的闭合,达到控制灯亮时间长短的目的,实现声光控制功能。
声光控制电路原理如图2所示,D1-D4组成桥式整流电路,将220V交流电压变成200V左右的直流电压后,经R1降压,C1滤波得到约5V的直流电压,供U1(CMOS)门和MU1等工作使用。
R3为MU1提供偏置电压,R4使U1A工作于放大状态,由于U1A与U1B直接相连,所以U1B也处于放大状态,C2和C3为耦合电容。
R5、R6和R9对U1B输出的信号进行分压,以触发U1C、U1D、U1E和U1F工作,D5对C4单向充电,R7、C4决定延时时间,R8和C5使U1F翻转果断。
单向可控硅受U1F输出电平的触发控制,R2为限流保护电阻。
白天,光线明亮,光敏电阻R9的阻值较小,U1C输入端的电位很低,即使MIC送来的声音电信号经过两级放大后也不足以使U1C输入端为高电平,经U1C、U1D、U1E、U1F的传输处理后,U1F的输出端为低电平,可控硅V1的栅级G得不到触发电压,关断不工作,灯不亮。
图2 声光控制电路原理图
晚上,光线暗淡,电阻R9的阻值较大,但R6的存在,U1C输入端对地的电阻值使其输入端的电位为低电平范围的某一固定值。
由MIC送来的声音电信号经过两级放大,与U1C输入端固定电平相迭加后,使U1C的输入端出现高电平,经过U1C、U1D、U1E、U1F的处理后,U1F的输出端为高电平,可控硅触发极G得到高电平触发电压,而导通工作,灯亮。
此时输出的高电平迅速通过D5对C4充电,达到某一高电平值,保持U1E的输入端为高电平,使U1F的输入为低电平,输出为高电平,给可控硅控制极以导通所需的高电平,期间可控硅继续导通,保持灯亮。
之后C4通过R7放电,由于R7的阻值较大,放电速度慢,以致U1E输入端能够维持一定时间的高电平,U1F输出维持可控硅导通所需的触发电平,从而保持灯亮一定的时间,时间的长短可以由C4和R7的乘积调节。
MIC为驻极体话筒,4069为六反相器,R6用于调节灵敏度,R7用于调节延时时间的长短。
可控硅CR3AM可以用NEC2P4M和BT148代换。
二、元器件的选择
IC选用COMS数字集成电路CD4069,CD4069有四个独立的与非门电路,内部功能见图3,VSS是电源的负极,VDD是电源的正极。
可控硅T选用BT169型,如负载电流大可选3A、6A、10A等规格的单向可控硅,它的测量方法是:
用RX1档,将红表笔接可控硅的负极,黑表笔接正极,这时表针无读数,然后用黑表笔接触一下控制极K,这时表有读数,黑表笔马上离开这时表仍有读数(注意触控制极时正负表笔是始终连接的)说明可控硅是完好的。
驻极体选用的是一般收录音机的小话筒,它的测量方法:
用RX100档将红表笔接外壳的S,黑表笔接D,这时用口对着驻极体吹气,若表针有摆动说明该驻极体完好,摆动越大灵敏度越高;
光敏电阻选用的是R9,有光照时电阻为20K以下,无光时电阻值大于100M,说明该元件是完好的。
二极管采用普通D1-D4组成桥式整流电路。
总之,元件的选择可灵活掌握,参数可在一定的范围内选用。
其他原件按图2所示的标注即可。
图3CD4069的内部结构
三、安装工艺
1.电路元件的安装工艺
1)功率不大的电阻、二极管等两脚元件,尽量平卧插入印刷板上后焊接,空间面积不够时,才竖起插入印刷板后焊接;
2)电容尽量插到底后焊接;
3)三极管、可按硅等三脚元件也尽量插到底后焊接;
4)本电路中光敏电阻及驻极体话筒的脚插入印刷板的深度要视安装情况确定,不能任意剪短脚的长短;
5)集成块插到底后再焊接。
2.盒盖加工尺寸见下图
3.光敏电阻要尽量伸出来采光,但要和盒盖表面齐平
4.驻极体话筒与采声孔的距离要合适,使驻极体话筒感声灵敏度最高
5.电源线出孔大小要适中
四、测试与调试
1.测试与调试前的准备工作
1)电阻R6焊接在印刷板的背面,不要正面焊接,以便调试灵敏度;
2)4069集成块先不插入集成块座上;
3)准备一小块黑布;
4)焊接好其它元件。
2.有关电压测试
1)灯与控制电路一块接上220V电源,如原理图示;
2)用直流250V档测量R1两端的电压,大小应在175V左右,C1两端电压应为25V左右,否则电路不正常;
3)断电后插上4069集成块,再通电测C1两端大小应为+5V左右,否则电路不正常;
4)用小块黑布盖住R9光敏电阻,拍手发声音,使灯亮,再测C1两端电压应为1.8V左右,正常,否则不正常;
5)移开黑布,用直流+5V档在线测U1A的输出电位(即2脚对地7脚的电位)同时,对着驻极体话筒拍手发声音,此时万用表指针会有一定角度的摆幅,否则电路有问题。
3.灵敏度的调节
1)盖住光敏电阻R9,使之不被光照射;
2)整个电路接上220V交流电源;
3)调试R6阻值的大小,使有适当的声音,就能够触发灯亮;
4)确定R6的阻值大小后,正面插入焊接好R6。
五、所需元器件清单
序号
元器件名称
型号
位号
数量
1
集成块
CD4069
IC
1块
2
话筒
MIC
1个
3
二极管
IN4148
D5
1只
4
IN4007
D1-D4
4只
5
电解电容
100uF/16V
C1
6
1uF/16V
C4、C5
2个
7
瓷片电容
104
C2
8
331
C3
9
电阻
180K
R1
10
100K
R2
11
4.7K
R3、R8
12
330K
R4
13
56K
R5
14
200-100K
R6
15
15M
R7
16
光敏电阻
R9
17
单向可控硅
SCR
18
灯泡
LAMP
六、收获和体会
经过两周的努力,基本上完成了课题的设计。
在完成课题的过程中,我们的实践能力增强了许多,而且在理论上也有了更深的认识。
实践的过程实际是能力提高的过程,在调试电路,分析故障,性能测试的过程中,我们学到了许多课本上无法获得的经验。
刚开始设计时,觉得无从下手,在图书馆经过一番资料查找后,我发现它其实很简单,只是还不会灵活运用,这次课程设计让我学会了一种设计电路的思想,就是分成多个模块,逐一解决问题。
1、通过这次学习实践,提高我们的学习能力。
理解前人思路的能力、系统设计能力、、表达能力等很多方面,电子设计设计的赛制决定了上述能力缺一不可。
2、加强了我们心理素质的锻炼。
电子课程设计时间决定了设计结果的产生会有很大的不确定性,一个极其偶然的失误都会导致最终的不理想结果,因此需要设计者具备良好的心理素质,全心全意投入设计工作中。
3、从整个过程中,我们熟悉了查资料的方法,并学习了protel软件的一些基本操作。
通过这次实践,我们应具备分析问题和解决问题的能力。
一个比较复杂的问题往往需要进行方案原理的构思,也就是用什么原理来实现课题的要求。
因此,应对课题的任务、要求和条件进行仔细的分析与研究,找出其关键问题所,然后据此关键问题提出实现原理与方法。
我们应广泛收集与查阅有关资料,广开思路,开动脑筋,利用已有的各种理论知识,提出尽可能多的方案,以便作出更合理的选择。
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- 声光 路灯 控制系统 设计