樓道聲控?zé)粽n程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　緒 論</b></p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展，國(guó)家“十一五”規(guī)劃把節(jié)能和環(huán)保作為兩個(gè)主題，而且國(guó)家節(jié)能中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃明確提出照明用電占全國(guó)用電量的13%，可見(jiàn)照明節(jié)能顯得非常重要。這就要求更加節(jié)能和環(huán)保的聲、光雙控延時(shí)光照明燈的出現(xiàn)，以滿足人們對(duì)高質(zhì)量生活的需求?！　”菊n題研究的內(nèi)容是樓道照明燈控制電路設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)聲光延時(shí)控制電路的電路組成、電路原理、

2、單元電路設(shè)計(jì)、電路調(diào)試與選擇以及數(shù)據(jù)與分析等幾方面的研究，實(shí)現(xiàn)了聲光延時(shí)樓道照明燈在白天不工作，而夜晚收到突發(fā)聲響信號(hào)時(shí)自動(dòng)開(kāi)燈，并延時(shí)5s后自動(dòng)熄滅的控制要求。減小了無(wú)效電能的損耗，達(dá)到了節(jié)能的效果。</p><p>　　第二章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)樓道聲光控制照

3、明燈。</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　要求電路在無(wú)光照情況下有聲音信號(hào)時(shí)。使燈（用LED發(fā)光管模擬）點(diǎn)亮：無(wú)聲時(shí)延遲5秒后熄滅，聲音間隔小于5秒則LED持續(xù)點(diǎn)亮，在有光照情況下有聲無(wú)聲均不點(diǎn)亮；電路如果在照明燈點(diǎn)亮期間又有新的聲源出現(xiàn)，照明燈應(yīng)重新開(kāi)啟。</p><p><b>　　2.3設(shè)

4、計(jì)目的：</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)主要是配合《模擬電子技術(shù)》和《數(shù)字電子技術(shù)》理論課程而設(shè)置的一門實(shí)踐性課程，起到鞏固所學(xué)知識(shí)，加強(qiáng)綜合能力，培養(yǎng)電路設(shè)計(jì)能力，提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)，啟發(fā)創(chuàng)新思想的結(jié)果。</p><p>　　2.4所需要器件及介紹</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)主要用了LM358、NE555和74LS122 三個(gè)集成器件，發(fā)光二

5、極管，光敏電阻，駐極體話筒以及電阻和電容等基本電路元器件。</p><p><b>　　LM358</b></p><p>　　LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器， 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組,音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源的運(yùn)算放大器的場(chǎng)

6、合。 </p><p>　　LM358其內(nèi)部電路及管腳排布如下：</p><p>　　圖2-4-1 LM358內(nèi)部電路及管腳排布</p><p><b>　　2、NE555</b></p><p>　　555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在4.5V到16V 工作，輸出

7、驅(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電平兼容。 555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。</p><p>　　NE555是一種應(yīng)用特別廣泛作用很大的集成電路，在很多電子產(chǎn)品中都有應(yīng)用。NE55的作用是用內(nèi)部的定時(shí)器來(lái)構(gòu)成時(shí)基電路，給其他的電路提供時(shí)序脈沖。</p><p>　

8、　NE555內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳排如下列圖所示：</p><p>　　圖2-4-2 NE555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳排列</p><p><b>　　3、74LS122</b></p><p>　　74LS122是可重復(fù)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它的功能表見(jiàn)表2-4-1，是直接清“0”端，是觸發(fā)輸入端，其中是低電平信號(hào)觸發(fā)端，是高電平信號(hào)觸發(fā)端，是輸出端，Rint和C

9、int是外接定時(shí)電阻和定時(shí)電容的接入端。</p><p>　　當(dāng)=0時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器清零，Q=0。功能表中的符號(hào)↑和↓表示觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)邊沿，都可以作為觸發(fā)輸入端使用，除了作清零端使用外，也可以作觸發(fā)端使用。</p><p>　　74LS122的引腳排和功能表如下：</p><p>　　圖2-4-3 74LS122的引腳排布</p><p>

10、　　表2-4-1 74LS122功能表</p><p><b>　　4、發(fā)光二極管</b></p><p>　　發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能，發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由電子，在PN結(jié)的附近分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的

11、熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少是不同的，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。</p><p><b>　　5、駐極體話筒</b></p><p>　　駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無(wú)線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。

12、由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個(gè)場(chǎng)效管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話筒在工作時(shí)需要直流工作電壓。</p><p><b>　　6、光敏電阻</b></p><p>　　又叫光感電阻，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器。入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)

13、它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片內(nèi)就激發(fā)出電子—空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。</p><p>　　第三章 聲光控制燈工作原理</p><p>　　3.1電路工作圖及其原理</p><p>　　圖4-1-1 聲光控制燈電路原理圖</p><p>　　聲音進(jìn)入話筒轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)與R1分壓，經(jīng)過(guò)C2（10uf）電容進(jìn)行信號(hào)篩選，由電源提供5V直流電

14、壓，經(jīng)過(guò)R3（4.7KΩ）電阻與接地的R4（4.7KΩ）電阻產(chǎn)生靜態(tài)工作點(diǎn)Q（2.5V）直流信號(hào)從3引腳進(jìn)入集成塊LM358中。</p><p>　　在LM358內(nèi)部，由3引腳進(jìn)入運(yùn)算放大器的信號(hào)產(chǎn)生的輸出信號(hào)進(jìn)入負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，C1（10uf）的作用是當(dāng)信號(hào)為直流信號(hào)時(shí)反饋為1，即靜態(tài)工作點(diǎn)不變</p><p>　　對(duì)于LM358內(nèi)的比較器，當(dāng)有光照的時(shí)候，光敏電阻的阻值降低，光敏電阻兩端的

15、電壓也隨之降低，進(jìn)入LM358的5引腳的電壓小于2.5V，比較器無(wú)輸出進(jìn)入NE555，此時(shí)不工作；黑天無(wú)光時(shí)，電阻增大，兩端電壓增大，大于2.5V，使比較器的輸出為1，NE555正常工作。</p><p>　　當(dāng)反饋電路輸出的電壓U小于1/3VCC，即U小于1.67V時(shí)，NE555輸出的上升沿信號(hào)到74LS122的A1（1引腳）和A2（2引腳）后變?yōu)橄陆笛?，燈亮；?dāng)反饋電路輸出的電壓U大于2/3VCC，即U大于3

16、.33V時(shí)，NE555輸出的下降沿信號(hào)到74LS122的A1（1引腳）和A2（2引腳）后變?yōu)樯仙?，燈滅?lt;/p><p>　　3.2 電路參數(shù)計(jì)算</p><p>　　LM358的5腳和6腳作為輸入，7腳作為輸出接成聲控放大電路，2腳和3腳作為輸入，1腳作為輸出接成光控電路。將NE555電路2引腳和6引腳連在一起使其具有施密特觸發(fā)器功能，后一并與接成放大電路的LM358集成塊7引腳相連，

17、NE555電路控制端4引腳與接成放大器電路的LM358集成塊1引腳相連。分別將74LS122可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的1、2引腳，3、4引腳相連，將1、2引腳與NE555電路輸出端相連，3、4引腳與電源高電平相連，6腳接發(fā)光二極管和電阻。</p><p>　　電路的延時(shí)功能體現(xiàn)在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形整理功能及連接在其11和13引腳的電容與電阻的適當(dāng)組合上，本次課程設(shè)計(jì)使用的是低功耗實(shí)驗(yàn)電路所以選擇150K電阻和47u

18、F電容，經(jīng)計(jì)算其延時(shí)時(shí)間約為5秒。</p><p>　　當(dāng)光線充足時(shí)，光敏電阻阻值很小，LM358的3腳分壓小，電壓比較器輸出1腳為低電平。NE555電路4引腳為低電平有效，此時(shí)不管2腳和6腳輸入為高或低，OUT輸出端直接復(fù)位為0。74122的1腳和2腳也為低，其Q端輸出也為低，Q非端為高電平，發(fā)光二極管負(fù)端為高，所以燈不會(huì)亮。</p><p>　　當(dāng)光線不充足時(shí)，光敏電阻阻值很大，LM3

19、58的3腳分壓大，故電壓比較器反相輸入，輸出為高電平，NE555的直接復(fù)位端4腳無(wú)效。這時(shí)若有聲音信號(hào)通過(guò)駐極體話筒輸入，通過(guò)電容濾波后輸入LM358聲控放大電路，經(jīng)放大后輸入NE555的2腳和6腳，正弦波形被施密特變換為反相矩形波。NE555的2腳和6腳輸入大于的電壓，3腳輸出OUT由低變?yōu)楦撸?4122的1腳和2腳接收到一個(gè)上升沿脈沖，輸入到74LS122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后再次經(jīng)過(guò)波形變換，Q端產(chǎn)生一個(gè)上升沿脈沖。由于LED接入74LS

20、122的Q肥引腳，故其在Q非引腳是一個(gè)下降沿脈沖，此時(shí)發(fā)光二極管負(fù)端為低，燈會(huì)亮，亮?xí)r延遲時(shí)間為脈沖寬度。聲音信號(hào)消失，Q端的上升沿維持5s后燈會(huì)自動(dòng)熄滅。</p><p>　　第四章 電路的焊接與調(diào)試</p><p><b>　　4.1 電路的焊接</b></p><p><b>　　焊接順序及方法：</b></p

21、><p>　　先測(cè)量，作好記錄、清潔、掛錫、焊接、最后在檢查測(cè)量。</p><p><b>　　焊接方法：</b></p><p>　　將元器件合理的安排好后，直立電烙鐵，接觸焊錫，為了是器件整體美觀，盡量要求焊接上的器件里版面越0.2毫米。焊點(diǎn)盡量圓滑美觀。</p><p><b>　　4.2 調(diào)試過(guò)程</

22、b></p><p>　　在電路板焊接完成后，先用萬(wàn)用表檢查各接線是否焊接良好，是否有松動(dòng)和漏焊。把焊接好的電路板接到5V電源上，在接入電源的時(shí)候正負(fù)極及地線一定要接對(duì)，如果擔(dān)心線路有錯(cuò)誤而把電路板燒壞，可以先用萬(wàn)用表測(cè)LM358的2腳、3腳以及5腳、6腳電壓是否為2.5V進(jìn)行觀測(cè)。出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法：接好5V電源后燈一直亮，延時(shí)電路沒(méi)有起到作用。檢查電路，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管接了74LS122的8腳沒(méi)有焊牢固

23、。仔細(xì)焊接后，再次接電源，燈亮了但不符合條件，即使通電后有延時(shí)，但聲控部分不好使，重新檢查下發(fā)現(xiàn)犯了一個(gè)很低級(jí)的錯(cuò)誤，原來(lái)358的電源和地沒(méi)有接號(hào)，重新焊接又接到電源上，電路板終于能夠正常工作。</p><p><b>　　第五章 結(jié)論與心得</b></p><p>　　在這兩周的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)中，我做的課題是“聲光控制開(kāi)關(guān)”。這是一種聲音和光照雙控照明燈，它可以用

24、于樓梯、過(guò)道、庫(kù)房的場(chǎng)合。白天光照好，不管過(guò)路者發(fā)出多大聲音，都不會(huì)是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測(cè)到有碎發(fā)聲響，就會(huì)自動(dòng)亮為行人照明，過(guò)一段時(shí)間后又自動(dòng)熄滅，起到了節(jié)能的作用。</p><p>　　本次的聲光控制開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)實(shí)踐將我們學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)踐，深化了對(duì)數(shù)字電路設(shè)計(jì)、和模擬電子設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，使我們?cè)谠O(shè)計(jì)的實(shí)踐中獲得新知。學(xué)習(xí)的理論知識(shí)和實(shí)踐操作，我不僅僅得到的是課本上的東西，更重要的是我通過(guò)自

25、己的獨(dú)立動(dòng)手，老師和同學(xué)的耐心指導(dǎo)下，讓我學(xué)會(huì)了分析電路、設(shè)計(jì)電路的步驟。在此設(shè)計(jì)中利用到了放大 、光敏、延時(shí)的知識(shí),讓我們進(jìn)一步鞏固和掌握所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，加深對(duì)了對(duì)模擬電路.數(shù)字電路的理解。</p><p>　　設(shè)計(jì)一開(kāi)始不知如何下手，經(jīng)過(guò)查閱資料還有老師的幫助完成了實(shí)踐要求。我自知這次的設(shè)計(jì)有很多的不足，做得比較辛苦效果也許不是很好，很多東西平時(shí)學(xué)得也不透徹，我覺(jué)得做一次課程設(shè)計(jì)從每一個(gè)細(xì)節(jié)都在鍛煉著我們。我

26、希望我們都能從中收獲良多的知識(shí)，能把知識(shí)真正變成自己的東西。</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　閻石 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第五版）、北京高等教育出版社、 2004</p><p>　　【2】康華光《電子技術(shù)基礎(chǔ)》（模擬部