• / 11
  • 下载费用:10 金币  

声控灯开关电子课程设计.doc

关 键 词:
声控灯开关电子课程设计.doc
资源描述:
电 子 技 术 课 程 设 计 报 告 书 第 1 页 共 11 页课程设计报题目:声控灯开关班级:B110414姓名:杨鹏 08赵家柱 09李团结 11日期:2013 年 12 月电 子 技 术 课 程 设 计 报 告 书 第 2 页 共 11 页第一章 系统概述。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。4第二章 单元电路设计与分析。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。5第三章 电路的安装与调试。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。12总结。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。13参考文献。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。16附录。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。14电 子 技 术 课 程 设 计 报 告 书 第 3 页 共 11 页题目声控灯开关1 设计的目的和任务:1、巩固加深对模拟电子技术基础知识的理解,提高综合运用所学知识的能力,培养学生独立分析问题、解决问题的能力。2、通过查找资料、选方案、设计电路、仿真或调试、写报告等环节的训练,熟悉设计过程、步骤。为今后从事电子线路的设计、研制电子产品打下良好的基础。3、作为电力电子技术的入门,学习晶闸管的应用。4、设计模拟和数字电子混合电路,实现特定功能。学习这一技能,积累这方面的经验。2 设计要求:1、设计办公大楼、写字楼或居民住宅楼内应用的声光控灯开关。2、在白天照度较高时,即楼道内光线充足时本开关不启动,灯熄灭。3、夜晚楼道内光线较差时,若楼道内充分安静(无人行动时) ,灯泡不启动。4、若在光线较差的楼道内有人发出声响,就启动该装置使灯泡点亮。5、画出电路图 (1)用 protel 绘制电路图(2)布局合理、排列均匀、图面清晰、便于看图、有利于对图的理解和阅读。(3)图形符号要标准,图中应加适当的标注。3 总体框图设计根据技术要求,此声控灯开关可由以下几个单元组成:感光检音延时反相反相、放大整形控制门电子开关灯图 1 整体框图电 子 技 术 课 程 设 计 报 告 书 第 4 页 共 11 页4 功能设计图2 声光控制电路图根据图 2 电路,原理如下:由四个二极管组成的桥式整流电路将输入电路的 220v50hz 交流电压变换成脉动直流。该脉动直流电压一路由 R3 和 R1、C 3 分压并滤波后得到传感及逻辑控制电路所用的电压 VCC;另一路接到晶闸管 BT169 的阳极。当 BT169 的控制极(栅极)为高电平且输入的交流信号 Vi=COS(wt+Φ)处于正半周期时,电流由 D2→地→D 4→灯流过而将灯点亮。当 Vi 处于负半周期时,电流由灯→D 3→地→D 1 而将灯点亮。当 BT169 的控制极为低电平时,晶闸管截止,此时不会产生驱动灯的电流,此时灯是熄灭的。由此可见,灯的亮灭是由晶闸管的控制极电平决定的。因此,关键的问题是如何控制其栅极电平的高低。有光时灯灭;无光无声时灯灭;无光有声时灯亮。参见图 2,对光敏电阻 RW 而言,当有光时,R W2MΩ,此时 HD14011 的 1 脚是高电平,此时第一个与非门的输出取决于 2 脚的状态,而 2 脚的状态将由噪声传感器来决定,当没有声音时,2 脚为低电平,因此 A 为高电平,B 为低电平,C 为高电平,D 为低电平,此时晶闸管截止,灯泡为暗。当有声音产生时,在麦克两端产生一个交流信号,经过电容而将 2 脚置成高电平,此时 A 为低电平,B 为高电平,C 为低电平,D 为高电平,从而将晶闸管触发导通,灯泡点亮,同时由于 B 点为高电平,可对电容 C2 充电,这样,当声音消失之后,由于电 子 技 术 课 程 设 计 报 告 书 第 5 页 共 11 页C2 和 R7 的存在,使 C 点维持在低电平直到 C2放电结束,在此过程中,灯泡将会一直保持在亮的状态直至此过程结束。4.1 VCC 值的确定可由 R3、R1 的分压作用将家用电压经整流后所得电压 Vo=220x1.414=311V输入电压的表达式为:Vcc=R 1*Vo/(R1+R3) 算得 Vcc=5V4.2 延时的确定图3 延时电路部分由 R7、C 2 组成延时电路,要求延时为 1min,与非门工作高低电平为 3.4V,0.3V延时 T 计算公式:t=R 7C2ln(V t+/Vt-) 算得 R7=1.1MΩ C 2=22uf4.3 与非门的高低电平的输入确定NPN 的参数为:β=50V ce(sat)=0.3V Vbe=0.7V如果无光时,R W2MΩ,与非门有一脚是高电平,此时第一个与非门的输出取决于另脚的状态,此脚的状态将由噪声传感器来决定。当没有声音时:灯不亮,要求第一个与非门的一脚为低电平,即使三极管工作在饱和区满足条件,且输出的电压为 0.3V。此时 A 为高电平,B 为低电平,C 为高电平,D 为低电平,此时晶闸管截止,灯泡为暗。由三极管的工作参数得: I bs=(Vcc-Vce)/R 5β=0.18uAIb=(Vcc-Vbe)/R 2 =1.4uA 在饱和工作区不满足 Ic=βI b 且 IbIbs 令 Ib=10Ibs 由此可得 R8=510KΩ R 2=47kΩ当有声音时:电 子 技 术 课 程 设 计 报 告 书 第 6 页 共 11 页1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleN u m b er R ev isio nSizeBD ate: 3 1 -D ec-2 0 0 8 Sh eet o f File: C :\U sers\fan _ _ \D esk to p \M y Desig n .d d bD raw n B y :R 2R 6 R 8C 1R b eV i灯亮,要求第一个与非门的一脚为高电平,三极管工作在放大区且输出高电平3.4V。在麦克两端产生一个交流信号,经过电容而将脚置成高电平,此时 A 为低电平,B 为高电平,C 为低电平,D 为高电平,从而将晶闸管触发导通,灯泡点亮。R=R2//R4 算得 R=21.4ΩI=Ib+Vce/R 算得 I=12.2mA满足声音传感器的额定电流 I=12.2mA,电压 1~12V。图4等效图4.4 整流电路设计整流电路有单相桥式整流电路,单相半波整流电路,单相全波整流电路等。本系统选用单相桥式整流电路。单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路,其电路如图 5 所示。在分析整流电路工作原理时,整流电路中的二极管是作为开关运用,具有单向导电性。根据图5的电路图可知:当负半周时二极管D 1、D 3导通,在负载电阻上得到正弦波的正半周。当正半周时二极管D 2、D 4导通,在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正负半周经过合成,得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图5。电 子 技 术 课 程 设 计 报 告 书 第 7 页 共 11 页1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber Revisio nSizeBDate: 31 -Dec-200 8 Sh eet of File: C:\Prog ram Files\Desig n Exp lo rer 99 SE\Lib rary\Sch\Miscellaneo us Dev ices.dd bDrawn By:R6 R2 R8C1NPNVCC声声声声R7C2声声声声D3D2D4D1R声声声声图5 整流电路及波形图4.5 电容滤波电路滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同,实现滤波。电容器 C 对直流开路,对交流阻抗小,所以 C 应该并联在负载两端。电感器 L 对直流阻抗小,对交流阻抗大,因此 L 应与负载串联。经过滤波电路后,既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量,改变了交直流成分的比例,减小了电路的脉动系数,改善了直流电压的质量。滤波电路常有电容滤波,电感滤波和 RC 滤波等。本系统设计在单相桥式整流电路直接接并联电容构成电容滤波电路,经过此电容滤波电路滤去整流输出电压的纹波。电容滤波电路如图 6 所示滤波原理:若电路处于正半周,二极管 D2、D4 导通,变压器次端电压 v2给电容器 C 充电。此时 C 相当于并联在v2 上,所以输出波形同 v2 ,是正弦形。所以,在 t1 到 t2 时刻,二极管导电, C 充电, vC=vL 按正弦规律变化;t2 到 t3 时刻二极管关断, vC=vL 按指数曲线下降,放电时间常数为 RLC。电 子 技 术 课 程 设 计 报 告 书 第 8 页 共 11 页图 6 电容滤波电路图 7 电容滤波过程当放电时间常数 RLC 增加时, t1 点要右移, t2 点要左移,二极管关断时加长,导通角减小,见图 7 中的曲线;反之, RLC 减少时,导通角增加。显然当 RL 很小,即IL 很大时,电容滤波的效果不好,见图 7 中的曲线。反之,当 R L 很大,即 IL 很小时,尽管 C 较小, RLC 仍很大,电容滤波的效果也很好,见图 7 中的曲线。4.6 晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理分析:晶闸管可用两个不同极性(P-N-P 和 N-P-N)晶体管来模拟,如图 G1 所示。当晶闸管的栅极悬空时,BG1 和 BG2 都处于截止状态,此时电路基本上没有电流流过负载电阻 RL,当栅极输入一个正脉冲电压时 BG2 道通,使 BG1 的基极电位下降,BG1 因此开始道通,BG1 的道通使得 BG2 的基极电位进一步升高,BG1 的基极电位进一步下降,经过这一个正反馈过程使 BG1 和 BG2 进入饱和道通状态。电路很快从截止状态进入道通状态,这时栅极就算没有触发脉冲电路由于正反馈的作用将保持道通状态不变。如果此时在阳极和阴极加上反向电压,由于 BG1 和 BG2 均处于反向偏置状态所以电路很快截止,另外如果加大负载电阻 RL 的阻值使电路电流减少 BG1和 BG2 的基电流也将减少,当减少到某一个值时由于电路的正反馈作用,电路将很快从道通状态翻转为截止状态,我们称这个电流为维持电流。在实际应用中,我们可通过一个开关来短路晶闸管的阳极和阴极从而达到晶闸管的关断。等效图如下:电 子 技 术 课 程 设 计 报 告 书 第 9 页 共 11 页1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itleN um b e r R e visio nSizeBD ate : 2 -Ja n -2 00 9 Sh ee t of File: C :\PR O GR A M FIL ES\D ESIG N E X PL O RE R 99 SE \EX A M P L ES\M y D e sign 1 .d dbD raw n By :声 声声 声声 声1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 2-Jan-2009 Sheet of File: C:\PROGRAM FILES\DESIGN EXPLORER 99 SE\EXAMPLES\MyDesign1.ddbDrawn By:BG2BG1RL声声声声声声等效图图 8 晶闸管的工作原理图5 总原理图根据上面各参数的计算,可得出实现此声控开关的原理总图如下:图电 子 技 术 课 程 设 计 报 告 书 第 10 页 共 11 页图 9 总原理图6 调试调试时要用到万用表测量各个点位上的电压值,先将光敏电阻的光档住,将 AB 分别接在电灯的开关上,用手轻拍声音传感器,这时灯应该亮。若用光照射光敏电阻,再用手轻拍声音传感器,这时灯应该不亮。说明光敏电阻完好,这时表示制作成功。若调试不成功,要先将焊好的电路板对照电路图检查一遍。不要有错焊、漏焊、短路等现象。若没有上诉现象,用电压表测试个点的电压值,若与理论值出入太大则可能是元器件问题,可能被烧坏或内部短路等。7 元器件清单序号 元器件名称 型号 位号 数量1 芯片 CD4011 12 噪声传感器 HTD Ls 13 二极管 IN4007 D1~D5 54 光敏电阻 随光度变化 RG 15 电阻 120KΩ R1 16 电阻 47Ω R2 17 电阻 47KΩ R3 18 电阻 2.2MΩ R4 19 电阻 1MΩ R5 110 电阻 10KΩ R6 111 电阻 470KΩ R7 112 电阻 5.1MΩ R8 113 极性电容 10uf C2~C3 314 电容 0.1uf C1 115 灯泡 220V/100W 116 晶闸管 SCR Q1 1电 子 技 术 课 程 设 计 报 告 书 第 11 页 共 11 页8 总结经过这为期两周的电子技术课程设计,在设计“声控开关”的过程中,我终于知道了在做这样的一个课程设计的时候,应该从什么地方着手,应该怎样构造自己的思路,怎样利用已学知识来实现自己的设计方案,并通过不断地查找资料来实现它的功能。在此过程中,不但让我体会到设计的繁琐与艰辛,同时也让我更好地巩固了以前所学的知识。以前我一直这样认为,我们只要学好课本的专业知识就行,但我们并不一定要知道如何利用利用课本知识来完成某些设计,并实现它的功能。而通过这次的课程设计让我大大改变了自己以前错误的想法。虽然这段时间临近期末考试,让我感到时间非常的紧迫,人也很疲惫,但当我通过自己的努力,去图书馆找资料,上网参考其他人的设计程序和同学共同来完成设计的那一刻,所有的紧张,所有的疲惫都忘记了。我想这就是所说的成就感吧!也让我深刻的体会到了“在设计中我们会巩固很多知识、学到很多知识” 。在电子技术的设计过程中,我也遇到了一些困难和迷惑。但是通过不断努力,和同学克服了一个又一个的问题,保证了设计作业的顺利进行。这次我不但收获了努力的成果——“声控开关” ,还从中充分感受到了“只要功夫深,铁杵磨成针” 。并坚信再难的困难我们也会努力去克服。通过这次课程设计我相信这对于我在以后的发展中具有深远的影响。9 参考文献[1] 彭介华. 电子技术课程设计指导. 北京:高等教育出版社,1997[2] 李振声. 实验电子技术. 北京:国防工业出版社,2001[3] 卢结成,高世忻等. 电子电路实验及应用课题设计. 合肥:中国科学技术大学出版社,2002[4] 康华光. 电子技术基础(模拟部分)2006.1. 北京:高等教育出版社,1985[5] 梁宗善. 电子技术基础课程设计. 武汉:华中理工大学出版社,1995
展开阅读全文
  微传网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:声控灯开关电子课程设计.doc
链接地址:https://www.weizhuannet.com/p-10032029.html
微传网是一个办公文档、学习资料下载的在线文档分享平台!

网站资源均来自网络,如有侵权,请联系客服删除!

 网站客服QQ:80879498  会员QQ群:727456886

copyright@ 2018-2028 微传网络工作室版权所有

     经营许可证编号:冀ICP备18006529号-1 ,公安局备案号:13028102000124

收起
展开