声光控延时控制电路设计报告.doc

第一、声光控延时控制电路 1.1、内容及要求设计电路，要求有延时功能，且能由声或光来控制，设计电路时，应考虑到能节能及温度相关方面的问题。要求自己设计，开拓思路，设计创新。用仿真软件EWB进行仿真，用PROTEL软件绘制原理图并生成PCB板。1.2、题目分析在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。同时，为了加强我们对模拟电子技术和数字电子技术的理解合巩固，我花了一个星期的时间进行电子技术课程设计，而我设计的课题是声光控延时照明灯的设计，我设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控白炽灯节能路灯。在本设计中介绍了声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节点。根据声光控楼梯照明开关在白天不工作,可采用光控电路.白天它不工作,夜晚就工作,使用到的主要元器件是光敏电阻(或光敏二极管). 光敏电阻受光照射越强,阻值就越小,反之,光照越弱,就会呈现高阻状态.因此白天时电路锁定,就是有声音照明灯也不发光.要求在夜晚收到突发声响时,可采用声控电路控制. 同时要求有声音照明灯就发光，延迟30S灯自动熄灭,可采用延时控制电路来完成.1.3、电路方案设计整形放大声音1.3.1、系统框图整形延时感光在白天光线较亮时，光控部分断开，声控部分起不了作用，当晚上或白天光线较暗时，光控部分开关自动打开，当声音强度达到一定值时，电路自动接通，灯泡发光，并开始延时，延时时间到开关自动关闭，等待下一次声音信号触发。1.4、单元电路的设计1.4.1、声控电路的设计 当没有声音信号时，三极管处于导通状态，集电极与发射极之间的电压约为0.3V；没有声音信号时，驻极体的声音信号经使三极管不导通，三极管的集电极与发射极间的电压约为5V。电路图如图：1.4.2、光控电路设计 由于EWB没有光敏电阻，所以在此用以个10M,和10K的电阻代替，白天光敏电阻阻值小，所以开关C闭合，晚上光敏电阻阻值大，开关B闭合，从而实现将声音信号转变成电信号。当开关B接通时，电路光控电路输出约为5V，模拟的是晚上光控电路输出电压；当开关C闭合时，输出电压约为1.67V，模拟的是白天光控电路的输出电压。电路图如图：1.4.3、延时电路设计延时电路采用RC振荡实现延时功能。CD4011为CMOS管的供电电压为5V，翻转电压为2.5V,延时计算如下:C1*R1*dUc/dt=Uc; C1*R1*dUc/dt-Uc=0;R1*C1*a=1; a=1/R1*C1;T=R1*C1*ln2=35.35秒所以电路延时时间约为35.35秒。电路图如图所示：1.5设计成果1.5.1、完整电路图1.5.2. Protel图1.5.3、元器件清单元器件名称数量备注电容210u光敏电阻1发光二级管1二极管1IN4148CD40111三极管19014电阻7R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7第二、波形发生器设计2.1、内容及要求设计并制作能产生方波、三角波、正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。具体设计要求如下：1）输出波形工作频率范围为 0.02Hz20kHz,并且输出波形的频率连续可调。2）正弦波幅值10V,失真度小于1.5%。3）方波幅值10V。4)三角波峰-峰值20V，输出波形幅值连续可调。2.2、题目分析 现今世界中电子技术与电子产品的应用越加广泛，人们对电子技术的要求也越来越高。因此如何根据实际要求设计出简便实用的电子技术物品便显得尤为重要。灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。能将简单的易获取的信号转换为自己所需的复杂信号是一项必不可少的技术。我们有必要做好这相关方面的研究，为被测电路提供所需要的信号及各种波形，以便完成各种相关试验。信号源在各种试验应用和实验测试处理中，仿真各种测试信号，提供给被测电路，用来满足实验的各种要求。产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，由比较器和积分器组成方波三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。本文所设计的波形发生器就是信号源的一种，采用集成运算放大器、电阻和电容组成简单的电路，实现波形的产生和转换。2.3、电路方案设计设计一个产生方波三角波正弦波函数转换器包括同相滞回比较器和积分电路组成与滤电路。2.3.1、系统组成（1）将直流电通过同相滞回比较电路和积分电路分别转换为方波和三角波三角波积分电路方波同相滞回比较电 路直流电源（2）三角波经滤波电路转换为正弦波正玄波滤波电路三角波2.3.2、工作原理（1）.方波三角波发生电路：通过R1 、R2调节方波的幅值，R2、R3调节方波的频率，R4和稳压管的稳压值调节三角波的峰峰值，利用二极管的单向导电性可使积分电路两个方向的积分通路不同，从而使得调节R5时可调节三角波的占空比。（2）.三角波输入滤波电路：通过滤波作用将三角波转换成正弦波，输出正弦波的幅值由R6、R7、R8调节.2.4、单元电路设计2.4.1方波三角波转换电 此部分由同相滞回比较电路和积分电路组成。同相滞回比较器的输出高、低电平分别为Uoh=+Uz,Uo1=-Uz，也即为方波的幅值。滞回比较器的阈值电压Ut为三角波的峰峰值。参数计算方波 周期、频率计算：T=2RCln（1+2R1/R2） f=1/T 幅值： 设计要求方波的幅值为2V，则可令稳压管的稳压值为2V且R1为100K的电位器。三角波（三角波的占空比要求可调，可在反向输入端和输出端接上二极管 和一个电位器（100K），二极管选用1N4007.。）幅值： 周期、频率： 三角波的幅值为1V， 其中R6=0.5R5,可令电容C=1uf，根据所求结果可令R4、R5均为1K的电位器，因为要求三角波的占空比可调，所以R4和R5之间用两个二极管以相反的方向连接。设计要求最终输出的信号为0.2KHz20KHz。可求得R2=50K，R3=1K。2.4.2、三角波正弦波转换电路滤波法实现三角波与正弦波的转换。要求输入三角波电压U1的最低频率为fmin，则其最高频率fmax小于3fmin，就可以利用低通滤波器或带通滤波器将三角波变换为正弦波.将三角波按傅里叶级数展开其中Um是三角波的幅值参数计算 滤波法将三角波转换为正弦波通过仿真为使正弦波的幅值可大范围调节可令R6为100K的电位器，而R7=R8=1K，电容C的大小为1uf。2.5、总体电路的功能和性能验证EWB的仿真结果2.5.1、三角波仿真结果截图2.5.2、矩形波仿真结果截图2.6、设计成果2.6.1完整电路图protel图2.6.2仿真结果截图2.6.3、元件清单元件名称型号参数数量电位器1千欧350千欧1电位器100千欧2电阻1千欧2电容1uf2芯片LM3242二极管IN40074稳压管BZV55-C6稳压值=2V4导线若干2.7、心得体会在近三个周的课程设计中，我明白模拟电子技术在生活中的重要性，他不仅仅是理论的学习，更体现在生活的各个方面，在课程设计中，有利于我们我们更好的掌握理论知识，让我们在模拟电子技术的学习上有个质的跨越。本设计的方法不唯一，但我选的方法元器件相对较少，方法相对简单，看起来相对简洁。在这次的仿真设计中，我明白函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件 ，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块。在这次的课程设计中，我遇到了不少问题，如：在仿真时，波形调试不出来，电路连接不正确，灯泡一直亮着等，但在同学的帮助下，问题得到了解决，这让我很高兴，也明白团队的重要性，这次的设计业体现了我们的团队精神，让我体会到了来自同学老师的关怀，也让我明白我学的的东西是多么的有限，而集体