电工电子课程设计.doc

题目：简易声光控延时照明电路 班级： 学号： 姓名： 指导： 时间:景德镇陶瓷学院电工电子技术课程设计任务书姓名： 班级： 指导老师：设计课题：简易声光控延时照明电路设计任务与要求设计一个（感兴趣的电工电子技术应用）电路，要求电子元件超过3050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、分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；2、对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；3、用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；4、对整体电路原理进行完整功能描述；5、列出标准的元件清单。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。参考文献1刘修文，电子控制电路300例，机械工业出版社，2005年4月2姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001 年 10 月 3张晓东、吴有仓，电工实用电子制作，国防工业出版社，2005年1月 4李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005 年 6 月 5康华光，电子技术基础，高教出版社，2003 年 6何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001 年 6 月 7彭介华，电子技术课程设计指导，高等教育出版社，1997 8李国丽，电子技术实验指导书，中国科技大学出版社，2000 9梁恩主，.Protel 99SE电路设计与仿真应用，清华大学出版社，2000目录摘要一 技术要求及确定方案二 电路基本组成及工作原理1 电控制电路2 光控制电路3 声控制电路4 延时控制电路5 总电路三 元件清单四 参考文献五 总结简易声光控延时照明灯电路摘 要在本设计中介绍了声光控照明灯控制器的组成、性能、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。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。本电路采用两级控制（光线强弱的感应与声强的感应）。光控电路是根据光线的强弱来优先决定电灯的亮灭。该电路可以对声控延时电路进行控制，在白天光线较强时，光控电路输出低电平将声控电路封锁；在晚上光线较弱时，光控电路输出高电平，则声控功能打开。声控电路中采用了双三极管构成的放大电路，将MIC转化的电信号连续放大，通过延时电路实现灯亮及灯亮的时间。一： 技术要求第一、要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应，控制照明灯第一级开关。该要求主要针对光控制电路，要使电路能够实现对光线强弱的感应，则应使用对光线强弱敏感的电子器件。在电路中，光电传感器根据光线强弱的变化而变化，从而使电路参数发生相应的变化。由于光控电路的输出状态只有两种：高电平和低电平。因此，光控电路可使用555定时器来实现对电压变化的转换。第二、要求电路能够通过照明灯开关对声强的感应，在第一级开关开通的前提下 ，控制照明灯的亮灭。该要求主要针对声控电路，要使电路能够实现对声强的感应，则应使用对声音信号敏感的电子器件。收集来的声音信号都比较微弱，要对信号进行放大处理。后将信号波形进行整形。利用该信号可以去控制555定时器的触发输入端。另外，由光控电路的输出控制此555定时器的复位端，来决定声控电路的开启与关闭。在这两种控制信号的作用下，达到声音控制照明灯亮灭的目的。第三、要求电路能够实现照明灯点亮时间t后自动关断，并且可以手动调节。该要求可以通过处于单稳模式的555定时器实现。对时间t的手动调节可利用可变电阻和电位器来实现。 确定方案简易声光控延时照明电路的总体框图：照明灯开关电路光强检测处理电路 声强检测处理电路 延时控制电路电源电路 图11 总体框图电源电路： 使用降压、整流、滤波、稳压，使电路输出12V直流电压供给控制电路。光控电路： 光控电路是根据光线的强弱来优先决定电灯的亮灭。声控延时电路： 该电路主要在光线较弱时起作用。这主要是通过光控电路的输出来控制的。照明灯开关电路： 该电路受声控电路555定时器输出端的控制。二：电路基本组成及工作原理 1：电源电路图21（电源电路图）的原理：直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转化为+12V的直流电压。电路中变压器的常规铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C9、C10、C11和C12完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。图2-1 电源电路原理图有关元器件型号选择MC78L12CP，是精密稳压IC，三端稳压12V的。该系列稳压器有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防过载而损坏。用它来组成稳压电源只需很少的外围元件，电路简单，且安全可靠。正常输出直流电压（V）输出电压变化范围（V）输入电压允许范围（V）输出电流（A）电压调整率最小最大12.011.512.515.017.00.10.510mV/V表3-1 集成三端稳压器MC78L12CP的有关参数 2： 光控制电路该电路将外界的光强变化转化为电路输出电平的变化，其输出的电平信号控制声控延时电路，从而实现对照明灯亮灭的控制。电路原理图及电路功能分析：通过对技术要求的解读可知，该电路可由光敏电阻和普通电阻组成的分压电路及一片555定时器来实现，其原理电路图如图22所示。图中RL为光敏电阻，在光线较弱或者是无光照射时，光敏电阻RL呈高阻状态，有RLR10+RP1，使得555（1）的触发输入端2脚和阈值输入端6脚均为低电平即均小于1/3VCC，则555（2）输出高电平，将声控延时电路打开，使得继电器开关电路的开闭由声控延时电路控制；在有光照射时，RL呈低阻状态，有RL+R9 R10+RP1，则555定时器的2脚和6脚均为高电平，即都高于2/3 Vcc，此时555定时器输出低电平，将声控延时电路封锁，使得开关电路中的继电器断开，照明灯熄灭。图22 光控电路原理图 3： 声控制电路该电路受光控电路的控制，在外界光线较强时，该电路不起作用；在光线较弱时，该电路受外界声音信号的控制，其输出直接控制继电器开关电路。声控电路原理图 声控制电路电路功能分析 MIC接收到足够的声强时，电路输出一个微弱脉冲，从而将声音信号转换为电信信号。MIC输出信号是一个非常微弱的信号，为了后续电路能够对声强信号进行处理，必须加入信号放大电路。图中所示信号放大电路是由电阻R1R4、T1、T2和C1C3构成，电路中采用了双三极管构成的放大电路，这样可以使电路的放大的倍数比单管当打电路的倍数增加b 倍，从而得到适合的信号。R2和R3为放大电路的集电极偏置电阻，C1和C2为放大电路的滤波电容。R1和R4为放大电路的反馈电阻，它们的功能是保证放大电路有一个稳定的静态工作点和稳定的输出电压，C3的作用是减小电路中加入反馈电阻对放大倍数的影响。电路中的延时控制电路一般采用电平信号触发，因此有必要对放大的交流信号进行整流。上图中采用了由C4、D1和D2构成的倍压整流电路，倍压整流电路不但能够完成整流的任务，同时还可以将输出电压增大一倍，这样当MIC接受到了足够大的胜强后，声强信号处理电路通过放大和整流就输出了一个高电平信号V。 4： 延时控制电路延时控制电路原理图图2-4 延时控制电路原理图延时控制电路包括两部分：第一部分是由三极管构成的触发信号产生电路；第二部分是由555定时器构成的可重复触发的单稳态电路。首先，声强信号处理电路的输出信号接V接三极管T3的基极。因为MIC接收到了足够大的声强后，V为高电平，则三极管T3饱和，使三极管T3的集电极和发射极之间的Vce约为0.3V,Vce接入555集成电路的TRIG端作为触发电平。555集成电路构成的可重复触发的单稳态电路处于稳态时，Vthr(1/3)Vcc,Q=0,放电管导通。当Vtrig=Vce=0.3V时，电路进入暂稳态，此时Q=1，放电管截止。同时直流电源通过可变电阻R6对电容C5充电，使得Vthr的值渐渐上升，当Vthr的值大于（2/3）Vcc时，电路重新进入稳态，Q=0，放电管导通。电路暂稳态的持续时间，即C5的充电时间取决于可变电阻R6和电容C5的数值，其计算公式为（设可变电阻R6=1M）： t=Tw=1.1R6*C5=（1.1*1000000*47)/1000000=51.2s （2-3）当MIC持续接收到足够大的声强时，那么V一直为高电平，T3始终饱和导通，Vce持续为0.3V。这样使T4始终导通，电容C5就可以T4进行放电，电路将无法对电容C5进行充电。这样电路就一直处于暂稳态，知道声强信号消失，电路才能重新进入稳态，从而可以满足设计要求由于照明灯通过的是大电流，直流电源一般无法提供大电流和大功率，因此照明灯需要交流供电，因此电路中开关需要采用继电器电路。 5： 总电路 简易声光控延时照明灯电路原理总图三：元件清单器件名称标号大小型号数量电阻R1300K1R2,R54K2R3,R42K2R810KRJ45-1/8W1R915 K1R1051 K1R6可变电阻1电容C1,C5,C947uFCD11-16V3C2C410uF3C6,C70.01uF103M/50V2C8100uFCD11-16V1C11470uF470u/25V1C10,C120.1 uF104M/50V2二极管D1D3IN41483整流桥堆DBRIDGE11三极管T1T3,T590134T490121光敏电阻RL亮阻10 K暗阻10 MMG451集成电路U3MC78L12CP1U1、U2NE5552变压器T220V-12V-1A1电位器RP1100 KWH1481照明灯DS220V/5W1麦克风MIC1过电流继电器KRELAY-SPST1 四：参考文献1刘修文，电子控制电路300例，机械工业出版社，2005年4月2姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001 年 10 月 3张晓东、吴有仓，电工实用电子制作，国防工业出版社，2005年1月 4李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005 年 6 月 5康华光，电子技术基础，高教出版社，2003 年 6何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001 年 6 月 7彭介华，电子技术课程设计指导，高等教育出版社，1997 8李国丽，电子技术实验指导书，中国科技大学出版社，2000 总结过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关电工电子方面的只是，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次有一次的思考，一遍又一遍的检查，终于找出了原因所在，也暴露除了前期我在这方面的知识的欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的只是不再是纸上谈兵。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取，最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题