声、光、触摸三控灯延时开关模板

电子技术课程设计报告题 目 声、光、触摸三控灯延时开关 学院名称 电气工程学院 指导教师 高飞燕 班 级 自动化1301班 学 号 学生姓名 彭治刚 2016年1月13日电子技术课程设计任务书1课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：设计内容： 应用传感器技术、模拟数字电子技术，设计一个自动声音、触摸控制的居民楼或写字楼的路灯开关电路，其技术指标与要求如下：1) 白天照度较高时，即楼道内光线充足时，开关不启动，灯熄灭。2) 夜晚楼道内光线较差时，若楼道内充分安静，开关不启动。3) 若在光线较差的楼道内有人发出声响，或用手触摸，启动开头，灯泡点亮，点亮时间为5分钟后熄灭。设计要求：（1）针对题目的要求，查阅相关资料提出设计方案；（2）画出系统能表示各单元功能的整机原理框图；（3）设计相应的单元电路，说明电路的工作原理，并确定元器件的参数，有计算过程；（4）组装、制作印刷板实物，调试或仿真电路，记录调试过程，实验数据，并分析仿真结果；（5）写出设计说明书，内容包括方案选择、单元电路设计、元件选择、整体电路、电路工作原理，仿真结果分析等，并列出元器件清单；（6）绘制总的系统电路图和PCB图。2对课程设计成果的要求包括图表（或实物）等硬件要求：设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字不得少于3000字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。3主要参考文献：1 康华光. 电子技术基础（模拟部分）第五版M. 北京：高等教育出版社，20062 康华光. 电子技术基础（数字部分）第五版M. 北京：高等教育出版社，20063 中国集成电路大全编写委员会. 中国集成电路大全集成运算放大器M. 北京：国防工业出版社，19854 李震梅，房永钢. 电子技术实验与课程设计M. 北京：机械工业出版社，20115 彭介华. 电子技术基础课程设计M. 北京：高等教育出版社，19974课程设计工作进度计划：序号起 迄 日 期工 作 内 容12015.11.511.7布置设计任务，了解设计内容。22015.11.811.18.查阅参考文献，阅读资料，确定设计方案32015.11.1912.5.单元电路设计，调试仿真阶段42015.12.612.20制作电路板，制作实物52015.12.2112.30.编写设计说明书，绘制总电路图指导教师高飞燕日期： 2015 年 11 月 5 日一、方案设计与论证：对于声、光、触摸三控延时开关的设计，在强光环境下，开关是断开的，灯泡出于熄灭状态，只有触摸金属片才能触发电路。在弱光环境下时，安静的状态下，电路依旧出于断开状态，只有在接收有声音信号时，或者触摸了金属片时，电路才会启动，灯泡发光。所以电路中需要一个光控电路，加入光敏电阻，使电路能够对光线强弱产生感应控制电路关断，并且还需要加入一个声音接收器，能够接收声音信号来控制电路的导通。电路导通后延时五分钟灯泡熄灭，可以设计一个定时电路或者加入定时器，控制灯泡在电路导通发光后五分钟熄灭。二、单元电路设计与参数计数整体方案包括6个部分：电源电路部分，声控部分、光控部分、触摸控制部分、延时电路部分以及控制部分1） 电源电路部分其中电源为220V交流电，并用4.87K欧姆的R10代替（220V10W）的灯泡，再经过整流桥D1, 将经过负载(灯泡)的220V交流电转换为直流，该直流电压较高，Rl、R2和Cl完成对整流后的脉动直流电压的降压和滤波。2）、声控部分光线检测由R5和光敏电阻RC组成，光敏电阻两端的电压随着光线的强弱变化而变化，并送入集成电路CD4071的第1、2脚进行处理。3）、光控部分声音检测由驻极体话筒MIC、C3、R4、R5、R6和Ql组成，声音信号经MIC转换为电信号后通过电容C3耦合至三极管Ql进行放大，电阻R4、R5构成Ql的直流偏置电阻，声音的有无通过Ql集电极的电压变化送到集成电路CD4071的第1、2脚进行处理，电阻R6为MIC内部的放大元件提供偏置4）、触摸部分人体触摸感应信号则通过触摸片、R3、C3进入Ql放大，并从Ql的C极输入到CD4071的1、2脚，当有无触摸信号时也将引起CD4071的1、2脚电压变化，因此CD4071的1、2脚的电压是由声音和触摸信号共同作用的结果。5)、延时电路部分该电路由D5、R7和C2组成。其中R7和C2为延时时间控制元件，图中所示参数的延时时间大约为300s。二极管D5的功能是防止C2向CD4011的4脚放电影响延时时间。6)控制电路该电路由集成电路CD4011、三端稳压集成电路LM7805CT和R8组成。其中CD4011是四一二输入与非门代替。三、仿真过程及仿真结果本设计采用Multisim10.0对电路进行仿真，在仿真过程中光敏电阻、声传感器、触摸板在元件库中都没有找到，最终决定用交流电源代替声传感器，而触摸板用+6V电源代替，给电路提供信号；光敏电阻在白天受光照时电阻很小，晚上没有受到光照时电阻很大，所以决定用导线代替光敏电阻；电源电路由+6V的直流电压代替。仿真图见图3.1图3.1 仿真图四、总原理图及元器件清单：总原理图见图4.1，PCB图见图4.2，元器件清单见表4.3图4.1 总原理图图4.2 PCB图原件序号型号主要参数数量价格（元）备注灯泡15w12VD1-VD4In400741耐压1000VU1LM780510.2VD5In40071耐压1000VR1RJ-0150K1R2RJ-010K1R3RJ-03M1R4RJ-02M1R5RJ-056K1R6RJ-010K1R7RJ-03M1R8RJ-010K1C1-C247u21.2C30.1u11Q1VT901411.2RG12.0光敏电阻表4.3 元器件清单六、结论与设计体会我做的课题是“声、光、触摸三控灯延时开关”。主要是通过光照和声音及触摸三控照明灯，它可以广泛的应用于楼梯、过道、库房等公共场所。在设计中使用者可以自行调节声光检测信号的灵敏度，或者是照明灯点亮时间的长度，这就为更方便了不同人群的使用，这是本设计中比较新颖的一点。通过这次课程设计，我受益良多，虽然过程中困难重重，但都还是一一克服了，这次课设让我又一次理解到了理论知识和实际操作的区别，听别人说总是感觉很简单，但做起来却是截然不同，洗PCB板的时候，和别人一样的操作，而我的却洗坏了几个地方。做仿真的时候，元件库中没有我需要的元件，最后通过在网上查资料，知道了可以用电压源和电流源代替，这才完成了仿真。最让我头疼的是焊接，最开始焊出来很多虚焊，电路不能正常工作，在经历了几次返工以后，才最终完成了这次课设。最后我通过不断地调试，才最终使设计性能指标的灵敏度基本达到了设计的要求。 七、参考文献1 康华光. 电子技术基础（模拟部分）第五版M. 北京：高等教育出版社，20062 康华光. 电子技术基础（数字部分）第五版M. 北京：高等教育出版社，20063 中国集成电路大全编写委员会. 中国集成电路大全集成运算放大器M. 北京：国防工业出版社，19854 李震梅，房永钢. 电子技术实验与课程设计M. 北京：机械工业出版社，20115 彭介华. 电子技术基础课程设计M. 北京：高等教育出版社，19976童诗白，华成英 模拟电子技术基础，高等教育出版社，2006。7阎石 数字电子技术基础，刚等教育出