声光控延时电路课程设计报告(继电器2)

1、武汉理工大学模拟电路课程设计说明书课程设计任务书学生姓名：李 靖专业班级：电信 1104指导教师：曾 冈“工作单位：信息工程学院题 目：声光控制路灯电路初始条件：具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能 力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用 实验室仪器调试。要求完成的主要任务： （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、光控：白天，光照强，灯灭；晚上，光照弱，灯亮2、声控在晚上起作用：有声音，灯亮，延时 30秒，灯灭； 无声音，灯灭3、路灯用25W灯泡模拟4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书 时间安排：一周，其中3天硬件设计，2

2、天硬件调试指导教师签名:系主任（或责任教师）签名：年 月 日目录1声光控制路灯电路设计内容 01.1设计要求 01.2设计目的 01.3设计方案 01.4原器件的选择 12电路焊接及调试 42.1电路原理图的设计 42.3焊接元件 42.4测试与调试 53元件清单 74课程设计心得体会 85参考文献 9本科生课程成绩测定表 10武汉理工大学模拟电路课程设计说明书1声光控制路灯电路设计内容1.1设计要求用光控电路和声控电路两个控制电路，以及一个运放器来实现发光二极管的 延时功能。要求：1、光控：白天，光照强，灯灭；晚上，光照弱，灯亮2、声控在晚上起作用：有声音，灯亮，延时 30秒，灯灭；无声音，

3、灯灭1.2设计目的通过此次声光控制电灯电路的设计，了解常用电子电路设计的思路与过程， 了解怎么通过PROTEL DXP绘制电路原理图，培养应用所学知识指导实践的能 力。同时，掌握声光控电路的基本原理，其所涉及的声光信号的采集以及信号的 处理，将声光信号转换为电信号，然后通过 BJT放大以及电容滤波，我们应该了 解其时间控制电路，如何通过 BJT控制继电器等。1.3设计方案方案设计框图如图一所示:图1-1声光控延时电路方框图由图可以看出，整个电路分为四大部分：声光采集部分、控制部分、延时部 分、继电器照明部分。四大部分的工作原理在下面会详细介绍。1.4原器件的选择芯片选用CMOS数字集成电路 C

4、D4011，CD4011有四个独立的与非门电路，内部功能见图3 ，VSS是电源的负极，VDD是电源的正极。驻极体选用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：用RX100档将红表笔接外壳的S、黑表笔接D，这时用口对着驻极体吹气，若表针有摆动说明该驻极体完好， 摆动越大灵敏度越高；光敏电阻选用的是625A型，有光照射时电阻为20K以下, 无光时电阻值大干100M，说明该元件是完好的。二极管采用普通的整流二极管 1N4001。延时电路采用RC延时电路，延时电路D、C、AR组成。T=R*C,C放电所需的时间就是白炽灯亮B的时间，用0.7估算。则可知灯亮的时间约为 T=0.7R*C改变R和C的值时，可

5、以调整灯亮的时 间。本题要求时间为30秒，则可选择C=10uF，cR=4M。计算大致时间 T=0.7*R*C=28S。继电器采用5V五脚，220V，10A的继电器，灯泡为题目要求的25W灯泡。小匸 D4DD1BMS图 1-4 CD4001整体原理图如图2所示：电路原理说明:9v直流电压为集成块CD4011及三极管提供电源。整个电路工作的前提是集 成块的1、2脚输入高电平，经过三反相，集成块输出端输出高电平，然后触发继 电器导通使灯泡发亮。在白天时，光敏电阻很小使得1脚输入低电平，电路封锁了声音通道，使得 声音脉冲不能通过，经过三反相后集成块输出端输出低电平，无触发信号继电器 不导通所以灯泡不亮

6、；在黑夜时，光敏电阻因无光线照射呈高阻，使得输入端1脚变高电平，为声音通道开通创造了条件。当没有声音时，三级管9013工作在饱 和状态，集电极属于低电平，无触发信号供给继电器。当有声音出入时，三级管 由饱和状态进入放大状态，集电极由低电平转成高电平，使集成块输出一个高电 平，触发继电器工作电路导通，灯泡发亮。电路中应用了一个IN4148二级管来阻断，然后加上了一个1.5M的电阻与一个22uF的电容来控制电路的延迟时间， 这个延迟时间主要是靠电容的放电使集成块持续高电平，让继电器持续在工作状 态，当电容放完电后集成块输出低电平使继电器无触发信号而关断，灯自动熄灭。调整与麦克风串联的电阻阻值或三级

7、管的放大倍数都可以调节声控灵敏度，其工 作原理主要是减小基极的工作电压。a取样电路由光敏电阻R7和驻极体话筒R4构成，其中R4所采集的声信号 通过BJT构成的共射极放大作为芯片2脚的输入,R7则和R6构成串联分压电路, 当白天有光照射时，光敏电阻阻值减小，所分的电压降低，贝U1脚无信号输入，而当夜晚无光时，光敏电阻阻值增大，所分的电压也增大，贝U1脚信号为高电平输入。b. CD4011芯片，内部为四个独立的与非门，当同时1、2脚为高电平时，3脚输出低电平，然后通过3脚接到5、6脚，则4脚输出为高电平，导致二极管 D5导通。同时8、9脚输入为高电平，贝U 10脚输出为低电平，同理输入到12、 1

8、3脚，则11脚输出高电平。反之，贝U输出低电平。c. 电容C3和电位器R8构成延时可调电路。延时时间t的计算公式：t= R4C3 所以由以上关系式可以算出t、R4、C3的取值关系。因为所要求设计的可调延时 电路是要求30s,则可计算出R4=3M, C3=10uF。d. 通过BJT来控制继电器内线圈有无电流，其控制部分电路图三所示：D1 1N4001L125WC3CI100nR1T 卜100Q1图1-3继电器控制电路当11脚输入为高电平时，BJT发射级就正偏，所以就能构成回路，有电流,则继电器工作，开关闭合当11脚输入低电平时，发射极无偏置电压，不能构成回路，则继电器线圈中 没有电流，不能工作。

9、2电路焊接及调试电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。电路 板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、 金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可 以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。2.1电路原理图的设计电路原理图的设计是整个电路设计的基础，它的设计的好坏直接决定后面焊 接的效果。具体设计的步骤如下：第一步，启动Protel DXP原理图编辑器第二步，设置电路原理图的大小与版面第三步，从元件库取出所需元件放置在工作平面第四步，根据设计需要连接元器件第五步，对布线后的元器件进行调整第六步，保存已绘好的原

10、理图文档第七步，打印输出图纸第八步，根据图纸作出电路焊接图2.3焊接元件焊点的标准：焊点呈锥形，焊锡要适量，表面有光泽，光滑，清洁等。根据焊接图，在电路板上焊接元件。焊接时要特别注意不要出现在虚焊、短 路等。元件布局要美观，均匀，避免导线交叉，分清各个接线脚和正负极。在布线时，应尽量避免跳线的情况，尽量做到连线整齐，笔直，干净。焊接图实物如图2-1 :图2-1焊接图实物2.4测试与调试调试1.打开电源，给系统加上激励信号源，我们小组在调试时采用了拍手的方法， 用眼睛直接去观察灯泡是否亮和按时熄灭。强光下，发出声响，即此时拍手，看二极管是否发光。若灯亮了，则应该用2中的方法来判断故障部位，并加以

11、改正。2.只管检查法（电阻法、电压法、电流法）通过眼、耳、鼻、手来查找故障部位。即是看元器件有无断线、互碰、烧焦、脱焊等 现象；听声音有无异常；闻有无焦味；摸器件是否过热等。用普通万用表的欧姆档检查各 点的阻值，粗查是否有短路、断路或元件错焊等情况，用万用表测量电路中各点对地的电 阻以及元器件的阻值，以此来判断故障部位测量晶体管的管脚电压和集成块各脚的电压或 波形，据此电压值判断故障。调试前，先将焊好的电路板对照印刷电路图认真核对一遍， 不要有错焊、漏焊、断路、 元件相碰等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分， 防止触电，注意安全。 如用万用表检测时，只用将万用表两表笔接触电路板相

12、应处即可。本电路调试时先将光敏电阻的光挡住，用手轻拍发出声响，这时灯应亮，若用光照射 光敏电阻，再发出声响，这时灯不亮，说明光敏电阻完好，这时即告本套件制作成功，若 不成功应仔细检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。结果为灯持续亮26S,与原理计算结果28S相差不大，基本符合要求。调试实物图如图2-2,图2-3图2-2调试图实物（灯亮）12图2-3调试图实物（灯熄）3元件清单表3-1元件清单元器件型号数量-H- UL 心片CD40111三极管90142电解电容100uf1电解电容10uf2瓷片电容1041电磁继电器5V五脚1二极管IN40012电阻1001电阻47K1电阻2.2M1麦克风54i2db

13、1电阻470K1电阻1M1光敏电阻625A1电阻10K1电阻4M1直流电源9V14课程设计心得体会俗话说：“实践出真知。”只有实践了后才知道结果是否达到了自己的预期，或者 说是否在实践过程中产生了横好的思路，这都是一个逐步学习的过程。完成这次课程设计我觉得收获很多，补单进一步掌握了模电的知识及一门专业 方阵软件的基本操作，还提高了自己的设计能力及动手能力。 更多的是让我看清了我自己, 明白了凡事需要耐心，实践实践验证里的唯一标准。理论知识的不足在这次实习中表现的 很明显，这将有助于我今后的学习，端正自己的态度，从而更加努力的学习，只有这样我 才能真正地去掌握它，而不是只懂得一点皮毛。同时我认为

14、我们的工作是一个团队的工作， 团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。只有一个人知道原理是远 远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败，团结 协作是我们实习成功的一项非常重要的保证，而这次实习也正好锻炼了我们这一点，因为 从头到尾，都是大家集体出主意，来解决中间出现的各种问题。从原理图的最终敲定，到 最后实物的焊接与调试，这都是大家分工合作的结果，正是因为大家配合得默契，每项工 作都完成得很棒，衔接得很好，才使我们很快的完成了任务。最后我们每个成员都能从中 学到许多知识和经验，这也是我认为课设的目的所在。5参考文献1 吴友宇，伍时和，凌玲模拟电子技术基础北京清华大学出版社，20092 刘华东.电子CAD技术 Protel电路