楼道声控灯课程设计

目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章绪论 1\o"CurrentDocument"第二章系统整体设计 2\o"CurrentDocument"2.1设计方案论证 2\o"CurrentDocument"2.2楼道声光控制照明灯的工作原理 2\o"CurrentDocument"第三章硬件电路设计 4\o"CurrentDocument"3.2LM358原理与用途 4\o"CurrentDocument"3.3光敏电阻原理与用途 5\o"CurrentDocument"3.4NE555原理与用途 6\o"CurrentDocument"3.5发光二极管原理与用途 8\o"CurrentDocument"第四章电路焊接 9\o"CurrentDocument"4.1实验器件与要求 9\o"CurrentDocument"4.2焊接印刷电路板 9\o"CurrentDocument"第五章心得与体会 11\o"CurrentDocument"参考文献 12第一章绪论近10年来，电子产业飞速发展，我国电子信息产品制造业以3倍于GDP增长的速度高速发展，保持国民经济第一支柱产业的地位。我国信息产品制造业已经进入世界前三位，成为世界信息产业大国，移动电话、DVD、彩电、程控交换机等产品以及不少电子元器件的生产量均位居世界第一。电子产品在生活中随处可见，如数字高清电视、遥控玩具、U盘、电子秤等等。本篇论文研究有关电子产品中楼道声光照明灯的设计。用数字电路技术实现灯的自动发亮、节能节电、延长灯的寿命。声光控电路已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，当有人经过时会自动的亮；它与我们的生活息息相关，在生活中我们会遇见许多声光双控的电路形式。广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活、带来极大的方便。因此，得到了广泛的应用。声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。它将声音（如击掌声）和光转化为电信号，经放大、整形，输出一个开关信号去控制各种电器的工作，在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。那么它们的内部电路结构又是怎样？工作原理是什么？本篇论文将详细介绍它的内部结构、工作原理、元件特性、在印刷电路板上的接线、电路焊接等有关内容。本篇论文有关楼道声光控制照明灯的设计能使人们在不知不觉中感受电子产品的方便。第二章系统整体设计设计方案论证设计方案：设计一个声光双控延迟节电照明灯。要求如下：利用光照的强度作为路灯的起控点，实现光线较亮时，自动关闭，晚上光线较暗时，自动开启路灯的控制。了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过相互的比较，确定设计方案，并对所用传感器进行选型，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。如果采用其他器材，可以有用不同的电路结构完成其功能。但上述电路结构简单，操作方便，有根据现学知识内容，选择这种电路图型完成楼道声光控制照明灯的设计。楼道声光控制照明灯的工作原理利用光照强度为传感器，目前最为常用且性价比较高的就是光敏电阻，利用其光线较强时，电阻值较低，而光线较暗时则电阻较大的特点，利用电桥，可将光线信号转换成电信号，再通过电压比较器等方式，可以有效地完成控制需要。这类设计中，只要能将光线信号取出，整个设计也便完成了大半，至于控制部分的设计，可采用继电器输出，这样就算驱动较大的路灯负载，只需再加接触器便可完成。本课题研究的是声光控延迟节电照明灯，在设计之前要查找相关与其对应的知识。其主要工作方法是由声控和光控传感器来感应周围环境的变化，而做出相关的动作，从而控制照明灯的开关。根据图2-1可得，有光时，光敏电阻的阻值变大，第二块LM358输出高电平，NE555的复位端无效，74122不能被触发，LED灯不亮。无光时，第二块LM358通过电压比较器的作用，输出低电平，NE555的复位端有效。同时声控电路在有声时，输出端电压变大。当NE555输出波形的下降沿触发74122时，LED灯亮。无光时，若没有声音，则第一块LM358输出保持不变，NE555接受的波形不是连续变化的波形，就不能整形为锯齿波，所以就没产生下降沿触发74122，此时灯不亮。光控电子开关，它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度（或人为亮度）的大小所控制的。该装置起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。此开关白天控制灯不亮，晚上有声音自动点亮，延时一段时间自动关断。声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。它将声音（如跺脚声）和光转化为电信号，经放大、整形，输出一个开关信号去控制各种电器的工作，在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。

第三章硬件电路设计3.1实验电路图LM358原理与用途LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组，音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。特性(Features):・内部频率补偿・直流电压增益高(约lOOdB)・单位增益频带宽(约1MHz)•电源电压范围宽：单电源(3—30V)；双电源(±1.5—±15V)・低功耗电流，适合于电池供电•低输入偏流・低输入失调电压和失调电流・共模输入电压范围宽，包括接地・差模输入电压范围宽，等于电源电压范围・输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V)LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。□UT!Ml□UT!Ml卜）IN1|*|图3-2LM358的引脚3.3光敏电阻原理与用途光敏电阻器(photovaristor)又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)。通常，光敏电阻器都制成薄片结构,以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片(光敏层)内就激发出电子一空穴对，参与导电，使电路中电流增强。一般光敏电阻器结构如图所示。图3-3光敏电阻器的结构（甲） 图3-4光敏电阻电路中图形符号（乙）工作原理：用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子一空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子一空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。3.4NE555原理与用途NE555（TimerIC）大约在1971年由SigneticsCorporation发布,在当时是唯一非常快速且商业化的TimerIC,在往后的30年來非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电路，尽管近年來CMOS技术版本的TimerIC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原规格的NE555依然正常的在市场上供应，尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化，所以到目前 可直接的代用。NE555引脚位配置说明下：1地GND，2触发，3输出，4复位，5控制电压，6门限（阈值），7放电，8电源电压Vcc。■a273645匚□匚ZI匚匚□图3-5NE555引脚图它是一种阈值开关电路，具有突变输入一一输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用， 可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。输入的信号只要幅度大于vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。当输入电压由低向高增加，到达V+时，输出电压发生突变，而输入电压Vi由高变低，到达V-,输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求一定延迟启动的电路，它是特

别适用的•如下图所示:图3-6电压传输特性施密特触发器的应用波形变换可将三角波、正弦波等变成矩形波。脉冲波的整形数字系统中，矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变，出现上升沿和下降沿不理想的情况，可用施密特触发器整形后，为数字系统提供标准的矩形脉冲信号。图3-7NE555构成的施密特触发器v=0V时，V输出高电平。I 0122-V（2） 当v上升到3^时，v输出低电平。当v由3"继续上升，vTOC\o"1-5"\h\zI o1 I o1保持不变。（3） 当v下降到？"时，电路输出跳变为高电平。而且在v继续下降I I到0V时，电路的这种状态不变。图中：R、V构成另一输出端v,其高电平可以通过改变V进行调节。CC2 o2 CC2脉冲鉴幅幅度不同、不规则的脉冲信号时加到施密特触发器的输入端时，能选择幅度大于欲设值的脉冲信号进行输出。3.5发光二极管原理与用途发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为 LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。第四章电路焊接4.1实验器件与要求实验器材：绝缘实验台，5V电压源，面包板，电子示波器，光敏电阻（一个）；驻极体话筒（一个）；运放LM358、74LS122、NE555（各一个）；单稳态触发器（一个）：发光二极管（一个）；电容（若干）；电阻（若干）；导线（若干）。实验工具：剥线钳；镊子；焊锡；数字万用表,偏口钳，电烙铁。设计要求：设计一楼道计声光控制照明灯电路，要求（黑罩模拟）有声音信号时使灯（用LED发光管模拟）点亮；无声时延迟5秒后熄灭，声音间隔小于5秒则LED持续点亮，白天有声无声均不亮。元件参数与计算：R=4.7K，R1=10K，Rf=150K,R2=330，Cl=10Uf,C2=4.7uF同相比例放大电路的输入信号是从集成运放的同相输入端引入，输出信号按比例放大，并与输入信号同相。电压放大倍数： 札暂稳态维持的时间，用t表示：0.7RCw w4.2焊接印刷电路板根据电路图，在印刷电路板上连线，布局有条理、简单、正确，如电源在上面，地线在下面一排，导线不能有交叉，导线应尽量用的少。焊接技术就是高温或高压条件下，使用焊接材料(焊条或焊丝)将两块或两块以上的母材(待焊接的工件)连接成一个整体的操作方法。焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，塑料等非金属材料亦可进行焊接。焊接(welding)焊接是通过加热、加压，或两者并用，使同性或异性两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程。焊接(welding)焊锡(solder)熔点较低的焊料。主要指用锡基合金做的焊料。熔融法制锭，压力加工成材。吸锡器吸锡器是一种修理电器用的工具，收集拆卸焊盘电子元件时融化的焊锡。有手动，电动两种。电烙铁电烙铁分为外热式和内热式两种，外热式的一般功率都较大。内热式的电烙铁体积较小，而且价格便宜。一般电子制作都用20W-30W的内热式电烙铁。当然有一把50W的外热式电烙铁能够有备无患。内热式的电烙铁发热效率较高，而且更换烙铁头也较方便。第五章心得与体会为了节约电能，市场上出现了多种节电照明灯，如声光双控灯、微波感应灯和热释远红外感应灯等。据调查，微波感应灯的抗干扰性能不是很理想；红外感应灯的性能比较理想，但价格较高，多用于一些管理完善的宾馆等场所。从性价比角度考虑的话，普通住宅楼、办公楼道等普通场所还是以声