声控照明灯课程设计论文

沈阳理工大学装备工程学院课程设计说明书PAGEII摘要公共场所和居民居住区的公共楼道普遍使用机械手动开关，由于各种原因往往出现许多电灯长时间明亮的现象，致使灯泡寿命缩短，浪费电能，为国家，单位，个人造成经济损失。另外，由于频繁开关或其他人为因素，墙壁开关的损坏率极高，既增大了维修量，浪费资金，又容易造成事故隐患。因此，设计研制一种电路新颖，安全节电，结构简单，安装方便的声控走廊灯显得相当有必要。随着电子技术的发展，基于电子技术的LED声控灯早已问世，与传统的普通电灯相比，具有结构简便,实用可靠,控制灵敏，节约电能等优点，而且贴近我们的实际生活。它不需要开关，当有人经过时会自动的亮,因此被广泛应用于走廊、楼道，卫生间等公共场所，给人们的生活、带来极大的方便。声控灯已成为人们日常生活中必不可少的必需品。该电路由电源电路、控制电路，驱动照明电路等部分组成，设计简单，元件普遍，电路焊接简易，对培养学生实践能力具有重大帮助，同时研究声控灯以及扩大其在生活中的应用，也有着非常现实的意义关键词：声控灯；自动控制；电子技术

目录TOC\o"1-3"\u1绪论 12课程设计内容及要求 22.1课程设计的目的及意义 22.2课程设计任务与要求 22.3实验器材 22.4课程设计技术指标 23声控照明灯工作原理 43.1放大电路概述 43.2滤波电路概述 43.3T触发器概述 54电路设计与调试 64.1驱动显示电路设计与调试 64.2驱动显示电路参数计算 64.3驱动显示电路元器件的选择 64.4电路板实物图 75实验结果分析 85.1仿真图示 85.2仿真结果分析 86总结 9致谢 10参考文献 11PAGE121绪论在人类社会进入21世纪之后随着社会对能源的需求不断加大，科学技术的飞速发展以及电子计算机大规模应用于各个领域，带动了生产力的大规模提高。电子信息技术在生产各部门得到了广泛应用。电子电路的设计也发生了巨大的变化，首先我们现在设计电路不仅仅只是为了应用而去设计电路，我们要在多方面考虑的情况下利用高科技原理尽量节约产品的成本，还要尽最大程度实现产品的“绿色化”电子信息技术发展的主要目标是实现高度智能化，在减少能源使用量的同时又可以不需要人为干预使机器能独立处理各种工作。智能化照明电路也是如此。声音是我们最为熟知的，开关控制电路可将声音转化为电信号来控制照明灯工作，是照明线路节省电能的有效途径。目前常用的照明灯控制电路的形式多样，但大都较为复杂。通过对数字电子技术和模拟电子技术及电路基础的学习，运用所学知识并结合相关资料设计出更加简单的声控照明灯，实现声音对电灯的控制，控制电灯的亮与灭，达到自动控制的人性化设计。以此替换掉传统普通电灯与开关，为人们的生活与工作提供方便，同时节约电能，减少开关的修复和延长电灯的使用寿命。声控照明灯电路由电源电路、控制电路，驱动照明电路等部分组成。由于输入的电信号很微弱，无法直接去触发触发器电路使其工作。所以在设计中选用一个运算放大器LM386把微弱的信号放大。信号放大后，再经过滤波电路实现一次整形处理，然后利用CD4013实现T触发器。当CL由高电平变为低电平时，Q翻转一次。Q的输出连接三极管电流放大电路，进而实现普亮发光二极管模拟灯的亮与灭。本设计是利用触发元件、开关控制元件及MIC组成开关控制线路，控制照明用灯的开关，该控制线路只有7个零件，该实用新型具有结构简单、容易调试、成本低等特点，适用于任何可用声音控制熄、亮的环境，特别是公共场合，它可减少人工开关电灯的麻烦，也避免了忘记关灯而造成的用电浪费。电路设计完成后运用Proteus软件绘制系统原理图，在使用该软件当中，学会创建设计文档管理库，加载元件库，绘制电路图，放置电源部件，修改元件参数，生成网络表文件，同时将设计的电路原理图生成PCB电路板图等。在此基础之上将自己设计的电路进行仿真，并对其波形及数据进行分析。2设计任务2.1课程设计的目的及意义2.1.1目的理解声控照明灯的工作原理。熟悉声控照明灯的构成及其特性。掌握声控照明灯的设计方法。学会用proteus工具软件设计，调试和分析电路。了解外界因素，元件参数对声控照明灯工作特性的影响，以便提高电路工作性能。2.1.2意义通过所学知识结合生活实际解决生活中的问题。声控灯是一种声控电子照明开关装置。它提供一种操作简便,实用可靠,控制灵敏的装置。此外，利用此装置可以达到省电的目的，响应国家节能的号召。2.2课程设计任务与要求电路设计参数计算电路仿真，调试电路特性实验完成设计论文2.3实验器材序号名称型号数量1集成运放LM38612二极管LN400713T触发器401314三极管901315电容0.22μF16电容10μF27电阻10KΩ28电阻510Ω19发光二极管12.4课程设计技术指标工作电压：+6V声音范围：55-65分贝3声控照明灯工作原理3.1放大电路概述由于压电陶瓷片所转换的电信号很微弱，无法直接去触发触发器电路使其工作。所以在设计中选用了一个运算放大器LM386把微弱的信号放大。LM324引脚图如图3.1所示；放大电路如图3.2所示。图3.1LM386引脚图图3.2放大电路图如图所示，设压电陶瓷片所转换的电信号20mv,经放大后的电压如果选用CMOS电路，则要求放大后的输出电压，这个放大后的输入电压也不要过高，以免过于灵敏。这样有下式Au>30.02=150根据LM386的特性，我们采用同相输入，取3.2滤波电路概述信号放大后，再经过一次整形处理，我们采用图3.3的二极管1N4007和电容C3构成的滤波电路，图中的10kΩ电阻是为滤波电路的电容C3图3.3滤波电路3.3T触发器概述因为TTL电路的功耗大，且要求电源5V稳定，而采用CMOS电路3~18V的电源均可且省电，所以这里我们选用CD4013实现T触发器。CD4013的引脚图如图3.4所示，真值表如图3.5所示。根据设计要求，将击掌信号即为触发信号，利用CD4013中的一个D触发器实现T触发器的电路图如图3.6所示。当CL由高电平变为低电平时，Q翻转一次。图3.4CD403引脚图图3.6触发器电路图图3.5真值表4电路设计与调试4.1驱动显示电路的设计与调试选用三极管电流放大电路，采用普亮发光二极管模拟灯的显示，如图4.1所示。图4.1驱动显示电路4.2驱动显示电路参数计算下面对基极电阻RB和集电极电阻RC的选取进行计算。因为普亮的发光二极管流过电流要求为ID=5~10mA，所以：图4.1中的R3=510Ω。三极管选用NPN型三极管9013，根据资料可知，其电流放大倍数β=60~120ICS=5~10mA取β=100ICS=10mA故而4.3驱动显示电路元器件的选择表4.1驱动显示电路元器件电阻发光二极管三极管电源10KΩ1个510Ω1个1个90131个+6V4.4电路板实物图5实验结果分析5.1仿真图示打开ProteusISIS，按照图5.1所示连接电路图。将压电陶瓷片换成信号发生器，产生一串连续的脉冲，以实现输入信号。在输入端和三极管的集电极端分别加一个电压探针。以研究它们电位的变化关系。它们的电位关系在图表模式器中显示5.2仿真结果及分析输入端和三极管的集电极端的电压探针示数关系如图5.2由图5.2可知，电路为下边沿触发，每来个脉冲（掌声），三极管的集电极的电压改变一次，即发光二极管暗亮的状态改变一次。从而达到了电子电路的设计目的6总结在这几周的电路电子技术课程设计中，我做的课题是“声控照明灯”。声控灯是一种声控电子照明装置，由音频放大器、选频电路、延时开启电路和可控硅电路组成。它提供了一种操作简便、灵活、抗干扰能力强，控制灵敏的声控灯，它采用人嘴发出约1秒的控制信号“嘶”声，即可方便及时地打开和关闭声控照明装置，并有防误触发而具有的自动延时关闭功能，并设有手动开关，使其应用更加方便。声控灯由话筒、音频放大器、选频电路、整流电路、驱动显示电路组成。它可以用于楼梯、过道、库房的场合。电路的拾音器只要检测到有声响，就会自动控制电灯明亮为行人照明，过一段时间后又自动熄灭，起到了节能的作用。在实验时，电路板上的LED灯在通电后一直明亮，无法做到根据声音控制亮与灭。经检验发现电容C2与MIC的焊接出现错误，未能接地（未能与电源的负极相接）导致电路一直处于10μF本次的设计实践将我们学到的知识应用到了实践，深化了对数字电路和模拟电子的认识，使我们在设计实践中获得新知。将理论知识与实践操作相结合，通过实践，并在老师和同学的指导下，学会分析实际电路、设计电路。在此设计中利用到了放大，滤波，驱动等知识，,进一步巩固了所学的基础知识，加深了对模拟电子电路和数字电子电路以及电路基础的理解。从课设开始到结束过程中，不断地温习学过的知识，并得到全新的理解与感悟，做到真正的融汇贯通，提高自己的实践和独立思考的能力。通过小组合作共同完成产品设计，仿真调试，实际电路焊接。达到学有所用，学而会用。致谢在此感谢我的组长和小组成员，在他们的带领下，齐心协力完成电路板焊接，并调试成功。同时更要感谢指导老师的悉心教导，不辞辛苦地帮助我们解决各种问题。使我们能够顺利且有质量的完成此次课程设计。参考文献杨素行．模拟电子技术基础简明教程(第三版)．高等教育出版社，2005.徐秀平，项华珍.电工与电子技术[M].广州：华南理工大学出版社，2010李响初,阙爱仁,李喜初.实用电子控制线路200例[M].北京：中国电力出版社，2009周润景，张丽娜，刘印群.PROTEUS入门实用教程[M].北京：机械工业出版社，2007NationalSemiconductorCorporation.LM386LowVoltage9AudioPowerAmplifier[OL].[2010-12-25]./mpf/LM/LM386.html#OverviewFairchildSemiconductorCorporation.CD4013BCDualD-TypeFlip-Flop[OL].[2010-12-25]./ds/CD/CD4013BC.pdf基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发锅炉的单片机控制系统基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制HYPER