声光控制电路设计报告书

XX学院课程设计说明书（论文）课程设计题目：声光控制开关电路学生姓名：XXX 学 号：XXX院 系：XX学院专业班级：指导教师姓名及职称：起止时间：一、课题名称：声光控制开关电路二、内容摘要：本实验通过设计一个电路来控制电灯，使得电灯在光线强的时候不会亮；在光线暗时，又有声音的情况下，电灯会正常工作。设计原理图包括了在DXP2004上绘制出原理图（包括了识别元件、连线、对元件命名等）、制作原理图元件库（包括绘制原理图元件、从元件库复制元件到原理图元件库等）、制作PCB图（包括将原理图转为PCB图、对各元件定位、布线、覆铜等）、制作PCB元件库（包括绘制PCB元件等）。识别现实中的元件（懂得读取标元件上的数字所示值、判别正负极、判别三极管等）、动手焊接万用板和声光控制电路板。三、设计内容及要求：1.内容用声与光控制路灯，白天光线强，路灯不亮，只有光线暗时，通过声音触发路灯亮，并且灯点亮一定时间后，自动熄灭。2.主要要求（1）电路稳定性和可靠性要高。这是控制电路性能的最基本要求，否则自控能力弱，严重时会失去自动控制功能。（2）功耗要小。控制电路一直接于交流220伏电路上，若功耗特别是静态功耗大，则不利于节能，甚至还会大大缩短控制电路的寿命。（3）灵敏度要能调节。这是控制电路正常工作时，对声光控制信息信号的最低要求，控制信号的灵敏度应满足不同的环境要求。（4）带负载能力要强。被控灯的功率不尽相同，因此要求控制电路的一定范围的驱动能力。（5）触发延时时间要能按要求调节。延时时间至少在1分钟内可以调节。四、比较和选定设计的系统方案，画出系统框图：如图1所示，全波整流电路将交流220V电压变为约200V的直流电压，为后面的控制电路供电，例如桥式整流电路；受控开关受触发延时电路输出信号的控制，从而控制加于灯上的交流电压，达到控制开关灯的目的。例如可控硅，继电器触头等；降压滤波电路将输出的直流200V电压进行降压后滤波，从而为其后的电路提供平滑直流工作电压，如电阻降压，电容滤波；声光控制元件将声光控制信息变成电信号，为放大触发延时电路提供输入控制信号，例如，驻极体话筒和蜂鸣器等声控元件，光敏二极管和光敏电阻等光控元件；放大电路将较微弱的声光控制信号进行放大，以推动触发延时电路工作，例如各种放大电路；触发延时电路将放大电路输出的电压去推动触发延时电路工作，控制受控开关的闭合，达到控制灯亮时间长短的目的，实现声光控制功能。五、单元电路设计、参数计算和元器件选择说明：9个电阻R1-R94个1N4007二极管D1-D41个1N4148二极管D53个电解电容C1、C4和C52个瓷片电容C2-C31个单向可控硅SCR1个传声头MIC1个灯泡Lamp6个CD4069UBCN六、画出完整的电路图，并说明电路的工作原理：PCB版图图2电路原理图电路原理如图2所示，D1-D4组成桥式整流电路，将220V交流电压变成200V左右的直流电压后，经R1降压，C1滤波得到约5V的直流电压，供U1（CMOS）门和MU1等工作使用。R3为MU1提供偏置电压，R4使U1A工作于放大状态，由于U1A与U1B直接相连，所以U1B也处于放大状态，C2和C3为耦合电容。R5、R6和R9对U1B输出的信号进行分压，以触发U1C、U1D、U1E和U1F工作，D5对C4单向充电，R7、C4决定延时时间，R8和C5使U1F翻转果断。单向可控硅受U1F输出电平的触发控制，R2为限流保护电阻。白天，光线明亮，光敏电阻R9的阻值较小，U1C输入端的电位很低，即使MIC送来的声音电信号经过两级放大后也不足以使U1C输入端为高电平，经U1C、U1D、U1E、U1F的传输处理后，U1F的输出端为低电平，可控硅V1的栅级G得不到触发电压，关断不工作，灯不亮。晚上，光线暗淡，电阻R9的阻值较大，但R6的存在，U1C输入端对地的电阻值使其输入端的电位为低电平范围的某一固定值。由MIC送来的声音电信号经过两级放大，与U1C输入端固定电平相迭加后，使U1C的输入端出现高电平，经过U1C、U1D、U1E、U1F的处理后，U1F的输出端为高电平，可控硅触发极G得到高电平触发电压，而导通工作，灯亮。此时输出的高电平迅速通过D5对C4充电，达到某一高电平值，保持U1E的输入端为高电平，使U1F的输入为低电平，输出为高电平，给可控硅控制极以导通所需的高电平，期间可控硅继续导通，保持灯亮。之后C4通过R7放电，由于R7的阻值较大，放电速度慢，以致U1E输入端能够维持一定时间的高电平，U1F输出维持可控硅导通所需的触发电平，从而保持灯亮一定的时间，时间的长短可以由C4和R7的乘积调节。MIC为驻极体话筒，4069为六反相器，R6用于调节灵敏度，R7用于调节延时时间的长短。可控硅CR3AM可以用NEC2P4M、BT169、BT148代换。七、组装调试（软硬件）的内容。1.测试与调试前的准备工作（1）电阻R6焊接在印刷板的背面，不要正面焊接，以便调试灵敏度；（2）4069集成块先不插入集成块座上；（3）准备一小块黑布；（4）焊接好其它元件。2.有关电压测试（1）灯与控制电路一块接上220V电源，如原理图示；（2）用直流250V档测量R1两端的电压，大小应在175V左右，C1两端电压应为25V左右，否则电路不正常；（3）断电后插上4069集成块，再通电测C1两端大小应为+5V左右，否则电路不正常；（4）用小块黑布盖住R9光敏电阻，拍手发声音，使灯亮，再测C1两端电压应为1.8V左右则正常，否则不正常；（5）移开黑布，用直流+5V档在线测U1A的输出电位（即2脚对地7脚的电位）同时，对着驻极体话筒拍手发声音，此时万用表指针会有一定角度的摆幅，否则电路有问题。3.灵敏度的调节（1）盖住光敏电阻R9，使之不被光照射；（2）整个电路接上220V交流电源；（3）调试R6阻值的大小，使有适当的声音，就能够触发灯亮；（4）确定R6的阻值大小后，正面插入焊接好R6。八、总结设计电路和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，提出改进、意见和展望：1.设计电路和方案的优缺点（1）优点：本实验的设计电路是比较简单的声光控制电路，电路中的元件没有很复杂的元件，都是日常生活中比较常见到的元件，这有利于与我们学生的理解与接受，更容易明白电路的工作原理，使我们对本次实验的理解更加深刻；本实验的设计方案是先上理论课，再通过DXP2004来设计电路图，再由我们自己亲手焊接电路板。使用DXP2004使计电路图更加的容易、方便我们操作，也方便我们将学习带回宿舍，用宿舍的电脑进行学习；在焊接声光控制电路板前让我们懂得识别元件、焊接万用板使我们的焊接技术熟练，使我们在焊接声光控制电路板更加容易上手，也大大提高我们学生焊接电路的准确度。老师在上课的讲解很详细也很到位，老师所给予的资料也很详尽，使得我们学生在理解和自己动手操作的时候都更加容易和轻松。（2）缺点：本人认为本实验的设计电路没有什么明显的缺点；设计方案在进行原理图电脑设计的时候，没有给出相应的实物参考，这不利于我们学生加深对原理图的元件和现实中的元件联系到一块；焊接的注意事项应该写在黑板时刻提醒我们学生，而不是老师讲一遍而过，这很容易导致学生犯错。2.课题的核心和实用价值本课题核心是关于声光控制电路的设计和制作成电路板，电路是通过多个电阻、电容和二极管等元件构成。其作用主要是电路中的光敏电阻在感受光强度的同时通过麦克风接收声音，使得电路可以达到在光线强的时候，无论有没声音电路中的电灯都不会正常工作；而当外界的光线强度暗时，有声音就可以触发电路中的电灯正常工作的目的。本课题的核心除了明白声光控制电路的工作原理之外，还有我们懂得操作DXP2004这款软件，懂得使用这款软件设计电路，这包括绘制出原理图（包括了识别元件、连线、对元件命名等）、制作原理图元件库（包括绘制原理图元件、从元件库复制元件到原理图元件库等）、制作PCB图（包括将原理图转为PCB图、对各元件定位、布线、覆铜等）、制作PCB元件库（包括绘制PCB元件等）等。除此之外，本课题的核心还包括了基本的焊接技术，通过焊接万用板来基本掌握焊接的基本技术，再进行焊接声光控制电路板来了解焊接电路板的过程和操作方法。在焊接过程中也要求作为学生的我们队现实生活中的元件有一定能力的辨别，能够读取元件所示的数字所表示的值的大小、分清元件的正负极、辨别三极管的的类型和三极管的b、c、e极等。本课题的实用价值无需置疑。首先，我们设计焊接的声光控制电路板能够实现电灯的自动发亮、节能节电、延长电灯的寿命，这十分贴近我们的实际生活。声光控制电路不需要开关，只要能见度较低(即光线较暗）、有声音（如人的脚步声）即可触发电灯正常工作，当声音消失后一定时间电灯又会熄灭；当能见度较高（光线充足），无论多大的声音都无法触发电灯工作。我们可以将声光控制开关广泛应用在校园的道路、走廊、楼梯口等地方。声光控制开关将声音和光转化为电信号来控制电灯的工作状态，在现实生活中有着很大的实用价值；其次，基本掌握了DXP2004的操作，对于以后设计电路的原理图和讲原理图转化为PCB图有着现实的意义，对日后的电路板制作做好了基本的铺垫；最后，最有实用价值的莫过于自己亲自动手焊接电路板，自己亲手焊接一次电路板后，我基本了解制作一块电路板的基本流程（擦铜、贴电路纸、腐蚀腐蚀铜板、钻孔、安装元件、焊接、测试等），这不仅仅让我们懂得了焊接电路，也大大的提高了我们的动手能力。让我们学到一门手艺的同时也可以让我们的综合能力提高，所以说，本课题的实用价值无需多说。3.在学习DXP2004的过程中，老师扩展了不少讲义上没有的内容，但是老师讲得太快，导致老师扩展的内容往往只能在上课的时候记住，下课就很快忘记了；还有万用板的焊接太多了点。希望老师讲课可以慢点。老师在制作电路板的时候，一堆同学围着，实在很难看到老师操作。希望老师以后可以用多媒体投影仪在我们面前演示一遍，再让我们自己动手制作。也希望学校以后多开设又可以学习理论，也可以提高动手能力的课程。九、列出系统需要的元器件：9个电阻R1-R9，4个1N4007二极管D1-D4，1个1N4148二极管D5，3个电解电容C1、C4和C5，2个瓷片电容C2-C3，1个单向可控硅SCR，1个传声头MIC，1个灯泡Lamp，1个芯片4069ICD十、收获、体会：通过对本课题的学习和对电子电路板的设计与制作，我基本学会用DXP2004设计和制作原理图、原理图元件库、PCB图、PCB元件库等；我还学会我基本