模拟电子技术课程设计 声控走廊灯开关设计

模拟电子技术课程设计ADDINCNKISM.UserStyle模拟电子技术课程设计题目：声控走廊灯开关设计目录TOC\o"3-3"\h\z\u\t"标题1,2,标题2,3,标题,1"第1章绪论 第1章绪论1.1项目背景当今社会的主潮流是:降低能耗，节约能源，注重环保。声光控开关体积小，外形美观，反应灵敏，制作容易，是公共场合照明开关的理想选择，被誉为:“长明灯的克星”。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灯泡点亮长明的现象，故使灯泡寿命短，浪费电量，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，墙壁开关的损坏率很高，既增大了维修量、浪费了资金，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、安装方便的声光双控白炽灯节能自动开关显得相当有必要。

随着科技时代的发展，电灯的类型，种类以及对电灯的控制也是千变万化，而随着科技发展的同时带来的是能源的过度开采，所以应该制定相应的节能措施[1]，例如：走廊声控灯。本文所要做的，便是用软件模拟整个光控路灯的实现过程，仿真成功后制作真实电路。1.2项目意义通过声音和光的强弱来控制灯的亮暗变化。在光线充足时，发出多大的声音声控灯都不亮，在光线不足时，只要声音达到一定程度它就发出了亮光。这是由于声控灯是先通过光的强弱进行控制，当光的强度达到标准时就通过声音来控制。其原理是利用了声学，光学和电子学的原理即用声音传感器将声音信号转换成电信号从而推动触发器触发使电路导通工作[3]。声控灯，它将声音和光转化为电信号，经放大，整形，输出一个过程，从而达到有声则亮，无声则灭的结果，既避免了频繁开关或其他人为因素，也避免了某些安全隐患，所以说研究制作一种电路新颖，安全用电，安装方便的声控灯很有必要。其中用到了光敏电阻，二极管，三极管,单片机[4]等电路元件组成放大电路，从而达到延时控制的目的。降低能耗，节约能源，注重环保1.3项目目的电子技术是指以电子形式传递信息或者完成载体转换的信息技术，其中包括电子和电磁、光学和数据以及磁性等相关方面的技术[5]。若在光控电路的基础上添加一个声控电路，使得照明电路在无光线的时候，只受声音的控制，当有脚步声或其它较强声响的时候，照明电路自动工作。当声音消失的时候，照明灯自动熄灭，这就需要在光控电路和声控电路联合工作的条件下添加一个延时电路，使照明灯点亮后，延时一定时间后自动熄灭。声控灯的制作目的是通过声控灯的制作，提高学习电路知识的兴趣，掌握自己制作印制电路板的方法，锻炼实际动手操作能力。第2章系统方案设计2.1  设计思路 随着建筑电气的发展,国民生活质量的提高,其建筑电气设计也越来越和国际建筑接轨,其中不乏大量国外电气产品开始逐渐进入中国的百姓家庭中[6]。声控走廊灯是把声音信号（如脚步声）通过传感器转化成电信号，用电信号来驱动电灯泡。   声控走廊灯具有的特点：  (1)稳定性好，及时的为人们提供照明。  (2)作用时间合理，人进楼道口时亮，人尽可能离开时熄灭，不要人在中途时就熄灭。  (3)节能性好，声控走廊灯需很少的电就能工作很长时间。2.2  设计要求 （1）办公楼或居民楼应用的声控开关；（2）白天光线充足时，灯不亮；（3）晚上光线暗，如无人声，灯不亮；若有人声，则亮。2.3系统框图传感器话筒传感器话筒放大电路T触发器驱动电路电灯控制图2-1原理图

第3章电器元件3.1  光敏电阻 光敏电阻[7]的主要参数有亮电阻，暗电阻，光电特性，光谱特性，频率特性，温度特性。光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。他在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应，因此，光敏电阻又被称为光导管。光敏电阻是用硫化镉或硒化镉等半导体材料制成的特殊电阻器，其工作原理是基于内光电效应[8]。光照愈强，阻值就愈低，随着光照强度的升高，电阻值迅速降低，亮电阻值可小至1KΩ以下。光敏电阻对光线十分敏感，其在无光照时，呈高阻状态，暗电阻一般可达1.5MΩ。光敏电阻的特殊性能，随着科技的发展将得到极其广泛应用。3.2  二极管 半导体是心中具有特殊性质的物质，它不像导体一样能够完全导电，又不像绝缘体那样不能导电，它介于两者之间，所以称为半导体[9]。半导体最重要的两种元素是硅和锗。二极管[10]最明显的性质就是它的单向导电特性，就是说电流只能从一边过去，而不能从另一边过来。光电二极管的检测[11]：光电二极管是一种能把光线强弱变化转变成电信号的半导体器件。光电二极管的顶端有一个能射入光线的窗口，在光的激发下，光电二极管的管芯产生大批光生载流子，管子的反向电流大大增加，使内阻减小，是典型的光电导器件。光电二极管可以用万用表测量。将万用表置于R*1千欧挡，红、黑表笔随意接光电二极管的两个脚，此时是测反向电阻，万用表表头指针偏转应很小，般读数应在200千欧以上(注意测量时窗口不要对着光代接着用手电筒的光去照射光电极管顶端的窗口(用自然光也可以)，着时表指针偏转，应加大，光线越强，光电极管的反向电阻应越小，甚至仅为几欧姆。关掉手电光，指针所指读数应立即恢复到原来的阻值。这样说明被测二极管的质量是良好的。如果正相电阻很大，超过15千欧以上，或反向电阻很小(窗口不受光照时)或受光照后阻值不变，移去光照后阻值不恢复到原来的高阻，都说明被测光电二极管已坏。3.3三极管半导体三极管也称为晶体三极管[12]，可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极(用字母b表示)。其他的两个电极成为集电极(用字母.表示)和发射极(用字母e表示)。由于不同的组合方式，形成了一种是NPN型的三极管,另一种是PNP型的三极管。(1)晶体三极管得结构和类型三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。(2)三极管得封装形式和管脚识别常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式具有一定的规律，对于中小功率塑料三极管使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，则从左到右依次为ebc.(3)晶体三极管得电流放大作用晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将△le/ATb的比值称为品体三极管的电流放大倍数，用符号“B"表示。电流放大倍数对于某一只三极管米说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。3.4  选频电路 选频电路是利用电路相频特性与相幅特性的原理工作的,当输入信号的某个频率与选频网络的固有频率相同时,它的输出信号的相位与输入信号相位相同,而且幅值最大.而选频网络对其它的频率的信号的阻抗都比固有的频率大,所以衰减的都比较利害,最后只有输出幅值最大的那个信号能顺利的通过选频电路。3.5  放大电路 放大电路是利用具有放大特性的电子元件，如晶体三极管，三极管加上工作电压后，输入端的微小电流变化可以引起输出端较大电流的变化，输出端的变化要比输入端的变化大几倍到几百倍，这就是放大电路的基本原理。第4章仿真图4.1仿真图4.2元器件清单表4.2元器件清单序号名称型号规格位号数量1集成块CD401112电容话筒BM13二极管1N4148VD514电解电容100ufC115贴片电容104C216发光二极管24V/15WL17光敏电阻GL5626DRG18电阻5.2KR119电阻15KR2110电阻33KR3111电阻270KR4112电阻1MR6113电阻470R7114电阻10KR5115二极管1N4148VD6116晶闸管BT151VT2117三极管9014VT1118滑动变阻器0-100KRP1119滑动变阻器0-1MRP2120滑动变阻器0-22KRP3121电源插座24VAC122电解电容10uFC3123桥式整流1N4001BG1124稳压管6.2VVS1第5章调试及结果分析5.1电解电容的检测将万用表置于适当的量程，将其两表笔短接后调零，黑表笔接电解电容的正极，红表笔接其负极，看电解电容器能否正常充放电，从而判别电容能否正常使用。5.2光敏电阻的检测由于光敏电阻的阻值是随光照的强弱而发生变化的，并且它与普通电阻一样没有正负极性，所以可以用万用表RX10K挡测量光敏电阻的阻值，通过其变化情况来判断其性能的好坏，具体方法如下:①将万用表指针量于RXI0K挡。②用鳄鱼夹代替表笔分别夹住光敏电阻的两根引线。③用一只手反复遮住光敏电阻的受光面，然后移开。④观察万用表指针在光敏电阻的受光面被遮前后的变化情况，若指针偏转明显，说明光敏电阻性能良好，若指针偏转不明显，说明光敏电阻性能较差，若指针不偏转，则说明光敏电阻已经失效。5.3电容话简的检测将万用表拨至RX1挡,把黑表笔接在漏极D接点上，红表笔接在接地上，发出声音信号，同时观察万用表指针的变化情况，若指针无变化。则话筒失效，若指针出现摆动，则话简正常。5.4晶闸管的检测①在晶闸管的阳极和阴极之间加反向电压，这时不管门极加不加正向电压，灯泡都不亮，说晶闸管具有反向阻断特性。②门极开关断开，虽然晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压，但灯泡不亮，表明正向阻断作用。③在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，门极和阴极间也加正向电压，这时灯泡发亮，表明晶闸管导通，晶闸管导通后，从阴极到阳极K的管压只有1V左右。④晶闸管导通以后，去掉门极电压，灯泡仍然发亮，表明晶闸管继续导通，说明晶闸管一-旦导通后，门极就失去控制作用。5.5集成块的检测输入四个与非门1,2管脚输入3管脚输入5,6管脚输入4管脚输入8,9管脚输入10管脚输入12,13管脚输入11管脚输入7号管脚接地14管脚输入检测方法：在集成块未焊入电路时，用万用表测量个引脚之间的正反向电阻值，并和完好的集成块进行比较。在集成块焊入电路后，用万用欧姆挡直接在线路板上测量集成块个引脚和外围元件的正反向直流电阻值，并与正常数据相比较，来发现和确定故障5.7调试在电路板完成后，对其进行功能测试步骤如下:①断开光能电阻电容CI与非门IC(a)的2脚为高电平，1脚为低电平，3脚输出为高电平，经与非门逻辑电平交换后，11脚输出为低电平，晶闸管9端不被触发灯②断开三极管VT的集电极成发射极，同时断开光敏电阻，与非门JC(a)1、2脚为高电平，3脚输出为低电平，经JC(b)、IC(d)逻辑电平交换后，JC11脚输出高电平，晶闸管q端被触发，灯点亮，说明逻辑电路正常工作。③断开光敏电阻接通电源这时灯不亮，击掌触发声控电路，灯亮，经过一段时间延时后，灯灭，说明声控电路和延时部分工作正常。④最后检查光控电路，电路全部复位，接通电源，灯不亮，用深色物品将光敏电阻遮住，击掌触发声控电路，灯亮，说明光控正常，至此电路调试完毕。结论本次的声光控节能灯的设计与制作到此已算圆满完成，本次的课题设计设计功耗时一周，在设计过程中认真、耐心的排除各种疑难。查阅资料请教老师和同学尽自己最大的努力把设计做到最好。设计初期是先进行资料查找，确定工作方案，查阅了大量书籍，借鉴了其他的设计。以及指导老师提供的各种资料，最终确定了整体电路的原理。（1）绘制电路图选择元器件，我们在原有的声光控电路的基础上加以改进，将原有的延时部分改为RC,并联充放电延时电路。（2）开关采用晶闸管，驱动器间采用可控集成电路，使改进后的电路具有使用节能、长寿、安装方便、可靠性强等特性。

参考文献[1]景国秀.住宅小区建筑电气与智能化控制系统的设计[D].南昌：南昌大学,2013.[2]李万臣，模拟电子技术基础实验与课程设计[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2010.[3]黄继昌.实验单元电路及其应用[M].北京：人民邮电出版社，2008.[4]程国钢,陈跃琴,崔荔蒙.51单片机典型模块开发查询手册[M].北京:电子工业出版社,2012.[5]汪涛.电子技术在电气控制中的应用要点[J].市场周刊·理论版，2017(25):225.[6]李宗强.住宅小区的建筑电气设计及其节能措施分析[J].住宅与房地产,201