即拍亮延时小夜灯解读.docx
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即拍亮延时小夜灯解读
课程设计说明书
课程设计名称:
模拟电路课程设计
课程设计题目:
即拍亮延时小夜灯
学院名称:
专业:
通信工程班级:
学号:
姓名:
评分:
教师:
2015年5月12日
模拟电路课程设计任务书
2014-2015学年第2学期第7周-9周
题目
即拍亮延时小夜灯
内容及要求
①声控;
②延时点亮小夜灯注:
可使用实验室电源。
进度安排
第1周周一至第1周周五:
查资料,完成原理图设计及仿真;第2周周一至第2周周五:
完成系统的制作、调试;第3周:
制作结果检查,撰写报告。
学生姓名:
指导时间:
第7-9周
指导地点:
综合楼中506室
任务下达
2014年4月13日
任务完成
2014年4月30日
考核方式
1.评阅□√2.答辩□3.实际操作□√4.其它□
指导教师
系(部)主任
注:
1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要
声控延时灯在日常生活中具有广泛应用,主要用于公共照明,在节能减排方面有重要的作用。
对于通信专业的大学生来说,弄清楚其中的原理对以后的学习生活具有积极作用。
在设计过程中,最初的设计方案,查找资料,选择两套方案,最后经过比较确定一套。
经过仿真,焊接,调试。
到最后成功使小灯能够声控并延时。
电路通过3V干电池供电,用电容延时,当声音信号达到一定强度时,电路传递信号使发光二极管将会亮,延时一段时间后熄灭。
关键字:
声控延时小夜灯
前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4
第一章系统设计方案选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5
1.1方案一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5
1.2方案二⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6
1.3方案比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6
第二章系统组成及工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
2.1总体设计思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
2.2电路各模块设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
2.2.1声控电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
2.2.2延时电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8
2.3参数设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8
第三章仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9
3.1仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9
第四章电路的焊接与调试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10
4.1电路的安装与焊接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10
4.2调试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10
小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11
参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12
附录一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13
附录二⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15
前言
自爱迪生发明电灯,电灯在人们日常生活中拥有广泛的应用。
可以说电灯是世界上最伟大的发明之一。
科技带给我们许多方便。
公共场所的照明设备越来越朝着人性化,智能化发展。
而声控灯则成本较低,安装方便且性能良好。
而本课题即拍亮声控延时小夜灯,在日常生活中也拥有大量应用,比如夜晚起床,比如楼梯过道的灯。
现在基本上每栋楼都有声控延时灯,一是因为声控可以随需要开启,节约用电。
二是声控灯方便使用。
拟采用方案如下:
①当周围环境有一定强度声音信号时,声波被压电陶瓷片接收,并转换成微弱的电信号,再利用三极管的开关特性和555定时器的延时,控制小灯点亮和熄灭。
②当周围环境有一定强度声音信号时,咪头MIC接收到音频信号后,通过电容耦合给三极管基极,再利用三极管的开关特性控制小灯的亮灭,由于电容充放电需要一个过程,所以小灯会延时一段时间。
第一章系统设计方案选择
1.1方案一
图1-1方案一原理图
声控延时小灯”电路。
延时小夜灯的电路如图1-1所示,它实际上是压电陶瓷片B与晶体三极管VT1,电阻R1,和电阻R2等组成了声控脉冲触发电路,时基集成电路IC与电阻R3,电容器C等组成了典型单稳态延时电路,晶体三极管VT2,VT3和电阻R4,R5等组成了小电珠H的功率驱动放大电路。
整个电路的电源由干电池GB提供。
平时,由于晶体三极管VT1的偏流电阻R1取值较大,所以VT1趋于截止状态,其集电极输出电压高于1/2VDD=1.5V,与之相连的时基集成电路IC的低电位触发端2脚处于高电平,单稳态电路处于稳态。
电容器C两端通过IC的7,1脚被IC内部导通的三极管短路,IC的3脚输出低电平,VT2,VT3均无偏流而截止,发光二极管不发光。
当在有效距离范围内拍一下手掌时,突发的声波被压电陶瓷片B接收,并转换成微弱的电信号,该信号的正半周经VT1放大后,从其集电极输出负脉冲,时基集成电路IC的2脚获得瞬间低于1/2VDD=1.5V的低电平触发信号,使IC组成的单稳态电路受触发进入暂稳态(即延时状态),IC的3脚输出高电平,VT2获得适合的偏流而导通,VT3进入完全饱和导通状态,小电珠通电发出亮光,随着IC的3脚变成高电平,IC内部导通的三极管截止,解除对电容器C的短路,电池GB通过电阻R3向电容器C开始充电,当C两端的充电电压(即IC的高电位触发端6脚电位)达到VDD=3V时,单稳态电路翻转恢复稳态,IC内部三极管重新导通,
C通过IC的7,1脚放电并被再次短路,IC的3脚重新输出低电平,导通到VT2,VT3失去偏流而截止,H断电自动熄灭。
电路中,发光二极管H每次延时点亮的时间长短,取决于单稳态电路中电阻器R3,电容器C的时间常数,具体可以通过公式:
T=1.1R3C来估算。
选择R3和C的值,H延时点亮的时间约为1min。
在晶体三极管VT1电流放大系数β,R1电阻值确定的情况下,通过改变R2的电阻值,可调整静态时IC的2脚电位高低,也就是说,通过适当调整R2的电阻值,可以控制声控灵敏度。
1.2
方案二
图1-2方案二原理图
R1为话筒MIC的偏置电阻,R2、R3使Q1处于临界截止状态,当话筒MIC接收到音频信号后,通过C1耦合给Q1基极,在音频信号的正半周加深Q1的导通,Q1导通,同时把Q2的基极电位拉低,Q2截止,对电路没有多大影响;在音频信号的负半周使Q1反偏压截止,Q2导通,Q3也导通,发光二极管点亮。
由于电容C1充放电需要一个过程,所以发光二极管点亮后会延时一段时间。
调整C1
的大小可以改变点亮后延时熄灭的时间,容量小延时时间短,容量大,延时时间长,可以在1微法到几百微法选取。
改变R2阻值的大小可以改变Q1临界截止度,也就是改变灵敏度,阻值大,灵敏度高,反之则低。
1.3方案比较
比较方案一和方案二,方案一优点是延时电路时间稳定可调。
缺点是电路焊接较复杂,且学校缺少必需的压电陶瓷片FT-27。
方案二优点是焊接简单,所需元器件较少且学校库房都有,缺点是不能准确控制延时时间。
最终选择方案二。
第二章系统组成及工作原理
2.1总体设计思路
声控延时灯又咪头讲声信号转化为电信号传入电路。
通过电容充放电时间达到延时效果。
当电容放电完毕后二极管熄灭。
电源由两节1.5V干电池供电。
总体方框图如下:
电容充电耦合
三极管导通
咪头接收音频
电容放电延时
图2-1总方框图
2.2电路各模块设计
2.2.1声控电路
声控电路为声音信号采集电路,利用咪头将声音信号转化为电信号输入电路中。
R1为咪头MIC的偏置电阻。
图2-1声控电路
2.2.2
延时电路
音频信号的负半周使Q1反偏压截止,Q2导通,Q3也导通,发光二极管点亮。
通过电容的充放电特性是发光二极管延时。
R2阻值的大小决定Q1临界截止度,阻值大,灵敏度高。
阻值越小,灵敏度越低。
电容C1则控制小灯泡延时时间。
电容越大,延时时间越长。
图2-2延时电路
2.3参数设置
声音通过咪头MIC进去电路。
R1位MIC偏置电阻,根据查资料得R1为2K左右时,能使MIC放大信号最大化。
三极管选用9014NPN小功率三极管,要求电流放大系数β>200。
R2,R3控制Q1三极管导通。
R4,R5控制Q2,Q3反偏和导通。
发光二极管正向电压为1.6V~2.1V,正向电流为20mA.电压选用两节干电池串联3V.
3.1仿真
第三章仿真
图3-1仿真实验图
由于咪头MIC为声信号转换为电信号,在仿真软件Multisim中没有该元器件。
所以使用交流电压源输出1mV与1μF电容串联替代。
9014采用2N2222ANPN三极管替代。
将各元器件在仿真软件中找到并连线。
仿真结果显示发光二极管受声控且延时。
结果为下图。
图3-2仿真实验结果图
-9-
第四章电路的焊接与调试
4.1电路的安装与焊接
①现在电路板上按照原理图放上元件并根据位置大小适当调整。
②焊接时先将元件固定在电路板上,再进行元件之间的焊接。
③把元件焊接完整。
注意烙铁焊接时间接触不易过长。
时间过长容易因为温度过高损坏元件。
④注意不虚焊,使用锡丝拖锡完成焊接。
若软件间阻挡不能拖锡,使用导线完成连接。
4.2调试电路焊接完成后,将电池接入电路。
发现发光二极管不亮。
使用万用表检查,最终发现为R2电阻拿错了,使用了一个200的电阻。
经过改正焊接后。
小灯泡延时时间太短。
将47μF电容换成470F电容后,延时十五秒。
-10-
小结
经过正确的焊接,调试。
最终成功制作出声控延迟小夜灯。
拍手即亮,延时十五秒左右后熄灭,再拍手再亮。
通过本次课程设计,通过合作设计电路,增加了将书本知识运用到实践中的能力,增加了对学习的热情。
同时也学习了对仿真软件Multisim的运用。
经过3周紧张的时间。
最终成功将延时小夜灯制作成功。
当然还有各种不足。
设计要求中只有声控延时。
如果改进可以增加光控效果。
现在人们使用的都是含有光控设置的,节能减耗。
-11-
参考文献
2010
1】邱关源,《电路(第5版)》【M】高等教育出版社,20062】华成英,《模拟电子技术基本教程》【M】清华大学出版社3】郝红安,《555集成电路使用大全》【M】上海科学普及出版社4】杨欣等,《电子设计从零开始(第2版)》【M】清华大学出版社,5】贾达,《数字电子技术基础》【M】北京化学工业出版社,20016】陶希平,《模拟电子技术基础》【M】北京化学工业出版社,20017】郑应光,《模拟电子线路》【M】东南大学出版社,2004
-12-
附录
附录一
实物图
-13-
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e -14- 附录二元器件列表 元件名称 型号 数量 电阻 10M 1 电阻 30K 1 电阻 1M 3 电阻 10K 1 电阻 360 1 电阻 220 1 电阻 100K 1 电阻 2K 3 电容 47μ 1 电容 470μ 1 三极管 9014 5 三极管 9012 1 咪头 MIC 2 -15-
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