課程設(shè)計--- 步腳聲控制照明燈

1、<p><b>　　河池學(xué)院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　課題名稱 步腳聲控制照明燈</p><p>　　專業(yè)名稱 電子信息工程</p><p>　　學(xué)生班級 09電信（1）班</p><p>　

2、　學(xué)生姓名 羅蒙友</p><p>　　學(xué)生學(xué)號 2009105312</p><p>　　指導(dǎo)老師 鄒琦萍老師</p><p><b>　　腳步聲控制照明燈</b></p><p>　　要求：1.白天光線較強(qiáng)，照明燈不會點亮；</p><p>　　2.晚上有腳步聲照明燈被點亮，

3、腳步聲小的時候燈亮，延時十秒再自動熄滅；</p><p>　　3.元件：功率集成電路加分立元件;</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章．設(shè)計背景1</p><p>　　1.1課題背景1</p><p>　　1.2課題研究的目的和意義1</p>

4、<p>　　1.2.1研究目的：1</p><p>　　1.2.2研究意義：1</p><p>　　1.3國內(nèi)外概況2</p><p>　　第二章．設(shè)計方案3</p><p>　　2.1方案提供3</p><p>　　2.1.1方案13</p><p>　　2

5、.1.2方案24</p><p>　　2.2方案選擇4</p><p>　　第三章．電路的原理和組成5</p><p>　　3.1電路的原理5</p><p>　　3.1.1電路原理框圖5</p><p>　　3.1.2電路原理圖5</p><p>　　3.1.3電路的

6、原理5</p><p>　　3.2電路的組成6</p><p>　　3.2.1聲音放大電路6</p><p>　　3.2.2光敏電阻控制電路7</p><p>　　3.2.3延時電路7</p><p>　　3.2.4交流開關(guān)和限流電路8</p><p>　　第四章．實驗結(jié)果

7、8</p><p><b>　　第五章．結(jié)束語9</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn) 9</b></p><p><b>　　設(shè)計背景</b></p><p><b>　　課題背景</b></p><p>　　隨著電

8、子技術(shù)的發(fā)展，尤其是數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)燈的自動發(fā)亮、節(jié)能節(jié)電、延長燈的壽命變得越來越重要，而且貼近我們的實際生活。聲光控電路已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，它不需要開關(guān)，當(dāng)有人經(jīng)過時會自動的亮；廣泛應(yīng)用于走廊、樓道、招待所等公共場所，給人們的生活帶來極大的方便。因此，得到了廣泛的應(yīng)用。聲光控電路是聲音和光控制電路工作的電子開關(guān)。它將聲音（如擊掌聲）和光轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)放大、整形，輸出一個開關(guān)信號去控制各種電器的工作

9、，在自動控制工業(yè)電器和家用電器方面有著廣泛的用途。由于，本電路廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中，所以，有很大的重要作用。隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，照明燈的需求也在不斷的增大，人類有意識地采用各種方法改進(jìn)它。照明，不僅改變了人們“日出而作，日落而息”的生活方式，也豐富了我們的精神世界。</p><p>　　課題研究的目的和意義</p><p><b>　　研究目的：</b>&l

10、t;/p><p>　　通過這次的課題研究，我希望在理清它的發(fā)展脈絡(luò)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解它的發(fā)明原理，將平時所學(xué)習(xí)的知識運用到實驗探索上，這對提高我的動手能力、創(chuàng)新意識及鍛煉思維活動無疑是一個莫大的幫助。同時我也希望這次的設(shè)計能讓同學(xué)們進(jìn)一步地了解照明燈，而不是僅局限于課本知識以內(nèi)。從小的突破點入手，掌握又一項科技知識，從而實現(xiàn)課堂外的又一次提高,為現(xiàn)代教育科學(xué)盡一份力量！</p><p>&l

11、t;b>　　研究意義：</b></p><p>　　用聲光控延時開關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開關(guān)，只有在天黑以后，當(dāng)有人走過樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時，樓道燈才會自動點亮，提供照明。當(dāng)人們進(jìn)入家門或走出公寓，樓道燈延時幾秒鐘后會自動熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。聲光控延時開關(guān)不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場所，它具有體積小、外形

12、美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點，適合于各種樓房走廊的照明設(shè)備。 降低能耗、節(jié)約能源、注重環(huán)保是當(dāng)今世界的主潮流，高能耗且會加劇溫室效應(yīng)的白熾燈越來越不受歡迎。繼公布“歐盟后年封殺白熾燈”的時間表后，世界各地陸續(xù)拋棄白熾燈已成定局，環(huán)保型節(jié)能熒光燈是白熾燈的替代者。</p><p>　　節(jié)能熒光燈VS白熾燈，勝券在握已無懸念，但樓道照明卻限制了熒光燈的使用，因為樓道照明是非持續(xù)性的，有人經(jīng)過才需要光亮，而不斷的開關(guān)

13、通斷會影響熒光燈的使用壽命，所以聲光控白熾燈在樓道照明領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。</p><p><b>　　國內(nèi)外概況</b></p><p>　　由于近年來我國的照明器材行業(yè)的迅速崛起，中國已經(jīng)成為電光源產(chǎn)品的主要輸出國之一。照明器材行業(yè)屬一般性競爭行業(yè)，是我國輕工業(yè)對外開放較早的行業(yè)之一。WTO后，國際上一些知名品牌大企業(yè)相繼進(jìn)入國內(nèi)產(chǎn)銷領(lǐng)域，使得國內(nèi)競爭國際化。努力增

14、加節(jié)能光源和不同檔次、花樣、不同用途的照明器具的開發(fā)，加快綠色、節(jié)能光源產(chǎn)品的開發(fā)推廣和應(yīng)用是我國目前照明器材行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點。我國照明器材行業(yè)將面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，而由此帶來的巨大商業(yè)利益也成為一些企業(yè)矚目的焦點。</p><p>　　隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，發(fā)達(dá)國家產(chǎn)業(yè)調(diào)整的步伐進(jìn)一步加快，一般照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)大量向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，而中國又是一個比較適合的國家，一是中國具備生產(chǎn)這些產(chǎn)品的條件，二是勞動力

15、成本比較低，從而使中國逐步成為照明電器產(chǎn)品出口大國。 展望未來的國內(nèi)市場，需求仍會呈逐年增長趨勢，以上強(qiáng)力因素都預(yù)示著我國照明市場仍有很大的潛力可挖?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面：機(jī)場、鐵路、港口、城市軌道交通等訊速發(fā)展，每一項工程均需要照明。城市亮化工程方面：城市廣場、綠地、道路、建筑物泛光照明，已從大城市發(fā)展到中小城市。</p><p>　　根據(jù)國內(nèi)外市場需求預(yù)測，我國照明電器行業(yè)的高速增長期還將繼續(xù)，對未來的預(yù)測如何更

16、加科學(xué)化是我們面臨的問題。進(jìn)一步提高照明產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次進(jìn)一步提高照明產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，這既是當(dāng)前擺在我們面前的課題，同時也是全行業(yè)共同努力的長期目標(biāo)。就國內(nèi)市場需求而言，人們生活水平逐步提高，對生存環(huán)境質(zhì)量的要求也越來越高，對照明電器產(chǎn)品提出更高的要求。新的建筑照明標(biāo)準(zhǔn)已完成制訂工作，即將批準(zhǔn)執(zhí)行，新標(biāo)準(zhǔn)基本與國際接軌，對不同場合的照明提高了要求，也需要我們生產(chǎn)企業(yè)適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求，為各類照明場所提供相應(yīng)的產(chǎn)品。</p>

17、<p><b>　　設(shè)計方案</b></p><p><b>　　方案提供</b></p><p><b>　　方案1</b></p><p>　　方案1利用集成電路CD4011和單向可控硅來控制電路，電路如下圖所示。</p><p><b>　　圖2-1

18、</b></p><p><b>　　方案2</b></p><p>　　方案2利用分立元件三極管和可控硅來控制電路，主要是控制三極管的導(dǎo)通與截止來改變電路，電路如下圖所示。</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p><b>　　方案選擇</b>

19、</p><p>　　方案1用到集成電路CD4011，集成電路工作穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，電路靈敏度搞，可行性高，而方案2采用分立元件三極管，三極管穩(wěn)定工作點不易找到，導(dǎo)致電路靈敏度不高，再者自己對數(shù)字電路比較熟悉，所以我采用方案1的原理來完成我的課程設(shè)計。</p><p><b>　　電路的原理和組成</b></p><p><b>　

20、　電路的原理</b></p><p><b>　　電路原理框圖</b></p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　電路原理圖</b></p><p>　　本電路主要由駐極體傳聲器、光敏電阻、與非門集成電路CD4011、晶體二極管、三極

21、管、單向晶閘管等元器件組成，電原理電路下圖所示。</p><p><b>　　圖3-2</b></p><p><b>　　電路的原理</b></p><p>　　在電路原理圖中集成電路IC的門A和門B接成“與”輸入，用以鑒別輸入動態(tài)。按邏輯功能只有當(dāng)門A的兩輸入端都呈高電平時，門B的輸出端為高電平，再經(jīng)門C門D兩級反相后

22、觸發(fā)晶閘管VS導(dǎo)通、接通燈路。白天因光敏電阻RG受光線照射電阻變小，IC的1腳呈低電位、IC的輸出端為低電平，VS阻斷、燈路關(guān)閉，這時無論有多大聲響都不會亮燈。到夜晚RG的電阻隨環(huán)境光線減弱而增大，腳1變成高電位，當(dāng)有人走動的腳步聲傳到傳聲器BM時，聲波轉(zhuǎn)換成電信號經(jīng)三極管VT放大，使腳2電位也由低變高，門B輸出高電平，通過二極管VDl向C2迅速充電到閾值電壓，門D輸出高電平，VS導(dǎo)通、燈亮。人過聲息，門B輸出電平變低，由C2電壓維持門

23、C輸入高電平、門D輸出狀態(tài)不變、燈不熄。這時由VDl隔離C2經(jīng)R5緩慢放電，約10秒后，電壓降到關(guān)門電壓值時，門C、門D翻轉(zhuǎn)、VS截止、燈自動熄滅。</p><p>　　二極管D1~D4將串接燈泡的220V交流市電經(jīng)橋式整流與晶閘管VS形成回路，同時由R7限流穩(wěn)壓，向CD4011等部分的電路提供約7V直流電壓和0.7mA的工作電流。</p><p><b>　　電路的組成<

24、/b></p><p><b>　　聲音放大電路</b></p><p>　　當(dāng)MIC檢測到聲音信號后，其會轉(zhuǎn)換成電信號，考慮到后面步驟需此信號控制電子開關(guān)，所以必須加放大器放大該信號。為了獲得較高的靈敏度，VT1 的β值選用大于100。話筒MIC也選用靈敏度高的。R3不宜過小，否則電路容易產(chǎn)生間歇振蕩。部分電路如下所示：</p><p>

25、;<b>　　圖3-3</b></p><p><b>　　光敏電阻控制電路</b></p><p>　　核心元件為光敏電阻，其通過對光線變化程度自動改變阻值從而改變電壓信號的大小，部分電路如下所示。</p><p><b>　　圖3-4</b></p><p><b&g

26、t;　　延時電路</b></p><p>　　由于需要的燈泡持續(xù)點亮?xí)r間并不是很長，大概10幾秒左右，所以考慮用一個電容和一個電阻構(gòu)成延時電路來延時電燈的點亮?xí)r間即可。如需要改變電路的延時時間，只需改變電阻和電容的參數(shù)大小即可，部分電路如下。</p><p><b>　　圖3-5</b></p><p><b>　　交流開

27、關(guān)和限流電路</b></p><p>　　交流開關(guān)由整流橋和單向可控硅組成，通過控制可控硅的導(dǎo)通與截止來點亮和熄滅電燈。圖中R9是一個限流電阻，目地是給集成電路CD4011提供適合的工作電流，保證芯片不因為電流過大而燒壞，部分電路如下。 </p><p><b>　　圖3-6</b></p><p><b>　　實驗結(jié)果&

28、lt;/b></p><p>　　白天光照在光敏電阻上，光敏電阻處在低阻態(tài)，對于與門電路來說，只有兩個都為高電平時，輸出才為高電平，由于光敏電阻處在低阻態(tài)，即為低電平，所以無論聲音有多大，也不能控制電燈的工作狀態(tài)。當(dāng)晚上光線較暗時，光敏電阻處在高阻態(tài)，即為高電平，當(dāng)檢測到聲音信號時，聲音信號通過放大，此時變?yōu)楦唠娖?，兩個信號都為高電平，使與門電路輸出為高電平，從而控制電燈的工作狀態(tài)，經(jīng)過內(nèi)部設(shè)定的延時時間后

29、，電燈自動熄滅。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　時間總是過得很快，經(jīng)過幾天課程設(shè)計的學(xué)習(xí)，我已經(jīng)把自己的課程設(shè)計題目做出來了——腳步聲控制照明電路。此時的心情是無法用語言表達(dá)的。我在網(wǎng)上搜索了一下課程設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容，也到學(xué)校圖書館借相關(guān)書籍，經(jīng)過不斷比較和討論，最終定下來聲光控延時照明燈的電路原理圖。</p><p

30、>　　在每次的課程設(shè)計中，遇到問題，最好的解決辦法就是查閱相關(guān)資料尋找答案。如果找不到額話，就向老師和其他同學(xué)請教。因為我知道“三人行，必有我?guī)煛?，每個人對知識的掌握情況不一樣，一個人不可能做到處處都懂。如果能集合多個人的思想，復(fù)雜的事情就會變得很簡單。這一點我深有體會。盡管現(xiàn)在只是初步學(xué)會了聲光控延時照明等電路的設(shè)計，但學(xué)習(xí)的這段日子確實令我收益匪淺，不僅因為它發(fā)生在特別的時間，更重要的是我又多掌握了一門新的技術(shù)，在付出的過程中

31、我已經(jīng)收獲了很多的知識和快樂！</p><p>　　以前對知識的了解僅限于理論知識，而且是有的能夠理會，有的只是停留在似懂非懂的狀態(tài)。對于器件就不知道有什么用途，也就更加難以理解。但這經(jīng)過課程設(shè)計之后，我對電子技術(shù)有了更深的理解，知道了自己的不足，同時也明白了所學(xué)知識的重要性，培養(yǎng)了自己對課程設(shè)計學(xué)習(xí)的興趣。</p><p>　　這次課程設(shè)計讓我學(xué)到了很多東西，不僅鞏固了先前學(xué)的模擬電子和

32、數(shù)字電字技術(shù)的理論知識，而且也培養(yǎng)了我的動手能力，更令我的創(chuàng)造性思維得到拓展。希望今后類似這樣課程設(shè)計、類似這樣的鍛煉機(jī)會能更多些！</p><p>　　最后，我能順利完成這次課程設(shè)計，不僅要感激老師平時的教導(dǎo)，尤要感謝指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)，還要感謝幫過我的同學(xué)，是你們的幫助才使我的課程設(shè)計能按時完成！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>

33、<p>　　[1] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).第五版.北京. 高等教育出版社.2006-5</p><p>　　[2] 童詩白 華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).第四版.北京.高等教育出版社2006-5</p><p>　　[3] 何希才. 常用電子電路應(yīng)用365.北京: 電子工業(yè)出版社, 2006</p><p>　　[4] 呂思忠，施齊云. 數(shù)字電路實驗與課程