聲光控制樓道開關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………..2</p><p>　　引言………………………………………………………………..2</p><p>　　第1章 設(shè)計(jì)流程 ………………………………………………………………..3</p><p>　　第

2、2章 電源模塊 ………………………………………………………………..5</p><p>　　2.1 電源電路的設(shè)計(jì) ……………………………………………………….5</p><p>　　2.1 電源電路的工作原理及相關(guān)參數(shù)的分析……………………………...5</p><p>　　2.3 電源電路的其他設(shè)計(jì)…………………………………………………...7</

3、p><p>　　第3章 信號收集模塊…………………………………………………………..9</p><p>　　3.1 光信號收集電路………………………………………………………...9</p><p>　　3.1.1 光信號電路的設(shè)計(jì)……………………………………………………9</p><p>　　3.1.2 光信號電路的工作原理相關(guān)參數(shù)的分析

4、…………………………...10</p><p>　　3.2 聲音信號收集電路.…………………………………………………….10</p><p>　　第4章 信號處理模塊………………………………………………………….12</p><p>　　4.1 芯片TC4081BP的介紹………………………………………………..12</p><p>　　

5、4.2 芯片TC4081BP的工作原理…………………………………………..12.</p><p>　　第5章 延時(shí)模塊………………………………………………………………...14</p><p>　　5.1 延時(shí)電路的設(shè)計(jì)……………………………………………………….14</p><p>　　5.2 延時(shí)電路的工作原理………………………………………………….14

6、</p><p>　　5.3 RC電路的放電過程…………………………………………………….15</p><p>　　5.4 RC電路的時(shí)間常數(shù)……………………………………………………15</p><p>　　5.5 延時(shí)時(shí)間的可優(yōu)化性……………..........................................................1

7、6</p><p>　　第6章 被控制模塊……………………………………………………………...17</p><p>　　6.1 被控制電路的設(shè)計(jì)………………………………………………….….17</p><p>　　6.2 被控制電路相關(guān)參數(shù)的分析…………………………………………..18</p><p>　　總結(jié)…………………………………

8、……………………………………………...22</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………..….22</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………...24</p><p>　　附錄……………………………………………………………………………...…25</p><p&

9、gt;<b>　　摘要</b></p><p>　　在街道、公路等公共場所，為了節(jié)約路燈所損耗的電能，我選擇了聲光控制的路燈照明電路的設(shè)計(jì)，它是一種新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用壽命長的聲光雙控的路燈電路。 在本設(shè)計(jì)中我用發(fā)光二極管代替了路燈，本設(shè)計(jì)介紹了聲光控路燈控制器的組成、性能，適用范圍及工作原理，給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇，節(jié)電效果十分明顯，同時(shí)也大大減少了維修

10、量、節(jié)約了資金，使用效果良好。白天光照好，不過路者發(fā)出多大聲音，都不會是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的傳聲器MIC只要檢測到有聲響，就會自動亮為行人照明，節(jié)能節(jié)點(diǎn)。 在如今世界能源日漸減少的今天，本電路達(dá)到了節(jié)能的效果，這是非常有意義的。</p><p>　　關(guān)鍵詞：聲光雙控，延時(shí)，節(jié)電，開光</p><p><b>　　abstract</b></p>

11、;<p>　　In the streets, roads and other public places, in order to save the street lamp of the loss of power, I chose the sound and light the lamps of the lighting control circuit design, it is a kind of novel, saf

12、ety section, simple structure, easy installation, service life long sound and light the lamps of the double control circuit.</p><p>　　In this design I use leds instead of the street lamp, introduced the desi

13、gn of electric lamp controller of sound, performance, application and working principle, given all of the circuit principle diagram and components parameter selection, power saving effect is obvious, at the same time gre

14、atly reduce the maintenance quantity, saving money, use effect is good. Light during the day, but the way how a voice, is ever shine light bulb. Dark night light, circuit microphones MIC as long as testing t</p>&

15、lt;p>　　In the now world energy decreased with each passing day today, this circuit achieved the effect of energy saving, it is very significant.</p><p>　　Keywords: Sound and light double control,delay,and

16、 power saving,the dedication</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　近年來，城市居民住宅越來越趨向高層化。高層建筑的一個(gè)不可忽略的問題是樓道等公用部分的照明問題。樓道照明燈如果能做到隨手關(guān)燈，將是一個(gè)極大的能源消耗，以一棟六單元十二層樓房為例：每層安裝一只15瓦的燈泡，就是72只燈泡，每小時(shí)耗電1.08度。如果這些燈

17、徹夜通明，一晚耗電10多度，一年就是4000多度。一般住戶在開燈后往往忘了或不愿意再費(fèi)事去專門關(guān)燈。感應(yīng)式樓道照明開關(guān)是解決這個(gè)問題的一種簡單方法。它可以在開燈后一定時(shí)間內(nèi)自動熄滅。在白天，即使有人走過，樓道等也不會亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。聲光雙控延時(shí)開關(guān)體積小，外形美光，制作容易，且節(jié)能環(huán)保，是當(dāng)今世界的主潮流。由于今年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。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

18、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(gè)比較適合的國家，一是中國具備生產(chǎn)這些產(chǎn)品的條件，而是勞動力成本比較低，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。</p><p>　　因此我設(shè)計(jì)一個(gè)聲光雙控延時(shí)開關(guān)來解決此浪費(fèi)問題。夜晚，行人經(jīng)過樓道出入口時(shí)，照明燈點(diǎn)亮25s后熄滅；白天，照明燈自動停止工作。</p><p><

19、b>　　設(shè)計(jì)流程</b></p><p>　　此設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)聲控光控延時(shí)開關(guān)的功能。在白天時(shí)無論是否有聲音，小燈都不能被點(diǎn)亮，即白天時(shí)不需要光照，在夜晚當(dāng)有聲音產(chǎn)生時(shí)，小燈被點(diǎn)亮，且在聲音消失后，小燈能夠維持一段時(shí)間亮度，即在夜晚有人經(jīng)過的時(shí)候，燈被點(diǎn)亮，并有足夠的時(shí)間讓人通過。</p><p>　　所設(shè)計(jì)的電路分為五個(gè)模塊：電源模塊，信號收集模塊，信號處理模塊，延時(shí)模

20、塊和被控制模塊。(模塊圖如1-2)電源模塊為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的直流電源，使驅(qū)動三極管，芯片TC4081BP和小燈。信號收集模塊分為聲音信號收集模塊和光信號收集模塊。聲音信號收集模塊將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l電信號從而能夠輸入電路，起到控制開關(guān)的作用。光信號收集模塊將光強(qiáng)度的改變轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱母淖?，與聲音信號一起控制芯片的輸入。信號處理模塊即是芯片TC4081BP對聲音，光信號導(dǎo)致的電信號的改變進(jìn)行處理，從而驅(qū)動被控制電路，并作用于延時(shí)模塊。延時(shí)

21、模塊是在信號處理模塊的作用下工作，起到延時(shí)的作用。被控制模塊在信號處理模塊及延時(shí)模塊的共同作用下工作，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。 </p><p>　　聲光控制樓道開關(guān)電路原理圖</p><p><b>　　圖 1-2</b></p><p><b>　　第2章 電源模塊</b></p><p>　　這一

22、章詳細(xì)介紹電源模塊的電路設(shè)計(jì)，電路中各個(gè)器件參數(shù)確定的相關(guān)分析，其工作原理及其他類似的設(shè)計(jì)。為整個(gè)電路提供5V、12V的直流電源，是電路的動力來源。</p><p><b>　　電源電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電源電路采用降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓的組合電路，將220V的交流電壓變?yōu)?V和12V的直流電壓。</p><p>　　圖 2

23、-1 模塊圖</p><p>　　降壓過程是將220V單相交流電壓直接輸入有一定匝數(shù)比的變壓器，得到降壓后的電壓。然后將變壓器副邊的交流電壓通過單相橋式整流電路，得到脈動系數(shù)較大的直流電壓。為了減小電壓的脈動，將經(jīng)過整流橋整流后的直流電壓通入由濾波電容構(gòu)成的濾波電路，使輸出較為平滑的電壓。要得到穩(wěn)定的直流電源需將濾波后的電壓輸入穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路有電阻個(gè)穩(wěn)壓二極管構(gòu)成，利用二極管的穩(wěn)壓特性，使得到不受電網(wǎng)電壓波動

24、和負(fù)載電阻變化影響的穩(wěn)定性較高的直流電壓。</p><p>　　電源電路的工作原理及相關(guān)參數(shù)的分析</p><p>　　圖2-2 電源電路原理圖</p><p>　　為了得到5V和12V的直流電源，將220V頻率為50的單項(xiàng)正弦波交流電輸入變壓器，其原邊與副邊的比為，經(jīng)過變壓器得到=12.5V</p><p><b>　　（2.2.

25、1）</b></p><p><b>　　得到=15</b></p><p>　　交流電通入單項(xiàng)橋式整流電路經(jīng)過全波整流得到平均值為=0.9的直流電壓，其脈沖系數(shù)很大。單相橋式電路中的整流橋的二極管選用IN4007。然后將的直流電壓通入濾波進(jìn)行濾波，可以得到平均值為=1.2=18V的直流電壓。濾波電路中的電容為，與并聯(lián)的負(fù)載為，的取值滿足</p>

26、;<p>　　=（3~5） (2.2.2)</p><p><b>　　得到=（3~5）</b></p><p>　　理想情況下可將交流分量全部濾掉，使輸出電壓僅為直流電壓，然而，由于濾波電路為無源電路，所以接入負(fù)載后必會影響其濾波效果，要得到穩(wěn)定的直流電源需將濾波后的電壓輸入穩(wěn)壓電路。</p>

27、<p>　　穩(wěn)壓電路中的穩(wěn)壓管Dz1選用穩(wěn)壓值為12V的穩(wěn)壓二極管，其型號為2CW19;Dz2選用穩(wěn)壓值為5V的穩(wěn)壓器二極管，其型號為2CW12</p><p>　　經(jīng)過查閱電子元器件的手冊，Dz2的最小工作電流為=10mA最打工作電流為=45mA內(nèi)阻為≦50Ω。R2和Dz2對Dz1的電壓進(jìn)行分壓，Dz2上電壓為，則上的電壓為</p><p>　　(2.2.3)

28、 </p><p>　　(2.2.4) </p><p>　　(2.2.5) </p><p><b>　　則得到的阻值范圍為</b>

29、</p><p><b>　?。?.2.6）</b></p><p>　　所以155.6Ω≦≦700Ω，所以去=500Ω</p><p>　　查閱手冊得到穩(wěn)壓管的最小工作電流為=5mA，最大工作電流為=17mA，內(nèi)阻為≦35Ω.所以</p><p><b>　?。?.2.7）</b></p&g

30、t;<p><b>　?。?.2.8）</b></p><p><b>　?。?.2.9）</b></p><p><b>　　(2.2.10)</b></p><p><b>　　(2.2.11)</b></p><p><b>

31、　　(2.2.12)</b></p><p>　　所以120Ω≦≦222Ω, 所以取=200Ω</p><p><b>　　根據(jù)電路圖得到</b></p><p><b>　　(2.2.13)</b></p><p>　　因此得到0.9uF≦≦1.5uF，取=1uF</p>

32、<p><b>　　電源電路的其他設(shè)計(jì)</b></p><p>　　此電源電路還有其他方式的設(shè)計(jì)。如圖2-3</p><p><b>　　圖 2-3</b></p><p>　　由于該電路所要求的電壓值可以在一定的范圍內(nèi)波動，可以將220V交流電源通過整流橋后用兩個(gè)阻值較大的電阻R1、R2進(jìn)行分壓，并用電容C

33、在電阻R2上并聯(lián)，對R2的電壓進(jìn)行濾波，最后在電容C形成上正下負(fù)的直流電壓。R1、R2的取值應(yīng)該較大，使得電路上的電流較小，其中R2上的電壓值要考慮與R2并聯(lián)的負(fù)載大小，在此次電路設(shè)計(jì)中，后面連接的被控制電路、芯片、聲控、光控電路上的電阻連接起來大約為20K，所以取R2為20K，R1為150K,,則R2上分得的電壓為U=0.9×220(R2∥RL) ／(R2∥RL+R1) （2.3）</p>

34、<p>　　第3章 信號收集模塊</p><p>　　3.1 光信號收集電路</p><p>　　3.1.1光信號收集電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　對于光信號的設(shè)計(jì)，我們要求在白天與晚上R5與RG間的電壓輸出有很大的反差，在白天要求輸出低電平，而在晚上要求輸出高電平，所以必須要用光敏電阻RG。將光敏電阻RG與R5串聯(lián)起來，所構(gòu)成的電路圖如下：&l

35、t;/p><p><b>　　圖 3-1</b></p><p>　　3.1.2 光信號電路的工作原理</p><p><b>　　表3-1 光敏電阻</b></p><p>　　在白天光較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻RG的阻值較低（約為1.2kΩ），在R5與光敏電阻的兩端加有12V的電壓，在白天我們要求此端輸出低

36、電平，則不管聲控部分輸出的是高電平或低電平，芯片TC4081BP最終都輸出低電平，則使得控制電路的三極管不導(dǎo)通，繼電器上無電流，由繼電器的工作原理可知燈泡不亮。所以R5的阻值要遠(yuǎn)大于1.2kΩ，近似使得R5短路。</p><p>　　在晚上光線較暗時(shí)，光敏電阻RG的阻值變大（最大約為50MΩ），R5、RG串聯(lián)對12V電壓分壓，在晚上我們要求此端輸出高電平，若此時(shí)有聲音即聲控部分輸出高電平，則芯片TC4081BP最

37、終輸出高電平，使得控制電路的三極管導(dǎo)通，繼電器上有電流，由繼電器的工作原理可知燈泡亮。若無聲音，則聲控部分輸出低電平芯片TC4081BP最終輸出高電平，燈泡不亮。所以R5的阻值要遠(yuǎn)小于50MΩ，這樣晚上可認(rèn)為電壓全分與R5，RG短路。即控制燈泡在晚上無聲時(shí)不亮。</p><p>　　3.1.3 光信號電路相關(guān)參數(shù)的分析</p><p>　　通過對光電路的工作原理分析我們要求R5阻值要遠(yuǎn)大于

38、1.2kΩ，同時(shí)又要遠(yuǎn)小于50MΩ。</p><p>　　再由串聯(lián)分壓公式可知</p><p>　　(R5+RG)*I=Vcc （3.1）</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　R5=Vcc/I—RG</p><p>

39、　　由于在白天RG 約為1.2kΩ，晚上RG約為50MΩ，Vcc=12V</p><p>　　我們綜合各種因素最終選擇R5為1MΩ。</p><p>　　3.2 聲音信號收集電路</p><p>　　聲音信號收集電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖1 仿真聲控部分原理圖</p><p>　　顧名思義，聲光控延時(shí)開關(guān)就是

40、用聲音來控制開關(guān)的“開啟"，若干分鐘后延時(shí)開關(guān)“自動關(guān)閉"。因此，整個(gè)電路整個(gè)電路的功能就是將聲音信號處理后，變?yōu)殡娮娱_關(guān)的開動作。明確了電路的信號流程方向后，即可依據(jù)主要元器件將電路劃分為若干個(gè)單元。</p><p>　　仿真電路原理如圖1所示。在仿真當(dāng)中，由于仿真軟件的不熟，聲音輸入部分我們用開關(guān)代替，同樣電容C2具有通交流阻直流的作用，由于聲音輸入相當(dāng)于一個(gè)正弦信號輸入。所以在仿真中，我

41、們把麥克風(fēng)用導(dǎo)線代替，電容也用開關(guān)代替。當(dāng)外界有聲音發(fā)出時(shí)，開關(guān)閉合，可使三極管VT瞬間截止，集成電路A的2腳便通過電阻器R4連接12V電壓正極，又因A的一腳在晚上也是高電壓，便相繼使A的3腳輸出低電壓，5腳和6腳也為低電壓，4腳則輸出高電壓。該電壓經(jīng)二極管VD1正偏導(dǎo)通，向電容器C2充電，又使A的8腳和9腳為高電壓，繼續(xù)控制A的10腳輸出低電壓，12腳和13腳為低電壓，11腳輸出高電壓。使三極管導(dǎo)通，便使繼電器工作，開關(guān)閉合，從而驅(qū)動

42、燈泡H放光。注：在仿真中燈泡我們用的是發(fā)光二極管（LED）。</p><p>　　當(dāng)外界沒有聲音發(fā)出時(shí)，開關(guān)斷開，三極管輸入到集成電路A的2腳一個(gè)低電平。又因A的一腳在晚上也是高電壓，便相繼使A的3腳輸出高電壓，5腳和6腳也為高電壓，4腳則輸出低電壓。該電壓經(jīng)二極管VD1正偏導(dǎo)通，，又使A的8腳和9腳為低電壓，繼續(xù)控制A的10腳輸出高電壓，12腳和13腳為高電壓，11腳輸出低電壓。三極管不工作，繼電器無法產(chǎn)生電流

43、，繼而無法導(dǎo)通開關(guān)，從而燈泡H不</p><p>　　第四章 信號處理模塊</p><p>　　4、1 芯片TC4081BP的介紹</p><p>　　TC4081BP是一種將四個(gè)基本二輸入與非門電路集合在一起制成的集成電路，因此稱為二輸入四與非門集成電路。利用該集成電路既可以設(shè)計(jì)放大器，也可以設(shè)計(jì)振蕩器，還可以設(shè)計(jì)控制開關(guān)，因此被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。另外

44、，TC4081BP內(nèi)部四個(gè)二輸入與非門電路各自獨(dú)立，實(shí)際中可選用其中一個(gè)，也可以四個(gè)全用，還可進(jìn)行并聯(lián)、串聯(lián)應(yīng)用，這又給我們的設(shè)計(jì)帶來了極大的方便。</p><p>　　4、2 芯片TC4081BP的工作原理</p><p>　　TC4081BP的外形如圖4-1所示，它是采用晶體管制造工藝在硅晶片上生產(chǎn)四個(gè)各自獨(dú)立的二輸入與非門電路，然后采用DIP-14標(biāo)準(zhǔn)封裝而成的雙列14腳直插式結(jié)構(gòu)

45、。 </p><p>　　圖4-1 圖4-2</p><p>　　TC4081BP的14個(gè)引腳的排列、引腳名稱及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-2所示，可以很清楚的看到四個(gè)二輸入與非門相互獨(dú)立，每個(gè)單獨(dú)的與非門有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。四個(gè)與非門被集成后，TC4081BP的1腳、2腳、3腳屬于第一個(gè)與非門電路，其中1腳的1IN1端為該

46、與非門的輸入端，2腳的1IN2端為該與非門的另一個(gè)輸入端，3腳的1OUT端為該與非門的輸出端；4腳、5腳、6腳屬于第二個(gè)與非門電路，其中4腳的2IN1端為該與非門的輸入端，5腳的2IN2端為該與非門的另一個(gè)輸入端，6腳的2OUT端為該與非門的一個(gè)輸出端；8腳、9腳、10腳屬于第三個(gè)與非門電路，其中8腳的3IN1端為該與非門的輸入端，9腳的3IN2端為該與非門的另一個(gè)輸入端，10腳的3OUT端為該與非門的一個(gè)輸出端；11腳、12腳、13腳

47、屬于第四個(gè)與非門電路，其中11腳的4IN1端為該與非門的輸入端，12腳的4IN2端為該與非門的另一個(gè)輸入端，13腳的4OUT端為該與非門的一個(gè)輸出端；7腳、14腳為TC4081BP的工作電源輸入端，7腳位電源的負(fù)極Vss，14腳為電源的正極Vdd。</p><p>　　在TC4081BP中，每個(gè)與非門的兩個(gè)輸入端與一個(gè)輸出端之間所呈現(xiàn)的關(guān)系見表4-1。</p><p><b>　

48、　表4-1</b></p><p>　　與非門集成電路是一種價(jià)格最低廉的集成電路，而且工作損耗小，適應(yīng)電壓范圍寬，可在3~18V的范圍內(nèi)正常工作，因此得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　圖 4-3 信號處理</p><p><b>　　第五章 延時(shí)模塊</b></p><p><b>　　延時(shí)電

49、路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)電容的特性，電容兩端的電壓時(shí)緩慢變化的，譬如說：燈泡要通電，它的電壓在通電一刻有0變?yōu)榱硪粋€(gè)值，如1V。但是由于其時(shí)緩慢變化的，即0~1V中間的每一個(gè)值燈泡都經(jīng)歷過，突然的變化不會到時(shí)突變，時(shí)存在電容緩沖的。根據(jù)這一特性，將電容兩端并聯(lián)一個(gè)電阻，從而可以一個(gè)延時(shí)電路，即圖中的由延時(shí)電阻器R6和延時(shí)電容器C2組成的延時(shí)電路。如圖5-1所示。</p>

50、<p>　　圖 5-1 延時(shí)電路的原理圖</p><p>　　5.2 延時(shí)電路的工作原理</p><p>　　燈泡H在晚上受聲音控制發(fā)光后，若不再有響聲輸入到話筒B，三極管VT又受R2、R3分壓正偏導(dǎo)通，使A得3腳輸出高電壓，A的4腳輸出低電壓，二極管VD1無正偏截止。但是電容器C2正極電壓不會很快降低，它通過電阻器R6放電。由于電阻器R6的阻值較大，電容器C2上所充的

51、電需要一定時(shí)間才能放完。這樣就使A的10腳保持為低電平，11腳保持為高電平，燈泡保持發(fā)光。只有等到電容器C2放點(diǎn)結(jié)束，使A的8腳，9腳將為低電平，10腳輸出高電平，12腳、13腳位高電壓，11腳輸出低電壓后，通過三極管控制繼電器的工作狀態(tài)，以切斷燈泡H的電流回路，實(shí)現(xiàn)燈泡H在延時(shí)亮一段時(shí)間后又自動熄滅，從而實(shí)現(xiàn)了延時(shí)功能。</p><p>　　5.3 RC電路的放電過程</p><p>

52、　　當(dāng)電容C2已有電壓U0時(shí)，且二極管無正偏截止時(shí)，電容器立即對電阻R6驚醒放電，放點(diǎn)開始時(shí)的電流為,放電電流的實(shí)際方向與充電時(shí)相反，放電時(shí)的電流與電容電壓隨時(shí)間均按指數(shù)規(guī)律衰減為零，電流與電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式為: （5.3.1）</p><p>　　（5.3.2） <

53、;/p><p>　　式中為電容器的初始電壓。放電時(shí)和的變化曲線如圖5-2所示。 </p><p>　　圖 5-2 RC放電時(shí)電壓和電流的而變化曲線</p><p>　　5.4 RC電路的時(shí)間常數(shù)</p><p>　　RC電路的時(shí)間常數(shù)用表示， ,的大小決定了電路充放電時(shí)間的快慢。對于充電而言，時(shí)間常數(shù)時(shí)電容電壓從零增長到63.2%

54、所需而當(dāng)時(shí)間；對放電而言，是電容電壓從下降到36.8%所需的時(shí)間。</p><p>　　R6的阻值為250K，C2為100,則有</p><p>　　=250K*100=25 所以延遲時(shí)間為25</p><p>　　5.5 延遲時(shí)間的可優(yōu)化性</p><p>　　在電路中，電路的延遲時(shí)間是由電阻和電容協(xié)調(diào)控制的，因此，可以通過改變電容和

55、電阻的值來增長或縮短延遲時(shí)間。譬如說在一棟小區(qū)中，可以通過先調(diào)查小區(qū)內(nèi)居民的平均年齡，在合理的裝置延遲時(shí)間不同的照明燈，如果偏于老齡化的小區(qū)就把延遲時(shí)間增長一些，如果不是的話可以稍微縮短一下其延遲時(shí)間，這樣做會更加人性化，更加節(jié)約能源，切實(shí)符合當(dāng)今時(shí)代的主潮流。</p><p><b>　　第六章 被控制電路</b></p><p>　　6.1 電路工作原理</

56、p><p>　　圖6-1 被控制電路</p><p>　　被控制電路三極管T2、繼電器H、LED燈D3、電阻R8、R9，二極管D2組成，在這部分電路中，繼電器和三極管相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)，可開通或關(guān)斷燈泡連接的5伏直流電源，。</p><p>　　當(dāng)三極管T2處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，集電極電流驅(qū)動繼電器H動作，開關(guān)閉合，燈泡回路導(dǎo)通，此時(shí)在燈泡回路中，電流從直流電源沿電阻R8——

57、繼電器中的開關(guān)——LED燈D3，最后流回直流電源，就這樣燈泡亮也。</p><p>　　當(dāng)三極管T2處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，繼電器H中無電流通過，故而繼電器開關(guān)無法動作，導(dǎo)致燈泡回路開路，無電流通過，LED燈D3不亮。</p><p>　　繼電器H中開關(guān)動作受三極管T2控制，當(dāng)三極管T2處于飽和狀態(tài)時(shí)，其集電極有電流通過，從而驅(qū)動繼電器H中的開關(guān)動作，燈泡回路導(dǎo)通；而當(dāng)三極管T2處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其

58、集電極無電流通過，繼電器中無電流通過，其開關(guān)無法動作，燈泡回路關(guān)斷。</p><p>　　三極管H是處于飽和導(dǎo)通還是處于截止斷開，則由其基極B控制。當(dāng)B極電壓處于高電平時(shí)，其值高于集電極C的電壓，而且大于三極管T2的開啟電壓Uon,三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，集電極上的繼電器中有電流通過；當(dāng)基極B處于低電平狀態(tài)時(shí)，其值小于三極管開啟電壓Uon，三極管處于截止?fàn)顟B(tài),其集電極中無電流，三極管這個(gè)“開關(guān)’處于斷開狀態(tài)。&l

59、t;/p><p>　　二極管D2的作用是保護(hù)繼電器。當(dāng)三極管T2飽和導(dǎo)通時(shí)，繼電器中有電流通過，此時(shí)是二極管D2相當(dāng)于開路，對電路無影響，；當(dāng)三極管在轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)的瞬間，由于繼電器中含有電感元件，那么必然會在此刻產(chǎn)生極大的電流，如果不加二極管D2，電路可能會因電流過大而損壞，而加上二極管后，電流改變流向，通過二極管D2和繼電器中的電感組成的回路完成放電過程，不會損壞電路。</p><p>　

60、　6.2 電路參數(shù)分析</p><p>　　6.2.1 相關(guān)元件介紹</p><p><b>　　1.三極管T2</b></p><p>　　選用的是9014型NPP型硅管，相關(guān)參數(shù)如下</p><p><b>　　表 5-1</b></p><p><b>　　2

61、.繼電器H</b></p><p>　　選用的是歐姆龍OMRON繼電器G2R-1 DC12，這是一種小型直流繼電器，線圈參數(shù)如下：</p><p><b>　　表 5-2</b></p><p><b>　　3.二極管D2</b></p><p>　　二極管選用的是IN4148,其參數(shù)如

62、下：</p><p><b>　　表 5-3</b></p><p><b>　　4.日光燈D3</b></p><p>　　日光燈選用φ26MM*1500MM（150cm ）規(guī)格的LED燈泡，其額定功率為25W，</p><p>　　使用壽命在3萬-5萬小時(shí)，供電電壓為為AC85V-260V(交流

63、)。</p><p>　　注：為何選用LED燈？</p><p>　　答：它不但超強(qiáng)節(jié)能更為環(huán)保. 還是國家綠色節(jié)能照明工程重點(diǎn)開發(fā)的產(chǎn)品之一，是目前取代傳統(tǒng)的日光燈的主要產(chǎn)品。</p><p>　　LED日光燈綜合應(yīng)用LED電光源，獨(dú)特的電路控制設(shè)計(jì)，真正達(dá)到了高效節(jié)能，省電80% 以上。 超高亮度，顯色指數(shù)高，是最新型的室內(nèi)照明產(chǎn)品，不需使用鎮(zhèn)流器、啟輝 器，無

64、頻閃。安裝非常簡單，安裝時(shí)將原有的日光燈取下?lián)Q上LED日光燈，將起輝器去掉即可。 LED日光燈節(jié)電高達(dá)70％以上，壽命為普通燈管的30倍以上，幾乎是免維護(hù)。</p><p>　　適用范圍：寫字樓、工廠、商場、學(xué)校、居家等室內(nèi)照明</p><p>　　LED日光燈的十大優(yōu)點(diǎn) ：</p><p><b>　　1：環(huán)保型燈具</b></p>

65、;<p>　　傳統(tǒng)的日光燈中含有大量的水銀蒸汽，如果破碎水銀蒸汽則會揮發(fā)到大氣中。但LED日光燈則根本不使用水銀，且LED產(chǎn)品也不含鉛，對環(huán)境起到保護(hù)作用。LED日光燈公認(rèn)為二十一世紀(jì)的綠色光源。</p><p><b>　　2：少發(fā)熱現(xiàn)象</b></p><p>　　傳統(tǒng)燈具會產(chǎn)生大量的熱能，而LED是冷光源，則是把電能全都轉(zhuǎn)換為光能，不會造成能源的浪

66、費(fèi)。光效能更為顯著。</p><p><b>　　3：沒有噪音</b></p><p>　　LED燈具不會產(chǎn)生噪音，對于使用精密電子儀器的場合為上佳之選。適合于圖書館，辦公室之類的場合。</p><p><b>　　4：保護(hù)眼睛</b></p><p>　　傳統(tǒng)的日光燈使用的是交流電，所以每秒鐘會產(chǎn)

67、生100－120次的頻閃。LED日光燈采用LED恒流工作，是把交流電直接轉(zhuǎn)換為直流電，有效減少LED光衰，啟動快，無閃爍，保護(hù)眼睛。</p><p><b>　　5：無蚊蟲煩惱</b></p><p>　　LED日光燈不會產(chǎn)生紫外光、紅外光等輻射，不含汞等有害物質(zhì)，發(fā)熱少。因此不會象傳統(tǒng)的燈具那樣，有很多蚊蟲圍繞在燈源旁。室內(nèi)會變得更加干凈衛(wèi)生整潔。</p>

68、;<p>　　6：電壓可調(diào)80V－245V</p><p>　　傳統(tǒng)的日光燈是通過整流器釋放的高電壓來點(diǎn)亮的，當(dāng)電壓降低時(shí)則無法點(diǎn)亮。而LED燈具在一定范圍的電壓之內(nèi)都能點(diǎn)亮，還能調(diào)整光亮度.</p><p><b>　　7：省電壽命長</b></p><p>　　LED日光燈的耗電量是傳統(tǒng)日光燈的三分之一以下，壽命也是傳統(tǒng)日光燈

69、的10倍，與傳統(tǒng)日光燈亮度基本一致，正常使用壽命為3萬小時(shí)以上，節(jié)電高達(dá)80％，可以長期使用而無需更換，減少人工費(fèi)用。更適合于難于更換的場合。</p><p><b>　　8：堅(jiān)固牢靠</b></p><p>　　LED燈體本身使用的是環(huán)氧樹脂而并非傳統(tǒng)的玻璃，更堅(jiān)固牢靠，即使砸在地板上LED也不會輕易損壞，可以放心地使用。</p><p>&

70、lt;b>　　9：通用性好</b></p><p>　　LED日光燈外型、尺寸與傳統(tǒng)的日光燈一樣，可替代傳統(tǒng)燈具。</p><p><b>　　10：色彩豐富</b></p><p>　　充分利用LED色彩豐富的優(yōu)勢制作各種發(fā)光顏色的燈。 </p><p>　　6.2.2 電路參數(shù)分析</p>

71、;<p>　?、?、ⅣⅤⅥ計(jì)算三極管深度飽和時(shí)所需基極電流IBS：</p><p><b>　?。?.2.1）</b></p><p>　　IBS稱為飽和基極電流。為使三極管處于飽和工作狀態(tài)，必須保證iB≥IBS。用于開關(guān)電路的三極管一般都具有很小的VCE(sat)和RCE(sat)。.在VB4》VCE(sat)、RH》RCE(sat)的情況下，可將式（5

72、.2.1）近似為</p><p><b>　?。?.2.2）</b></p><p>　　∵ VB4=12V, RH=1.2Ω，β=400</p><p>　　∴ IBS =0.025A</p><p><b>　?、蛴?jì)算R9的阻值</b></p><p>　　因?yàn)槁曇艉凸庑?/p>

73、號經(jīng)過TC4081BP芯片處理后，得到輸出電壓VB=12V。</p><p>　　∵VBE(sat) =1.0V, </p><p>　　∴根據(jù)iB≥IBS，得≥IBS （5.2.3）</p><p><b>　　∴ （歐姆）</b></p>

74、<p>　　∴R9要選用阻值小于440Ω的電阻</p><p><b>　?、鬅襞莼芈废嚓P(guān)參數(shù)</b></p><p>　　燈泡額定功率P=25W，R=1936Ω，電源為U=220V，f=50HZ的交流電</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　在這段時(shí)間里的設(shè)計(jì)中

75、，我做的課題是“聲光控制樓道開關(guān)”。這是一種聲音和光照雙控制的照明燈，它可以用于樓梯，過道，庫房的場合。白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會使燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測到有碎發(fā)聲音，就會自動為行人照明，過一會兒后有自動熄滅，節(jié)能節(jié)電。</p><p>　　這次的聲光控延時(shí)開關(guān)的設(shè)計(jì)實(shí)踐將我們學(xué)到的只是應(yīng)用到了實(shí)踐，深化了對數(shù)字電路設(shè)計(jì)和模擬電子設(shè)計(jì)的認(rèn)識，使我們在設(shè)計(jì)的實(shí)踐中獲得新知。學(xué)習(xí)了一

76、年的理論知識和實(shí)踐操作，我不僅僅得到的是課本上的東西，更重要的是我一、通過自己的獨(dú)立動手，老師和同學(xué)的耐心知道下，我學(xué)會了分析電路、設(shè)計(jì)電路的步驟等。在此設(shè)計(jì)中利用到了三極管的特性，光敏效應(yīng)，特別是芯片的一些功能，讓我們進(jìn)一步鞏固和掌握了前面所學(xué)的基礎(chǔ)知識，加深了對模擬電路，數(shù)字電路的理解，對元器件的使用更加深刻。</p><p>　　當(dāng)然了，第一次經(jīng)歷課程設(shè)計(jì)這東西，在設(shè)計(jì)的過程中難免會出現(xiàn)種種這樣那樣的問題及

77、我們解決辦法：</p><p>　　1、在電源設(shè)計(jì)中要根據(jù)器主體電路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，比如說不同的分支電路工作在不同的電壓下面，這就要讓一個(gè)電源電路提供不同的電源（+5v，+12v）；</p><p>　　2、在延時(shí)電路中，電阻R6的阻值不能過小，在仿真的時(shí)候就出現(xiàn)過意外狀況，當(dāng)其阻值小到一定程度的時(shí)候，電路就不能實(shí)現(xiàn)其功能，因?yàn)楫?dāng)其阻值過小時(shí)，8,9管腳將會處于低電平狀態(tài)，這

78、樣就會影響到電路既定的理想功能；</p><p>　　3、在仿真的過程中，TC4081BP雖然是一個(gè)二輸入四與非門的集成芯片，實(shí)現(xiàn)的是與非門的功能，而且在仿真軟件中也找不到，但不能僅僅用四個(gè)二輸入的與非門替換，因?yàn)椴煌愋偷男酒g存在差異，CMOS型就是CMOS型，不能與其他混用，否則不能達(dá)到既定的效果，這次的設(shè)計(jì)中就充分是我認(rèn)識到這一點(diǎn)；</p><p>　　4、在設(shè)計(jì)過程中為了安全起

79、見，我們盡量把電壓減小，如在面包板上進(jìn)行實(shí)物圖的測試過程中，直接把手機(jī)或者mp3，mp4的充電器拆掉，改裝成一個(gè)提供小電壓的物件，這樣在面包板上進(jìn)行測試的時(shí)候比較安全。</p><p>　　5．聲控開關(guān)在仿真軟件中找不到，對此我們用開關(guān)代替，通過其開與斷模擬聲控開關(guān)，同時(shí)亦用開關(guān)替換與之連接的電容C1，以為當(dāng)用普通開關(guān)模擬聲控開關(guān)時(shí)，也就無法完成將聲音信號轉(zhuǎn)換成音頻信號的任務(wù)，而電容C1的作用就是把音頻信號耦合到

80、三極管VT上，所以此時(shí)用普通開關(guān)替換電容C1</p><p>　　3. 燈泡回路部分和被控制電路部分在仿真中我們是這樣處理的：燈泡選用發(fā)光二極管，兩部分電路選用的電源均是直流電源，被控制電路12V，燈泡回路5V，所以繼電器上的保護(hù)二極管就沒加上</p><p>　　4.延時(shí)電路部分我們在仿真中選用的電阻為200K，為的是能夠盡快見到結(jié)果。</p><p><b

81、>　　致謝</b></p><p>　　在制作這次課程設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，我受益匪淺。</p><p>　　首先我要感謝我們的xx老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報(bào)告的主要原因，在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)電路、分析電路以及計(jì)算電路中器件參數(shù)的能力。</p><p>　

82、　2011年3月18日</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】 童詩白﹑華成英主編，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，第4版，北京：高等教育出版社，清華大學(xué)電子學(xué)教研組編， 2010.</p><p>　　【2】 閻石 主編, 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ), 第5版, 北京：高等教育出版社,清華大學(xué)電子學(xué)教研組編， 2010.</p

83、><p>　　【3】 龔華生 主編. 實(shí)用電路創(chuàng)意制作自學(xué)通. 北京：電子工業(yè)出版社， 2006.</p><p>　　【4】 朱清慧﹑張鳳蕊﹑翟天嵩﹑王志奎編著. Proteus教程——電子線路設(shè)計(jì)、制版與仿真. 北京：清華大學(xué)出版社，2008.</p><p>　　【5】 劉天旺 主編. PROTEL99SE電路設(shè)計(jì)應(yīng)用教程. 北京：電子工業(yè)出版社， 2007.&l

84、t;/p><p>　　【6】 何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，浙江大學(xué)出版社，2001年6月</p><p>　　【7】 姚福安，電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐，山東科技技術(shù)出版社，2001年10月</p><p>　　【8】 王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月</p><p>　　【9】 李銀華，電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社

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