1、题目 声光双控延时照明节能灯班级 学号 姓名 指导 时间 景德镇陶瓷学院1电工电子技术课程设计任务书姓名 _ 班级 指导老师 设计课题：声光双控延时照明节能灯 设计任务与要求1 电路主要由 5 个电路组成；2 电路有延时电路、检波电路、整流电路、电容滤波电路、晶体管电路等等；3 用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；4 对整体电路原理进行完整功能描述；5 列出标准的元件清单；设计步骤1、 查阅相关资料，开始撰写设计说明书；2、 先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；3、 依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与
2、其他部分电路的关系等等说明；4、 列出标准的元件清单；5、 总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。参考文献1 彭介华. 电子技术课程设计指导. 北京：高等教育出版社，1997.2 李振声. 实验电子技术. 北京：国防工业出版社，2001.3 卢结成，高世忻等 . 电子电路实验及应用课题设计 . 合肥：中国科学技术大学出版社，2002.4 编写委员会. 中国集成电路大全. 北京：国防工业出版社，1985.2目录1、 总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3、. . . . . . . . . . 12、 延时电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33、 检波电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44、 整流电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4、. . . . . .55、 电容滤波电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66、 晶闸管的工作原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77、 总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88、 元件清单. . . . . . . . .
5、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6、 . . . . . . . . . . 1101、总体方案与原理说明（1）整体框图：感光检音延时反相反相、放大整形控制门电子开关灯图 1 整体框图（2）原理如下：由四个二极管组成的桥式整流电路将输入电路的 220v50hz 交流电压变换成脉动直流。该脉动直流电压一路由 R3和 R1、C 3分压并滤波后得到传感及逻辑控制电路所用的电压 VCC；另一路接到晶闸管 BT169 的阳极。当 BT169 的控制极（栅极）为高电平且输入的交流信号 Vi=COS（wt+）处于正半周期时，电流由 D2地D 4灯流过而将灯点亮。当 Vi 处于负半周期时，电流由灯D 3地D 1而将灯点亮。当 BT169 的控制
7、极为低电平时，晶闸管截止，此时不会产生驱动灯的电流，此时灯是熄灭的。由此可见，灯的亮灭是由晶闸管的控制极电平决定的。因此，关键的问题是如何控制其栅极电平的高低。有光时灯灭；无光无声时灯灭；无光有声时灯亮。参见图 2，对光敏电阻RW 而言，当有光时，R W2M，此时 HD14011 的 1 脚是高电平，此时第一个与非门的输出取决于 2 脚的状态，而 2 脚的状态将由噪声传感器来决定，当没有声音时，2 脚为低电平，因此 A 为高电平，B 为低电平，C 为高电平，D 为低电平，此时晶闸管截止，灯泡为暗。当有声音产生时，在麦克两端产生一个交流信号，经过电容而将 2 脚置成高电平，此时 A 为低电平，B
8、 为高电平，C 为低电平，D 为高电平，从而将晶闸管触发导通，灯泡点亮，同1时由于 B 点为高电平，可对电容 C2充电，这样，当声音消失之后，由于 C2和R7的存在，使 C 点维持在低电平直到 C2放电结束，在此过程中，灯泡将会一直保持在亮的状态直至此过程结束。22、延时电路由 R7、C 2 组成延时电路，要求延时为 1min，与非门工作高低电平为3.4V,0.3V延时 T 计算公式：t=R 7C2ln（V t+/Vt-） 算得 R7=1.1M C 2=22uf图 2 延时电路VCC 值的确定：可由 R3、R1 的分压作用将家用电压经整流后所得电压Vo=2201.414=311V输入电压的表达
9、式为：Vcc=R 1*Vo/(R1+R3) 算得 Vcc=5V33、检波电路NPN 的参数为：=50V ce(sat)=0.3V Vbe=0.7V如果无光时，R W2M，与非门有一脚是高电平，此时第一个与非门的输出取决于另脚的状态，此脚的状态将由噪声传感器来决定。当没有声音时：灯不亮，要求第一个与非门的一脚为低电平，即使三极管工作在饱和区满足条件，且输出的电压为 0.3V。此时 A 为高电平，B 为低电平，C 为高电平，D为低电平，此时晶闸管截止，灯泡为暗。由三极管的工作参数得： I bs=（Vcc-Vce）/R 8=0.2uAIb=（Vcc-Vbe）/R 2 =1.4uA 在饱和工作区不满足
10、 Ic=I b 且 IbIbs 令 Ib=10Ibs 由此可得 R8=510K R 2=3M当有声音时：灯亮，要求第一个与非门的一脚为高电平，三极管工作在放大区且输出高电平 3.4V。在麦克两端产生一个交流信号，经过电容而将脚置成高电平，此时A 为低电平，B 为高电平，C 为低电平，D 为高电平，从而将晶闸管触发导通，灯泡点亮。R=R6/R2 算得 R=35I=Ib+Vce/R 算得 I=20mA满足声音传感器的额定电流 I=20mA，电压 112V。44、整流电路整流电路有单相桥式整流电路，单相半波整流电路，单相全波整流电路等。本系统选用单相桥式整流电路。单相桥式整流电路是最基本的将交流转换
11、为直流的电路，其电路如图 5 所示。在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图5的电路图可知：当负半周时二极管 D1、D 3 导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当正半周时二极管 D2、D 4 导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图 4：图 4 整流电路55、电容滤波电路滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器 C 对直流开路，对交流阻抗小，所以 C 应该并联在负载两端。电感器 L 对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此 L 应与负载串联。经过滤波
12、电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。滤波电路常有电容滤波，电感滤波和 RC 滤波等。本系统设计在单相桥式整流电路直接接并联电容构成电容滤波电路，经过此电容滤波电路滤去整流输出电压的纹波。电容滤波电路如图 5 所示滤波原理：若电路处于正半周，二极管 D2、D4 导通，变压器次端电压 v2给电容器 C 充电。此时 C 相当于并联在 v2 上，所以输出波形同 v2 ，是正弦形。所以，在 t1 到 t2 时刻，二极管导电， 充电， vC=vL 按正弦规律变化；t2 到 t3 时刻二极管关断， vC=vL 按指数曲线下降，
13、放电时间常数为 RLC。图 5 滤波电路66、晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理分析：晶闸管可用两个不同极性（P-N-P 和 N-P-N）晶体管来模拟，如图 G1 所示。当晶闸管的栅极悬空时，BG1 和 BG2 都处于截止状态，此时电路基本上没有电流流过负载电阻 RL，当栅极输入一个正脉冲电压时 BG2道通，使 BG1 的基极电位下降，BG1 因此开始道通，BG1 的道通使得 BG2 的基极电位进一步升高，BG1 的基极电位进一步下降，经过这一个正反馈过程使 BG1和 BG2 进入饱和道通状态。电路很快从截止状态进入道通状态，这时栅极就算没有触发脉冲电路由于正反馈的作用将保持道通状态不变。如果此
14、时在阳极和阴极加上反向电压，由于 BG1 和 BG2 均处于反向偏置状态所以电路很快截止，另外如果加大负载电阻 RL 的阻值使电路电流减少 BG1 和 BG2 的基电流也将减少，当减少到某一个值时由于电路的正反馈作用，电路将很快从道通状态翻转为截止状态，我们称这个电流为维持电流。在实际应用中，我们可通过一个开关来短路晶闸管的阳极和阴极从而达到晶闸管的关断。等效图如下：77、总体电路原理图88、元件清单序号 元器件名称 型号 位号 数量1 与非门 74LS00 12 噪声传感器 CZN-15E Mic 13 二极管 IN4007 D1D5 54 光敏电阻 随光度变化 Rw 15 电阻 10K R
15、1 16 电阻 3M R2 17 电阻 590K R3 18 电阻 18K R4 19 电阻 35 R6 110 电阻 1M R7 111 电阻 510K R8 112 电阻 43K R9 113 电容 22uf C2C4 314 电容 0.1uf C1 115 灯泡 220V/100W 116 晶闸管 SCRBT169 S1 19参考文献1 彭介华. 电子技术课程设计指导. 北京：高等教育出版社，1997.2 李振声. 实验电子技术. 北京：国防工业出版社，2001.3 卢结成，高世忻等. 电子电路实验及应用课题设计. 合肥：中国科学技术大学出版社，2002.4 编写委员会. 中国集成电路大
16、全. 北京：国防工业出版社，1985.10设计心得体会经过这为期两周的电子技术课程设计，在设计“声控开关”的过程中，我终于知道了在做这样的一个课程设计的时候，应该从什么地方着手，应该怎样构造自己的思路，怎样利用已学知识来实现自己的设计方案，并通过不断地查找资料来实现它的功能。在此过程中，不但让我体会到设计的繁琐与艰辛，同时也让我更好地巩固了以前所学的知识。以前我一直这样认为，我们只要学好课本的专业知识就行，但我们并不一定要知道如何利用利用课本知识来完成某些设计，并实现它的功能。而通过这次的课程设计让我大大改变了自己以前错误的想法。虽然这段时间临近期末考试，让我感到时间非常的紧迫，人也很疲惫，但当我通过自己的努力，去图书馆找资料，上网参考其他人的设计程序和同学共同来完成设计的那一刻，所有的紧张，所有的疲惫都忘记了。我想这就是所说的成就感吧！也让我深刻的体会到了“在设计中我们会巩固很多知识、学到很多知识” 。在电子技术的设计过程中，我也遇到了一些困难和迷惑。但是通过不断努力，和同学克服了一个又一个的问题，保证了设计作业的顺利进行。这次我不但收获了努力的成果“声控开关” ，还从中充分感受到了“只要功夫深，铁杵磨成针” 。并坚信再难的困难我们也会努力去克服。通过这次课程设计我相信这对于我在以后的发展中具有深远的影响。
