1、郑州科技学院模拟电子技术课程设计题 目 声光控延时灯 学生姓名 陈裕禄 专业班级 通信工程二班 学 号 201151037 院 （系） 信息工程学院 指导教师 李月英 完成时间 2013.5.31 目 录1 课程设计的目的 .62 课程设计的任务与要求 .62.1 设计任务 .62.2 设计要求 .73 设计方案与论证 .73.1 方案选择与论证 .73.2 声光控延时灯的原理方框图 .84 设计原理与功能说明 .94.1 元器件选用原理 .94.2 总体电路图 .125单元电路设置 .145.1 声音放大电路 .145.2 整流电路 .145.3 光敏电路 .155.4电子开关 .165.5
2、 延时电路与交流开关 .165.6 电源电路 .176 硬件的制作与调试 .186.1 电烙铁的使用 .186.2 电子产品的调试与仿真 .197 总结 .207.1心得体会 .207.2 安装与制作 .22参考文献 .22附录一：总体电路原理图 .23附录二：元器件清单表 .241 课程设计的目的通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在模拟电子技术中所学的理论知识和实验技能，掌握常用模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。认识声光控开关电路的结构和原理。熟练掌握三极管的参数、作用及测量方法。了解场效应管、可控硅等元
3、件的作用及测量方法。掌握放大电路的简单分析。掌握简单可控开关的制作方法。学习掌握焊接技术以及电路元件的装配。熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。2 课程设计的任务与要求2.1 设计任务1.电路能够通过对光线强弱的感应和通过对声音强弱的感应设置两级开关，控制照明灯的亮灭。2电路能够实现有光线时灭，无光线时有声亮，并且照明灯点亮一段后自动关断。3电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新开启。4根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。针对原理电路按给出电路图的要求，选取元件、识别和测试。分析电路原理并安装调试。声控节电开关照明时间控制 1 分钟内，整个电路采
4、用分立元器件。2.2 设计要求设计制作一声、光控延时灯，满足：在白天或光线较亮时，节电开关呈关闭状态。光不亮：夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态，当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、掌声等都能使灯亮，延时 4050秒后节电开关自动关闭、灯灭。下一次有触发时再次打开开关。该开关适用与楼道、厕所、洗刷间、走廊等公共场所。3 设计方案与论证3.1 方案选择与论证从实验的主要内容与要求中可以看出该电路可以有以下几个方案：方案一：利用门电路来完成声光控的调节，其电路图如下：此方案电路较为复杂，各方面要求较高。方案二：采用运算放大器进行控制。运算放大器可将由传感器获得的微弱声音信号进行放大，结合
5、光控电路部分从而控制灯的亮灭。正常情况下，运算放大器不工作，直到有信号时才工作，将信号放大后送入 NE555 时基电路和阻容组件组成音调振荡器，输出音频信号。传感器可采用声音传感器。实现方法，可将声音传感器装在走廊、楼道等处。此方案需要使用运算放大器，使电路变得复杂。而且，目前市场上很难买到运算放大器。此外，运算放大器的价格比普通组件都要贵，这也增加了设计成本。方案三：采用三极管与可控硅进行控制，无声音情况时，使三极管处在截止状态，则被控器的声、光信号产生电路不工作；一旦有声音情况，立即使三极管导通，被控器的声、光信号产生电路产生声、光信号，使灯亮。与方案一、方案二相比，方案三有着明显的优点。
6、主要在于其电路简单，更实用，设计成本也比较低。市场上也有好多类似的声光控延时灯产品。此次课程设计，我采用的正是第三种方案。3.2 声光控延时灯的原理方框图 图 1 是该声控照明节电开关电路原理方框，由话筒、声音放大、倍压整流、光控、电子开关、延时和交流开关七部分电路组成。4 设计原理与功能说明4.1 元器件选用原理电阻器简称电阻，通常用“R”表示,是所有电子电路中使用最多的元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能，即它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。电阻的阻值标法通常有色环法，数字法。色环法在一般的电阻上比较常见。
7、由于手机电路中的电阻一般比较小，很少被标上阻值，即使有， 电阻一般也采用数字法，即： 101表示 10 的电阻； 102表示 100 的电阻； 103表示 1K 的电阻； 104表示 10K的电阻； 106表示 1M 的电阻； 107表示 10M 的电阻。 如果一个电阻上标为 22*103，则这个电阻为 22K。 数码法 用三位数字表示元件的标称值。从左至右，前两位表示有效数位，第三位表示 10n(n=08)。当 n=9 时为特例，表示 10(-1)。塑料电阻器的 103 表示10*103=10k。片状电阻多用数码法标示，如 512 表示 5.1k。电容上数码标示 479 为 47*10(-1
8、)=4.7pF。而标志是 0 或 000 的电阻器，表示是跳线，阻值为 0。数码法标示时，电阻单位为欧姆，电容单位为 PF，电感一般不用数码标示。 电阻的种类很多，通常分为碳膜电阻，金属电阻，线绕电阻等：它又包含固定电阻与可变电阻，光敏电阻，压敏电阻，热敏电阻等。 通常来说，使用万用表可以很容易判断出电阻的好坏：将万用表调节在电阻挡的合适挡位，并将万用表的两个表笔放在电阻的两端，就可以从万用表上读出电阻的阻值。应注意的是，测试电阻时手不能接触到表笔的金属部分。二极管采用普通的整流二极管 1n40011n4007。元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。在测试时先把指针表满偏同时将指针表打
9、到 1K 档，其次：用表笔对电容进行放电，在用表进行测试，用红笔接负极，黑笔接正极；最后：看指针的偏转，且还要指针还原，如能还原就表明电容正常，不能回到原位则表明电容漏电。测试漏电电容方法：用万用表的电阻挡（R*100 和 R*1K） ，将表笔接触电容器两引线。刚接触时，由于电容充电电流大，表头指针偏转角度大，随着充电电流减小，指针逐渐向 R=无穷方向返回，最后稳定处即漏电电阻值。一般电容器的漏电电阻为几百至几千兆欧，漏电电阻相对小的电容质量不好。测量时，若表头指针指到或接近欧姆零点，表示电容器内部短路。若指针不动，始终指在 R=无穷处，则意味着电容器内部短路或已失效。对于电容量在 0.1F
10、以下的小电容，由于漏电电阻接近无穷，难以分辨，故不能此法侧漏电阻或判定好坏。二极管测试：二极管主要分为三种：整流二极管、稳压二极管、发光二极管；此外，还有开关二极管。先打磨引脚，再用指针表测试，因二极管具有单相导电性，所以，在测试时，红笔接负极，黑笔接正极，若是导通，且红笔接正极，黑笔接负极，为截止，则表明二极管是正常的，若不是则表明二极管是坏的。注：发光二极管用10K，其它用 1K 档；发光二极管的光线是非常微弱的，因此，在观察是要仔细。三极管测试：和所有元件一样三极管也要打磨引脚，然后在进行测试。用手拿住元件，用指针表来回测量六次，判断出基极、是 PNP 型还是 NPN型。 若：红笔不动P
11、NP 型； 黑笔不动NPN 型。如果是 NPN 型：用手捏住三支引脚，用表笔测试两边引脚，并交换表笔；若指针偏转较大，黑表笔接的是集电极，另一方则是发射集。如果是 PNP 型：步骤与 NP N型一样，但当指针偏转较大是，黑笔接的是发射极，另一方则是集电极。三极管除了判断其管型和极点外，还要判断出它所处的状态，是截止、饱和、还是放大。光敏电阻：先用手拿住两只引脚，使其对着光，然后，用数字表测出值；再用握住使其背光，测出其值。图6为单向可控硅的外形图。可控硅的原理：可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个 PN 结的四层结构的大功率半导体器件,一般由两晶闸管反向连接而成.它的功用不仅是整流，还
12、可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。可控硅和其它半导体器件一样，其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。 （如下图所示） 。晶闸管 T 在工作过程中，它的阳极 A 和阴极 K 与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极 G 和阴极 K 与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。从晶闸管的内部分析工作过程：晶闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3 三个 PN 结图一，可以把它中间的 NP 分成两部分，构成一个PNP 型三极管和一个 NPN 型三极管的复合管图二。4.2 总体电路图
