課程設(shè)計(jì)樓道聲光控制照明燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)論文樓道聲光控制照明燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)院系： 信息工程學(xué)院 專業(yè)： 電子信息工程 班級(jí)： d1041 姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2012年 6月 28日 目錄第一章緒論11.1 引言11.2 課題研究的目的和意義1第二章方案認(rèn)證及電路原理22.1 課題分析22.2 方案認(rèn)證22.3 電路原理22.4 參數(shù)設(shè)計(jì)32.5 器件介紹3第三章硬件電路安裝及調(diào)試83.1 電路的焊接83.2 電路的調(diào)試8第四章總結(jié)與心得94.1 總結(jié)94.2 心得9參考文獻(xiàn)10 第一章 緒論1.1引言 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)燈的自動(dòng)發(fā)亮、節(jié)能節(jié)電、延長(zhǎng)燈的壽命變得越來越重要

2、，而且貼近我們的實(shí)際生活。聲光控已成為人們?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(shí)會(huì)自動(dòng)亮起；廣泛應(yīng)用于走廊、樓道等公共場(chǎng)所，給人們的生活帶來極大的方便。因此，行到了廣泛的應(yīng)用。聲光控是聲音和光控制電路工作的電子開關(guān)。它將聲音和光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)放大、整形，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)去控制各種電器的工作，在自動(dòng)控制工業(yè)電器和家用電器方面有著廣泛的用途。1.2課題研究的目的和意義研究目的：通過這次的課題研究我們希望在理清它的發(fā)展脈絡(luò)上進(jìn)一步了解它的發(fā)明原理，將平時(shí)所學(xué)習(xí)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)探索上，這對(duì)提高我們的動(dòng)手能力，創(chuàng)新意識(shí)，及鍛煉思維活動(dòng)無疑是一個(gè)莫大的幫助。同時(shí)我們也希望這次的研究能讓同

3、學(xué)進(jìn)一步了解照明燈，而不是僅局限于課本知識(shí)以內(nèi)。從小的突破點(diǎn)入手，掌握又一項(xiàng)科技知識(shí)，從而實(shí)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！研究意義：用霞光控延時(shí)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(shí)，樓道燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，提供照明，樓道燈會(huì)延時(shí)幾秒種后自動(dòng)熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會(huì)亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。聲光控延時(shí)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(chǎng)所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，適合于各種樓房走廊的照明設(shè)備。第二章 方案認(rèn)證及電路原理2.1課題分析本次設(shè)計(jì)主要由聲控電路,光控電

4、路,放大電路,整形電路,延遲電路幾部分組成。2.2 方案認(rèn)證本次設(shè)計(jì)主要由聲控電路,光控電路,放大電路,整形電路,延遲電路幾部分組成。其中，聲控電路與光控電路分別由lm358內(nèi)部?jī)蓚€(gè)放大器組成。聲控部分其實(shí)是一個(gè)負(fù)反饋放大器，主要是將駐極體話筒接受到的信號(hào)進(jìn)行放大，輸出到整流電路中。光控部分是一個(gè)由光敏電阻與另外幾個(gè)電阻組成的電壓比較器，由于ne555中4腳的特性。最后經(jīng)過74ls122進(jìn)行延遲，即可得到與設(shè)計(jì)內(nèi)容相一致的電路。2.3電路原理該電路由聲控電路、光控電路及放大電路、單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路組成，下面對(duì)其功能進(jìn)行逐一分析并確定電路結(jié)構(gòu)。 光控電路是根據(jù)光線的強(qiáng)弱來優(yōu)先決定電燈的亮滅。聲音信號(hào)

5、由駐極體話筒bm接收，經(jīng)過反比放大，放大的信號(hào)送到ne555定時(shí)器的2,6腳。該電路可以對(duì)聲控延時(shí)電路進(jìn)行控制，在白天光線較強(qiáng)時(shí)，該電路在光控電路的作用下，處于關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)任何聲音信號(hào)都不響應(yīng)，在晚上光線較弱時(shí)，光控電路將該電路的功能打開，使得該電路能根據(jù)外界聲音信號(hào)做出相應(yīng)的響應(yīng)。ne555定時(shí)器的輸出去控制74hc123聲控延時(shí)電路。該電路主要在光線較弱時(shí)起作用。這主要是通過光控電路的輸出來控制的。2.3.1 樓道聲控?zé)綦娐穲D2.4 參數(shù)設(shè)計(jì)74122為可重復(fù)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，根據(jù)其輸出脈沖寬度實(shí)現(xiàn)延時(shí)5s。要使lm358的聲控放大電路的放大倍數(shù)為3050，即在30和50之間,可選用=4.7k

6、、=150，此時(shí)算得。2.5器件介紹1.ne555內(nèi)部框圖，工作原理 2.5.1 555內(nèi)部原理圖引腳功能：（1）6腳th：高電平觸發(fā)端，當(dāng)th電平大于2/3vcc，輸出端out呈低電平，dis端通。（2）2腳tr：低電平觸發(fā)端，當(dāng)tr電平小于1/3vcc，輸出端out呈高電平，dis端關(guān)斷。（3）5腳vco：控制電壓端，vco若接不同的電壓值可以改變tr低電平、th的觸發(fā)電平值。（4）7腳disc：為放電端，其內(nèi)部三極管的導(dǎo)通或關(guān)斷，能為外部rc回路提充放電通路。（5）4腳rd：為復(fù)位端，若rd=0，out輸出低電平。（6）3腳vo：為輸出端。（7）8腳vcc：電源。（8）1腳gnd：地。n

7、e555定時(shí)器由3個(gè)阻值為5k的電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器c1和c2、基本rs觸發(fā)器、放電三極管td和緩沖反相器g4組成。虛線邊沿標(biāo)注的數(shù)字為管腳號(hào)。其中，1腳為接地端；2腳為低電平觸發(fā)端，由此輸入低電平觸發(fā)脈沖；6腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4腳為復(fù)位端，輸入負(fù)脈沖（或使其電壓低于0.7v）可使ne555定時(shí)器直接復(fù)位；5腳為電壓控制端，在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓，不用時(shí)，經(jīng)0.01uf的電容接地，以防止引入干擾；7腳為放電端，ne555定時(shí)器輸出低電平時(shí)，放電晶體管td導(dǎo)通，外接電容元件通過td放電；3腳為輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1v3v，輸出電流可

8、達(dá)200ma，因此可直接驅(qū)動(dòng)繼電器、發(fā)光二極管、指示燈等；8腳為電源端，可在5v18v范圍內(nèi)使用。2. 74ls122引腳圖及工作原理2.5.2 74ls123引腳分布工作原理：74ls122為可重復(fù)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，根據(jù)其輸出脈沖寬度實(shí)現(xiàn)延時(shí)5s。當(dāng)74ls122的1腳和2腳接收到一個(gè)上升沿脈沖，輸入到74122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后再次經(jīng)波形變換，q端產(chǎn)生一個(gè)上升沿脈沖。由于led接入74122的q引腳，故其在q引腳是一個(gè)下降沿脈沖，此時(shí)發(fā)光二極管負(fù)端為低，燈會(huì)亮，亮?xí)r延遲時(shí)間為脈沖寬度。聲音信號(hào)消失，q端上升沿維持5s后燈會(huì)自動(dòng)熄滅。3. 光敏電阻 2.5.3 光敏電阻工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半

9、導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻如圖所示。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。構(gòu)成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導(dǎo)體。 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，價(jià)帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時(shí)產(chǎn)生空穴，電子空穴對(duì)的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強(qiáng)，光生電子空穴對(duì)就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失。4. 發(fā)光二極管發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為led。由鎵（ga）與砷（as）、磷（p）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可

10、以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。 它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能，發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)pn結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從p區(qū)注入到n區(qū)的空穴和由n區(qū)注入到p區(qū)的電子，在pn結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與n區(qū)的電子和p區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。圖2.5.4 發(fā)光二極管5 駐極體話筒

11、駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話筒在工作時(shí)需要直流工作電壓。駐極體話筒如圖：2.5.5駐極體話筒第三章 硬件電路安裝及調(diào)試3.1 電路的焊接架上拿出電烙鐵時(shí)，以45度靠緊焊接面進(jìn)行預(yù)熱；然后將焊錫絲同時(shí)伸向被焊的組件腳及焊盤，一起接觸被焊處；當(dāng)焊錫絲熔化，向焊接處推入焊錫絲，使焊錫潤(rùn)濕焊盤與組件腳，當(dāng)焊點(diǎn)上的焊錫成圓錐形時(shí)即抽離焊錫絲。在焊錫完全熔化后，移去烙鐵頭。如果焊點(diǎn)有連焊，我會(huì)將焊錫線與烙鐵頭一起接觸

12、在連焊的焊點(diǎn)之間，待焊錫絲與助焊劑一起熔化后，移去焊錫絲，再將烙鐵頭側(cè)放著向下移走，吸去多余的焊錫；焊點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)是：焊點(diǎn)呈錐形，焊錫要適量，表面有光澤，光滑，清潔等。 3.2 電路的調(diào)試 初步檢查電路板，用表筆查看是否有虛焊等情況；在上一步的基礎(chǔ)上，用表筆查看原件正負(fù)極有無接反；還要注意觀察話筒和光敏電阻的位置是不是達(dá)到要求的位置，是否有被擋住。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先，用東西擋住光敏電阻使其背光，然后鼓掌或說話，燈泡亮后再把遮擋物拿開，觀察燈點(diǎn)亮30秒左右后熄滅；如果時(shí)間太久，可通過改變電阻和電容的值來縮短燈亮的時(shí)間，達(dá)到節(jié)電的目的。 3.2.2 電路板 第四章 總結(jié)與心得4.1 總結(jié)本次課設(shè)使我對(duì)課本知識(shí)的在學(xué)習(xí)和更深刻的理解，和做題不一樣，課設(shè)不是單純的算出結(jié)果，而是動(dòng)腦去思考，動(dòng)手去實(shí)踐，雖說這個(gè)過程并不算是那么的漫長(zhǎng)或艱難，但是這種經(jīng)歷確實(shí)能讓我們養(yǎng)成養(yǎng)成一種不斷探索的科學(xué)研究精神，我想對(duì)于學(xué)生來說這是很重要的。我想做課設(shè)很大的一方面原因也是為了提高我們的自學(xué)意識(shí)和自學(xué)能力。4.2 心得 實(shí)踐出真知:通過設(shè)計(jì),學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí),并且使我懂