樓道聲控電燈的設計-梁劍輝(改好版)

1、廣東南方職業(yè)學院畢業(yè)論文（設計） 題 目 名 稱 樓道聲控電燈的設計 系 （部） 工程管理系 專 業(yè) 班 級 12級通信設計與管理1班 學 生 姓 名 梁劍輝 指 導 老 師 李 麗 芳 時 間 2014 年 10 月至 2015年 6月 目錄畢業(yè)論文(設計)任務書I畢業(yè)論文（設計）開題報告III畢業(yè)論文（設計）審閱與評審成績VIII畢業(yè)論文(設計)答辯記錄及成績評定IX中文摘要11 緒論22 LED樓道聲控燈的概述23 方案論證53.1 設計的目的和任務5 3.2 設計要求64 電路圖原理64.1 電路原理圖6 4.2 VCC值的確定7 4.3 聲光控電路7 4.4 聲控電路75 元器件簡介

2、8 5.1 元器件清單8 5.2 元器件簡介86 電路的調(diào)試與焊接13 6.1 電路的調(diào)試13 6.2 焊接時注意的事項147 心得體會15參考文獻15致謝16畢業(yè)論文(設計)任務書系 工程系 專業(yè) 通訊設計與管理 班級 2012級1班 學生姓名 梁劍輝 指導教師/職稱 李麗芳 1畢業(yè)論文(設計)題目：樓道聲控電燈的設計2畢業(yè)論文(設計)起止時間： 2014 年10 月1 日2015 年 6月10 日3畢業(yè)論文(設計)所需資料（指導教師選定部分） 1 閻石.數(shù)字電子技術基礎.高等教育出版社，2006年5月第5版 2 康華光.模擬電子技術基礎.高等教育出版社，1999年6月第4版 3 韓兵.光電

3、控制系統(tǒng)技術與應用.北京：電子工業(yè)出版社，2009 4 焦中平.照明燈聲光控制電路及制作.科教文匯，2007 5 趙金利/肖興達.單片機原理及應用教程.機械工業(yè)出版社，2007 6 林家儒.電子電路基礎.北京：北京郵電大學出版社, 2009 7 周元興.電工與電子技術基礎.機械工業(yè)出版社 8 殷瑞祥.電氣控制.廣州：華南理工大學出版社，2005 9 陳永甫.常用電子元件及應用.北京：中國電力出版社，2004 10 何希才.傳感技術及應用.北京:北京航空航天大學出版社，20054 畢業(yè)論文(設計)應完成的主要內(nèi)容 （一）設計任務： 設計一個居民住宅樓的樓道聲控燈。 （二）設計要求： 1.設計居民

4、住宅樓的樓道聲控燈。 2.在白天亮度較高的時候，既樓道內(nèi)光線充足時此開關關閉，燈熄滅。 3.夜晚樓道內(nèi)管線很暗時，若樓道內(nèi)充分安靜，此時燈不啟動。 4.若在光線很暗的樓道內(nèi)，有人發(fā)出聲響，此燈會自動開啟發(fā)亮。 5.畫出電路圖 （1）用protel繪制電路原理圖 （2）布局合理、排列均勻，圖面清晰，便于看圖，有利于對圖的理解和閱讀。 （3）圖形符號要標準，圖中應加適當?shù)臉俗ⅰ?(三）設計方案： 運用單片機可以設計出智能型的聲控開關，電路設計好后，運用軟件編程設計出樓道聲控電燈，從而實現(xiàn)樓道聲控電燈的自動開燈和熄燈等功能。5 畢業(yè)論文(設計)的目標及具體要求 根據(jù)論文方案設計出樓道聲控電燈，從而可

5、以實現(xiàn)樓道聲控電燈的自動開燈和熄燈等功能。樓道聲控電燈的要求為：（1）在白天亮度較高的時候，即樓道內(nèi)光線充足時此開關關閉，燈熄滅；（2）夜晚樓道內(nèi)光線很暗時，若樓道內(nèi)充分安靜，此時燈不啟動；（3）若在光線很暗的樓道內(nèi)，有人發(fā)出聲響，此燈會自動開啟發(fā)亮。任務書批準日期 年 月 日 系主任(簽字) 任務書下達日期 年 月 日 指導教師(簽字) 完成任務日期 年 月 日 學生（簽名） 廣東南方職業(yè)學院畢業(yè)論文（設計）開題報告 題 目 名 稱 樓道聲控電燈的設計 系 （部） 工程管理系 專 業(yè) 班 級 12級通信設計與管理1班 學 生 姓 名 梁劍輝 指 導 老 師 李 麗 芳 時 間 2014 年

6、10 月至 2015年 6 月樓道聲控電燈的設計1 課題研究的目的和意義公共場所和居民住區(qū)的公共樓道普遍使用機械手動開關，由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點亮長明顯的現(xiàn)象，故使燈泡壽命短，浪費電量，為國家、單位、個人造成經(jīng)濟損失。另外，由于頻繁開關或其他人為因素，墻壁開關的損失率很高，既增大了維修量、浪費了資金，又容易造成事故隱患。因此，設計研制一種電路新穎，安全節(jié)電、結構簡單、使公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道自動開關顯得相當有必要。使公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道燈在白天時不亮，晚上聞聲自亮，待人走后，幾十秒后自動關閉，既方便又省電。由于LED燈具具有節(jié)能環(huán)保的特點，在樓道聲控燈的設計中應采用L

7、ED燈來替換普通燈泡，這對國家的節(jié)能環(huán)保具有極大的意義。設計樓道聲控電燈的過程中也提高了本人的動手能力以及將理論與實踐相結合的能力。2 課題研究主要參考文獻 1 閻石.數(shù)字電子技術基礎.高等教育出版社，2006年5月第5版 2 康華光.模擬電子技術基礎.高等教育出版社，1999年6月第4版 3 韓兵.光電控制系統(tǒng)技術與應用.北京：電子工業(yè)出版社，2009 4 焦中平.照明燈聲光控制電路及制作.科教文匯，2007 5 趙金利/肖興達.單片機原理及應用教程.機械工業(yè)出版社，2007 6 林家儒.電子電路基礎.北京：北京郵電大學出版社, 2009 7 周元興.電工與電子技術基礎.機械工業(yè)出版社 8

8、殷瑞祥.電氣控制.廣州：華南理工大學出版社，2005 9 陳永甫.常用電子元件及應用.北京：中國電力出版社，2004 10 何希才.傳感技術及應用.北京:北京航空航天大學出版社，20053 課題研究現(xiàn)狀以往的聲控開關大多都是應用模擬電子技術進行設計，分立元件多，不可靠，如今單片機技術已經(jīng)相當成熟，運用單片機可以設計出智能型的聲控開關，電路設計好后，運用軟件編程來實現(xiàn)其功能，靈活方便，修改簡單。 目前許多聲控開關的平均使用壽命不長，主要是因為電路作頻繁的開關，啟動電流非常大，導致功率元件可控硅由于過載而損壞。本文中采用開關電壓過零保護技術，可消除白熾燈開啟瞬間的大電流沖擊，有效地防止可控硅元件啟

9、動時電流過載，大大地延長了開關使用壽命，并且可以起到保護燈泡的作用。4 課題研究內(nèi)容，方法及思路 4.1 設計任務 設計一個樓道聲控電燈。使其在白天時不亮，晚上聞聲自亮，待人走后，幾十秒后自動關閉。 4.2 設計要求 1.設計居民住宅樓的樓道聲控燈。 2.在白天亮度較高的時候，即樓道內(nèi)光線充足時此開關關閉，燈熄滅。 3.夜晚樓道內(nèi)光線很暗時，若樓道內(nèi)充分安靜，此時燈不啟動。 4.若在光線很暗的樓道內(nèi)，有人發(fā)出聲響，此燈會自動開啟發(fā)亮。 5.畫出電路圖 （1）用protel繪制電路原理圖 （2）布局合理、排列均勻，圖面清晰，便于看圖，有利于對圖的理解和閱讀。 （3）圖形符號要標準，圖中應加適當?shù)?/p>

10、標注。 4.3 設計方案 1 方案論證與選擇： 方案一：聲控開關應用模擬電子技術進行設計，分立元件多，不可靠。 方案二：運用單片機可以設計出智能型的聲控開關，電路設計好后，運用軟件編程來實現(xiàn)其功能，靈活方便，修改簡單。 綜合所述：由于個人的興趣愛好和知識面，加上如今單片機技術已經(jīng)相當成熟，我相對比較能接受方案二。所以選擇方案二。 總體設計：運用單片機設計出智能型的聲控開關，電路設計好后，運用軟件編程設計出樓道聲控電燈，從而實現(xiàn)樓道聲控電燈的自動開燈和熄燈等功能。 2 方案實現(xiàn) 1.元器件使用：NE555，74LS122，LM358，駐極話筒，電阻，電位器，電容，光敏電阻，發(fā)光二極管LED。 2

11、.硬件電路設計：總的電路的設計是將聲控放大電路、光控電路、555構成的施密特觸發(fā)器和74122構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組合起來，這樣即可以實現(xiàn)聲控、光控、波形整形和延時的功能。 4.4 總結 了解了更多元器件的應用，也知道了樓道聲控電燈的制作過程了解了其中的原理。由于對單片機技術的不熟悉制作起來也很不順利，其中涉及到的軟件應用，電路的調(diào)試與焊接等。使得我得查找相關資料，從而增長知識的同時增強解決問題和動手的能力，鍛煉我做事細心、用心、耐心，堅持不懈。所以在以后的學習生活中，我會努力學習，培養(yǎng)自己獨立思考的能力，積極參加多種設計活動，培養(yǎng)自己的綜合能力，從而使得自己成為一個有綜合能力的人才而更加適應社

12、會。 4.5 所需器材序號 器件名稱 數(shù)量 備注 1 NE5551 2 74LS1221 3 LM358 1 4 駐極話筒1 5 電阻3302 6 電阻1K4 7 電阻7K5 8 電阻10K2 9 電阻150K2 10 電位器22K1 單圈藍色方形11 電容16V 47uF112 電容16V 10uF213 光敏電阻1 14發(fā)光二極管LED1 5 工作的主要階段、進度與時間安排 序號階段及內(nèi)容起訖日期階段成果形式1論文工作全過程2014.10-2015.6完成實驗和論文2研究和資料綜合分析2014.10-2014.10課題背景及相關知識分析3做開題報告2014.10完成開題工作4研究

13、樓道聲控電燈的設計與制作過程2014.11-2014.11了解樓道聲控電燈的工作原理5撰寫論文2014.11-2015.2完成論文初稿6論文印刷、評閱。2015.3進一步對論文進行修改7論文答辯2015.6總結，完成論文答辯指導教師批閱意見 指導教師(簽名)： 年 月 日系主任批閱意見 指導教師(簽名)： 年 月 日畢業(yè)論文（設計）審閱與評審成績學生姓名梁劍輝班級（專業(yè)）12級通信設計與管理1班系 部工程管理系答辯時間論文（設計）題目樓道聲控電燈的設計指導教師評語及成績（建議：從學生的學習態(tài)度、工作量、論文（設計）的實用性、規(guī)范性與綜合運用知識能力等方面給出評價）成績： 指導教師簽名： 年 月

14、 日系評審（答辯）小組意見及成績成績： 評審小組老師簽名： 年 月 日系答辯委員會審核意見 綜合成績： 主任（簽名）： 年 月 日畢業(yè)論文(設計)答辯記錄及成績評定學生姓名梁劍輝專業(yè)班級12級通信設計與管理1班畢業(yè)論文(設計)題目樓道聲控電燈的設計答辯時間2015年6月23日12:00 14:00 時答辯地點13301一、答辯小組組成答辯小組組長：李麗芳成 員：簡小女、李波、葛阿萍、劉敏、張琪、劉嘉敏、李美玲、黃愛國二、答辯記錄摘要答辯小組提問（分條摘要列舉）學生回答情況評判三、答辯小組對學生答辯成績的評定（百分制）：_ 分答辯小組組長(簽名) ： 秘書(簽名)： 年 月 日四、系答辯委員會主

15、任(簽名)： 系 (部)(蓋章) 年 月 日IX樓道聲控電燈的設計學生：梁劍輝，廣東南方職業(yè)學院工程系指導老師：李麗芳，廣東南方職業(yè)學院工程系 摘要 樓道聲控電燈總的電路的設計是將聲控放大電路、光控電路、555構成的施密特觸發(fā)器和74122構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組合起來，這樣即可以實現(xiàn)聲控、光控、波形整形和延時的功能。運用單片機可以設計出智能型的聲控開關，并且采用開關電壓過零保護技術，可消除白熾燈開啟瞬間的大電流沖擊，有效地防止可控硅元件啟動時電流過載，大大地延長了開關使用壽命，并且可以起到保護燈泡的作用。電路設計好后，運用軟件編程設計出樓道聲控電燈，從而實現(xiàn)樓道聲控電燈的自動開燈和熄燈等功能。

16、關鍵詞 聲控放大電路；光控電路；單片機 第 0 頁 共 16 頁樓道聲控電燈的設計1 緒論 公共場所和居民住區(qū)的公共樓道普遍使用機械手動開關，由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點亮長明顯的現(xiàn)象，故使燈泡壽命短，浪費電量，為國家、單位、個人造成經(jīng)濟損失。另外，由于頻繁開關或其他人為因素，墻壁開關的損失率很高，既增大了維修量、浪費了資金，又容易造成事故隱患。因此，設計研制一種電路新穎，安全節(jié)電、結構簡單、使公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道自動開關顯得相當有必要。使公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道燈在白天時不亮，晚上聞聲自亮，待人走后，幾十秒后自動關閉，既方便又省電。以往的聲控開關大多都是應用模擬電子技術進行

17、設計，分立元件多，不可靠，如今單片機技術已經(jīng)相當成熟，運用單片機可以設計出智能型的聲控開關，電路設計好后，運用軟件編程來實現(xiàn)其功能，靈活方便，修改簡單。 目前許多聲控開關的平均使用壽命不長，主要是因為電路作頻繁的開關，啟動電流非常大，導致功率元件可控硅由于過載而損壞。本文中采用開關電壓過零保護技術，可消除白熾燈開啟瞬間的大電流沖擊，有效地防止可控硅元件啟動時電流過載，大大地延長了開關使用壽命，并且可以起到保護燈泡的作用。本次畢業(yè)論文的任務是樓道聲控電燈的設計，根據(jù)模擬電子和數(shù)字電子所學的知識自主設計，在老師的指導下以小組為單位組裝實物并調(diào)試。如今，人們對聲控技術越來越熟悉。用聲音代替肢體動作給

18、人們帶來了很多好處和便利。因此，越來越多的聲控設備廣泛地應用到人們的生活當中。2 LED樓道聲控燈的概述 生活環(huán)境。當今世界在以電子信息技術為前提下推動社會跨越式的進步，科學技術的飛速發(fā)展日新月異帶動了各國生產(chǎn)力的大規(guī)模提高。由此可見科技已成為各國競爭的核心，尤其是電子信息技術更顯得極為重要，在國民生產(chǎn)各部門電子信息技術得到了廣泛的應用。由于電子計數(shù)器的出現(xiàn)使得聲控電路能更好的實現(xiàn)智能化。在白天由光控部件控制電路，無論外界有無聲音發(fā)出電路都不會工作，而到了夜晚光控部件就不再起作用由聲控部件控制電路，只要在一定范圍內(nèi)有聲音發(fā)出且達到一定響度電路就會導通工作，又由延時部件控制其工作時間。環(huán)保、節(jié)能

19、這兩大主題，時時刻刻都圍繞在我們身邊，面對我們生存的地球，每個人都有責任去保護它。于是越來越多的能人智者去發(fā)明和創(chuàng)造一切有利于我們生存環(huán)境的產(chǎn)品，或者技術。例如LED燈杯，等等。一個節(jié)能環(huán)保的項目變成一個企業(yè)時，它所作的對社會，對人類的貢獻是無限大的。LED燈杯等產(chǎn)品的誕生對人們來說，無疑是值得驕傲的。它具有以下價值和意義： 1節(jié)能價值，對社會產(chǎn)生巨大的能源效益 中國綠色照明工程辦公室節(jié)能調(diào)查結果十分驚人，12%的中國能源用在了照明上，每年約3000億度以上，如果用LED技術取代全部白熾燈或部分取代熒光燈，可節(jié)省 1/3的照明用電，就意味著節(jié)約1000億度，相當于一個總投資超過2000億元人民

20、幣的三峽工程全年的發(fā)電量。這對能源供給緊張日益凸顯的中國來說，無疑具有十分重要的戰(zhàn)略意義。 2環(huán)保價值，對人類產(chǎn)生“功在當今，利在千秋”的環(huán)保效益（白光）LED不僅節(jié)能，而且無熱輻射、不含水銀等重金屬，無污染及廢棄物處理問題等眾多優(yōu)點，因此被視為“綠色照明光源”的明日之星，在不久的將來，將取代目前為照明市場的主流白熾燈泡及熒光燈（日光燈）；其廣泛應用將同樣產(chǎn)生不可估量的環(huán)保效益。 因此，LED技術產(chǎn)業(yè)其自身的節(jié)能和環(huán)保特征，是影響一個國家或地區(qū)“能源戰(zhàn)略”和“環(huán)保戰(zhàn)略”的重要產(chǎn)業(yè)，因此世界各國、地區(qū)領導人都十分重視這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展培育。 發(fā)展半導體照明對節(jié)能、環(huán)保和建設節(jié)約型社會都有重要的戰(zhàn)略意

21、義，正逐漸成為人們的共識，世界各國均加大投入，將LED通用照明作為未來國家能源戰(zhàn)略的重點。我國也把半導體照明作為一個重大工程進行推動。LED（半導體發(fā)光二極管）是目前各國科學家和照明領域技術工作者公認的一種最節(jié)能、環(huán)保的新型光源，具有優(yōu)越的經(jīng)濟效益和社會效益，它的應用前景非常廣闊。 LED作為一種發(fā)光材料，與其它發(fā)光材料相比，以其綠色環(huán)保、高效節(jié)能、安全可靠、色彩豐富、長壽耐用等優(yōu)勢，使其它發(fā)光材料黯然失色。隨著技術進步、發(fā)光效率提高、工藝日臻成熟、規(guī)?；a(chǎn)，大功率LED的成本不斷下降，LED產(chǎn)品將逐步替代傳統(tǒng)的照明燈具，成為照明領域的新寵。發(fā)展LED產(chǎn)業(yè)對環(huán)境保護具有重大意義LED光源的加

22、工、生產(chǎn)、使用、回收過程中不會產(chǎn)生對環(huán)境有害影響的物質(zhì)，符合綠色工業(yè)的標準要求，并且其節(jié)能效果是傳統(tǒng)燈具無法比擬的。人類社會隨著工業(yè)文明的發(fā)展、城鎮(zhèn)化進度加快，各種照明器具和某體顯示器的需求不斷增大，對電力能源的需求量也不斷擴大。而電力供應的很大一部分是來自燃燒油料或礦物質(zhì)的火力發(fā)電供應的,就我國的電力結構來說,70電力以上都是由煤炭的火力發(fā)電廠產(chǎn)生的。以目前的火電廠技術水平，發(fā)一度電大約要用341克煤。煤炭由于在開采、燃燒過程中產(chǎn)生的矸石、灰渣，煙塵中的SO2、CO2、NOX等有害氣體,對環(huán)境污染較其他能源更為嚴重，1噸煤要排放20公斤SO2，440公斤(以碳基計算)CO2及15公斤煙塵和2

23、60公斤的灰渣。目前我國大氣中90%的SO2、85%的CO2、80%的ROx（粉塵）和50%的NOx均來自煤的燃燒。由于CO2是產(chǎn)生溫室效應的主要氣體,各種物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的大量CO2促使地球大氣層產(chǎn)生溫室效應，造成地球表面溫度逐年升高，使人類生態(tài)環(huán)境受到極大的威脅，人類文明進程中所產(chǎn)生的溫室氣體的負面作用正威脅著人類本身的生存和發(fā)展。SO2雖不是溫室氣體，但卻是很有害的氣體，它與空氣中的水蒸汽結合生成的亞硫酸和硫酸對森林植被、農(nóng)作物、建筑物、文物古跡、牲畜等一切生物及人類本身都有很大的危害。大規(guī)模低效率的煤炭燃燒（主要是火力發(fā)電）所產(chǎn)生的CO2、SO2和NOX等卻已成為我國大氣污染和溫室氣體不斷

24、增加的罪魁禍首。北方城市尤其在采暖季節(jié)，由于燃煤排放的煙塵到大氣中的總浮微粒年平均超過800微克/標準立方米,有些城市冬季超過1000微克/標準立方米,超過國家大氣質(zhì)量二級標準2倍多。我國每年排放的SO2總排放量超過2000萬噸， 造成中國1/3的國土遭受酸雨污染，每年經(jīng)濟損失達1000億以上,直接威脅13億人口和16億耕地的安全?，F(xiàn)在很多工業(yè)較發(fā)達的地區(qū)，空氣質(zhì)量指數(shù)普遍偏低，人們生活在塵埃飛揚的環(huán)境中?，F(xiàn)在居家主婦需要每天打掃房間，很多人家不敢長時間讓窗戶敞開。LED燈具和媒體顯示器比傳統(tǒng)的產(chǎn)品能節(jié)約電力達到60以上,換句話說,如果能全部用LED燈具和媒體顯示器替代傳統(tǒng)的產(chǎn)品，火力發(fā)電所排

25、放的粉塵、有害氣體可以大大下降，人們可以再次享受到風和日麗、空氣清晰的在當今社會我們應時時刻刻圍繞“環(huán)保、節(jié)能”這兩大主題，每個人都有責任去保護我們生存的地球。于是越來越多有利于我們生存環(huán)境的產(chǎn)品、技術被人們發(fā)明和創(chuàng)造出來。由于LED燈具具有提高環(huán)保、節(jié)能的水平的能力，所以為了更節(jié)能的樓道聲控燈的出現(xiàn)，在樓道聲控燈的設計中應采用LED燈來替換普通的燈泡。3 方案論證 聲控燈包括負載RL、可控硅SCR、話筒MIC及聲控電路，燈負載RL與可控硅SCR串接后與電源相連，話筒將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，聲控電路通過聲音信號控制可控硅SCR的導通狀態(tài)，其特征在于，所述聲控電路包括電源部分，諧振放大部分及觸發(fā)

26、器，電源部分通過電容降壓、整流及穩(wěn)壓提供聲控電路所需的直流電壓，諧振放大部分包括多極三極管放大，話筒接在第一級放大三極管的基極上并由電容耦合，一個由電感和電容構成的震蕩電路接在末級放大三極管的基極上，放大后的信號影響觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)，并最終控制可控硅的控制極的單位。準確說我們的聲控燈應該全名為-聲光控燈。因為和光線也有關系。白天你放鞭炮它都不會亮。 光控電子開關，它的“開”和“關”是靠可控硅的導通和阻斷來實現(xiàn)的，而可控硅的導通和阻斷又是受自然光的亮度（或人為亮度）的大小所控制的。該裝置適合作為街道、宿舍走廊或其它公共場所照明燈，起到日熄夜亮的控制作用，以節(jié)約用電。 220V交流電通過燈泡H及整流全

27、橋后，變成直流脈動電壓，作為正向偏壓，加在可控硅VS及R支路上。白天，亮度大于一定程度時，光敏二極管D呈現(xiàn)底阻狀態(tài)1K，使三極管V截止，其發(fā)射極無電流輸出，單向可控硅VS因無觸發(fā)電流而阻斷。此時流過燈泡H的電流2.2mA，燈泡H不能發(fā)光。電阻R1和穩(wěn)壓二極管DW使三極管V偏壓不超過6.8V，對三極管起保護作用。夜晚，亮度小于一定程度時，光敏二極管D呈高祖狀態(tài)100K，使三極管V正向?qū)?，發(fā)射極約有0.8V電壓，使可控硅VS觸發(fā)導通，燈泡H發(fā)光。RP是清晨或傍晚實現(xiàn)開關轉(zhuǎn)換的亮度選擇元件。3.1 設計的目的和任務 1.鞏固加深對模擬電子技術和數(shù)字電子技術基礎的知識理解，提高綜合利用所學知識的能力

28、，培養(yǎng)學生獨立分析問題，解決問題的能力。 2.通過查找資料、選方案、設計電路、仿真和調(diào)試、寫報告等環(huán)節(jié)的訓練，熟悉設計過程、步驟。為今后從事電子線路的設計，研制電子產(chǎn)品打下基礎。 3.設計模擬和數(shù)字混合電路，實現(xiàn)特定功能，學習這一技能，積累一方面的經(jīng)驗。3.2 設計要求 1.設計居民住宅樓的樓道聲控燈。 2. 在白天亮度較高的時候，即樓道內(nèi)光線充足時此開關關閉，燈熄滅。 3.夜晚樓道內(nèi)光線很暗時，若樓道內(nèi)充分安靜，此時燈不啟動。 4.若在光線很暗的樓道內(nèi)，有人發(fā)出聲響，此燈會自動開啟發(fā)亮。 5.畫出電路圖 （1）用protel繪制電路原理圖 （2）布局合理、排列均勻，圖面清晰，便于看圖，有利于

29、對圖的理解和閱讀。 （3）圖形符號要標準，圖中應加適當?shù)臉俗ⅰ? 電路圖原理4.1 電路原理圖圖1 電路原理圖4.2 VCC值的確定 可由R3，R1的分壓作用將家用電壓經(jīng)整流后所得電壓V0=220*1.414=311V,輸入電壓的表達式為VCC=R1*V0/(R1+R3) 算得VCC=5V4.3 聲光控電路 圖2 聲光控電路4.3.1 光控電路原理光控電路中的光敏電阻隨外界光線的增強而阻值逐漸減小，當它阻值變小時，其兩端電壓變小，輸入低電平，從而控制電路在光線強時整個電路不工作。4.4 聲控電路 圖3 聲控電路4.4.1 聲控電路原理 聲控燈接收聲音信號用的是小話筒（也叫麥克風），而不是什么“

30、聲敏電阻”。聲音信號經(jīng)放大后，經(jīng)整流，再去觸發(fā)可控硅，實現(xiàn)電燈的開啟。經(jīng)過約一分鐘的延時后，再去掉觸發(fā)信號，可控硅就自動關斷了，燈也就熄滅了。 所謂可控硅是一種npnp的四層器件，平時他是關斷的，當在控制端給一個觸發(fā)脈沖時，他就導通了，導通后，即使撤掉觸發(fā)脈沖，他仍然導通，不會關斷，只有給它施加反向電壓或切斷電流，他才能關斷。上邊說的聲控燈，就是去掉觸發(fā)脈沖后，利用交流電的過零瞬間，或脈動直流的過零瞬間，電流的中斷，使可控硅自動關斷的。4.4.2 聲光控制照明電路總的原路圖總的電路的設計是將聲控放大電路、光控電路、555構成的施密特觸發(fā)器和74122構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組合起來，這樣即可以實現(xiàn)聲

31、控、光控、波形整形和延時的功能。5 元器件簡介5.1 元器件清單NE555一個74LS122一塊LM358一個駐極話筒一個電阻：330，2個；1K，4個；7K，5個；10K，2個；150K，2個電位器 單圈藍色方形一個22K電容：16V 47uF一個；16V 10uF兩個；光敏電阻；發(fā)光二極管LED一個；5.2 元器件簡介5.2.1 NE555內(nèi)部結構原理與電路符號 圖4 (NE555內(nèi)部結構原理與電路符號) 555定時器由3個阻值為5K的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器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。虛線邊沿標注的數(shù)字為管腳號。其中，1腳為接地端；2腳為低電平

32、觸發(fā)端，由此輸入低電平脈沖；6腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4腳為復位端，輸入脈沖（或使其電壓低于0.7V）可是555定時器直接復位；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，經(jīng)0.01uF的電容接地，以防止引入干擾；7腳為放電端，555定時器輸出低電平時，放電晶體管TD導通，外接電容元件通過TD放電；3腳為輸出端，輸出電壓為約低于電源電壓1V-3V，輸出電流可達200mA，因此可直接驅(qū)動繼電器、發(fā)光二極管、指示燈等；8腳為電源端，可在5V-18V范圍內(nèi)使用。555定時器工作時過程分析如下： 5腳經(jīng)0.01uF電容接地，比較器C2和C2的比較電壓為：UR1=

33、2/3VCC、UR2=1/3VCC。 VI1>2/3VCC,VI2>1/3VCC時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器置0，G3輸出高電平，放電三極管TD導通，定時器輸出低電平。VI1<2/3VCC時，VI2>1/3VCC時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出低高平，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，555定時器輸出狀態(tài)保持不變。 當VI1>2/3VCC，VI2<1/3VCC時，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器兩端都被置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時器輸出高電平。當VI1<2/3VCC,VI

34、2<1/3VCC時，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時器輸出高電平。NE555引腳圖 圖5 NE555引腳圖5.2.2 74LS122 內(nèi)部結構與原理 74LS122的輸出脈沖寬度tWQ可由三種方法控制。一是通過選擇外定時元件CEXT和RT值來確定脈沖寬度，由于 122 有內(nèi)定時電阻Rint，故必要時可只 接Cext。二是通過正觸發(fā)輸入端（B）或負觸發(fā)輸入端（A）的重觸發(fā)延 長tWQ，三是通過清除端（CLR）的清除使tWQ縮小。圖6 74LS122引腳引出端符號：CEXT外接電容端Q正脈沖輸出端/Q負脈沖輸出端/CLR

35、直接清除端（低電平有效）RextCext 外接電阻/電容端 Rint 內(nèi)電阻端 A1、A2 負觸發(fā)輸入端 B1、B2 正觸發(fā)輸入端功能表： 圖 7 74LS122功能表說明： 1.外接電容接在 Cext（正）和 Rext/Cext（正）之間。 2.如用內(nèi)定時電阻，需將 Rint 接 Vcc 3.為了改善脈沖寬度的精度和重復性，可在 Rext/Cext 和Vcc 之間接外接電阻，并且 Rint 開路。 4.為了得到可變脈沖寬度，可在 Rint(或 Rext/Cext)和 Vcc 之間接接變電阻。 H高電平 L低電平 X任意低到高電平跳變高到低電平跳變 一個高電平脈沖，一個低5.2.3 光敏電阻結

36、構圖8 光敏電阻光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達110M歐,在強光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（0.40.76）m的響應很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或

37、自然光線作控制光源，使設計大為簡化。通常，光敏電阻器都制成薄片結構，以便吸收更多的光能。當它受到光的照射時，半導體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對，參與導電，使電路中電流增強。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。一般光敏電阻器結構如右圖所示。光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示5.2.4 運放LM358工作原理 LM358里面包括有兩個高增益、獨立的、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運放，適用于電壓范圍很寬的單電源，而且也適用于雙電源工作方式，它的應用范圍包括傳

38、感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運放的地方使用。 要使LM358的聲控放大電路的放大倍數(shù)為3050，即,可選用=4.7K、=150，此時算得。，要使LM358的2腳和5腳的電壓為，必須選用兩對阻值一樣的電阻，這里在5引腳選用4.7K，在2引腳選用1K。要使延時時間為5s，即使=5s，選用150的電阻和47uF的電容，即在11腳和13腳間接入47uF的電容，在13腳和間接入150電阻。6 電路的調(diào)試與焊接6.1 電路的調(diào)試當一個電路板焊接都完成后，在檢查該電路板是否可以正常工作時，通常不要直接給電路板供電，而是要按下面的步驟進行檢查，確保每一步都沒有問題后在上電也不遲，以免造

39、成不必要的危險。(1)連線是否正確 如今，大家都是使用電路繪制軟件進行電路板的設計，但是還是建議大家先畫原理圖在生成網(wǎng)絡表來生成PCB的連接，有很多的初學者學習PCB電路板的軟件是都是直接話PCB(我初學時就是這樣的)，在單片機的入門和設計各個小實驗電路板時都是直接在元件庫中拉出元件封裝來話PCB，通常會導致很多管腳的錯連。如果你是使用很規(guī)范的電路設計步驟來設計的電路板，那么你的原理圖是你檢查的關鍵，這里需要檢查的地方主要在芯片的電源和網(wǎng)絡節(jié)點的是否標注正確，同時也要注意網(wǎng)絡節(jié)點是否有重疊的現(xiàn)象，這是檢查的重點。另一個檢查的重點是元件的封裝?，F(xiàn)在很多的芯片的封裝的不同，其引腳的順序也是不同的，

40、以前記得一個研究生在調(diào)試NEC的處理器是就有類似的事情發(fā)生，我記得他選用的是NEC的UPG78F9222的8位Flash處理器，但是其在設計電路時原理圖中的是DIPPCB的封裝對應的引腳，但是在PCB中是貼片的元件，管叫完全的不對應，導致上電是老是燒芯片，但是這樣就會給調(diào)試者誤導以為是自己的電源有問題(2)電源接口是否有短路現(xiàn)象 這里就體現(xiàn)出調(diào)試之前不上電的原因，有的電源接口短路，這樣會造成你的電源燒壞。有時會有電源爆炸的事故發(fā)生。使用萬用表測量一下電源的輸入阻抗。這是必須的步驟。再設計是電源部分可以使用一個0歐姆的電阻來作為調(diào)試方法，上電前先不焊接電阻，檢查電源的電壓正常后在將電阻焊接在PC

41、B上給后面的單元供電。以免造成上電由于電源的電壓不正常而燒毀后面單元的芯片，但是貼片的就更麻煩！電路設計中增加保護電路，比如使用自恢復保險絲等元件。(3)元器件安裝情況 主要是檢查有極性的元器件，如發(fā)光二極管，電解電容，整流二極管等。以及三極管的管腳是否對應，對于三極，同一功能的不同廠家其管教的排序也是不同的。所以最好使用萬用表測試一下！6.2 焊接時注意的事項手工焊接是傳統(tǒng)的焊接方法，雖然批量電子產(chǎn)品生產(chǎn)已較少采用手工焊接了，但 對電子產(chǎn)品的維修、調(diào)試中不可避免地還會用到手工焊接。焊接質(zhì)量的好壞也直 接影響到維修效果。手工焊接是一項實踐性很強的技能,在了解一般方法后,要多 練;多實踐,才能有

42、較好的焊接質(zhì)量。 手工焊接握電烙鐵的方法,有正握、反握及握筆式三種。焊接元器件及維修電路 板時以握筆式較為方便。 手工焊接一般分四步驟進行。準備焊接:清潔被焊元件處的積塵及油污,再將被 焊元器件周圍的元器件左右掰一掰,讓電烙鐵頭可以觸到被焊元器件的焊錫處,以 免烙鐵頭伸向焊接處時燙壞其他元器件。焊接新的元器件時,應對元器件的引線 鍍錫。加熱焊接:將沾有少許焊錫和松香的電烙鐵頭接觸被焊元器件約幾秒鐘。 若是要拆下印刷板上的元器件,則待烙鐵頭加熱后,用手或銀子輕輕拉動元器件, 看是否可以取下。清理焊接面:若所焊部位焊錫過多,可將烙鐵頭上的焊錫甩掉 (注意不要燙傷皮膚,也不要甩到印刷電路板上!),用

43、光烙錫頭"沾"些焊錫出來。若 焊點焊錫過少、 不圓滑時,可以用電烙鐵頭"蘸"些焊錫對焊點進行補焊。 檢查焊 點:看焊點是否圓潤、光亮、牢固,是否有與周圍元器件連焊的現(xiàn)象。 二、焊接質(zhì)量不高的原因 手工焊接對焊點的要求是：電連接性能良好；有一定的機械強度；光滑圓 潤。 造成焊接質(zhì)量不高的常見原因是:焊錫用量過多,形成焊點的錫堆積；焊錫過少, 不足以包裹焊點。冷焊。焊接時烙鐵溫度過低或加熱時間不足,焊錫未完全熔 化、浸潤、焊錫表面不光亮(不光滑),有細小裂紋(如同豆腐渣一樣!)。夾松香焊 接,焊錫與元器件或印刷板之間夾雜著一層松香,造成電連接不良。若夾雜加熱

44、不 足的松香,則焊點下有一層黃褐色松香膜；若加熱溫度太高,則焊點下有一層碳化 松香的黑色膜。對于有加熱不足的松香膜的情況,可以用烙鐵進行補焊。對于已 形成黑膜的,則要"吃"凈焊錫,清潔被焊元器件或印刷板表面,重新進行焊接才行。 焊錫連橋。指焊錫量過多,造成元器件的焊點之間短路。這在對超小元器件及 細小印刷電路板進行焊接時要尤為注意。焊劑過量,焊點周圍松香殘渣很多。 當少量松香殘留時,可以用電烙鐵再輕輕加熱一下,讓松香揮發(fā)掉,也可以用蘸有 無水酒精的棉球,擦去多余的松香或焊劑。焊點表面的焊錫形成尖銳的突尖。 這多是由于加熱溫度不足或焊劑過少,以及烙鐵離開焊點時角度不當造成的。 三、易損元器件的焊接 易損元器件是指在安裝焊接過程中,受熱或接觸電烙鐵時容易造成損壞的元器件, 例如,有機鑄塑元器件、MOS 集成電路等。易損元器件在焊接前要認真作好表面 清潔、鍍錫等準備工作,焊接時切忌長時間反復燙焊,烙鐵頭及烙鐵溫度要選擇適 當,確保一次焊接成功。 此外,要少用焊劑,防止焊劑侵人元器件的電接觸點(例如繼 電器的