腳步聲控制照明燈課程設(shè)計(jì)

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告腳步聲控制照明燈作品40%報(bào)告20%答辯20%平時(shí)20%總分100%設(shè)計(jì)題目： 腳步聲控制照明燈 班級(jí)學(xué)號(hào)： 自動(dòng)化111 08060211128 學(xué)生姓名： 唐傳冬 目錄一、預(yù)備知識(shí)- 1 -二、課程設(shè)計(jì)題目：腳步聲控制照明燈- 5 -三、課程設(shè)計(jì)目的及基本要求- 5 -四、設(shè)計(jì)內(nèi)容提要及說明- 6 -4.1設(shè)計(jì)內(nèi)容- 6 -4.2設(shè)計(jì)說明- 6 -五、原理圖及原理- 7 -5.1功能模塊電路原理圖- 7 -5.2模塊工作原理說明- 7 -六、課程設(shè)計(jì)中涉及的實(shí)驗(yàn)儀器和工具- 8 -七、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)- 11 -八、參考文獻(xiàn)- 12 -1、 預(yù)備知識(shí)對(duì)原器件的了解；、咪

2、頭：、是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換器件，是和喇叭正好相反的一個(gè)器件（電聲）。是聲音設(shè)備的兩個(gè)終端，咪頭是輸入，喇叭是輸出。又名麥克風(fēng)，話筒，傳聲器，咪膽等。、判斷咪頭的正負(fù)極：和外殼連通的是負(fù)極，接屏蔽層。、三極管：、晶體三極管（以下簡(jiǎn)稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極管；是一種控制元件，主要用來控制電流的大小；、作用：電流放大、電流飽和、電流截至；、三極管的識(shí)別：1腳：發(fā)射極、2腳：基極、3腳：集電極；、光敏電阻：、光敏電阻（photocell，注意：光電池是photovoltaic cell）又稱光敏

3、電阻器（photoresistor or light-dependent resistor，后者縮寫為ldr）或光導(dǎo)管（photoconductor），常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。、入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強(qiáng)，電阻增大。、二極管：、二極管又稱晶體二極管,簡(jiǎn)稱二極管(diode);它只往一個(gè)方向傳送電流的電子零件

4、。它是一種具有1個(gè)零件號(hào)接合的2個(gè)端子的器件，具有按照外加電壓的方向，使電流流動(dòng)或不流動(dòng)的性質(zhì)。晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。、作用：整流、鉗位、穩(wěn)壓、續(xù)流；、電阻：、電阻（Resistance，通常用“R”表示），是一個(gè)物理量，在物理學(xué)中表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體，電阻一般不同，電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。電阻將會(huì)導(dǎo)致電子流通量的變化，電阻越小，電子流通量

5、越大，反之亦然。而超導(dǎo)體則沒有電阻。、作用：標(biāo)準(zhǔn)電阻的主要作用是發(fā)熱，跟其它元件并聯(lián)時(shí)，電阻可以分流。跟其它元件串聯(lián)時(shí)，電阻可以分壓。、電容：、電容器通常簡(jiǎn)稱其為電容，用字母C表示。定義1：電容器，顧名思義，是裝電的容器，是一種容納電荷的器件。、作用：電容是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交，耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路， 能量轉(zhuǎn)換，控制等方面。、芯片：、CD4011數(shù)字集成芯片 IC 選用 CMOS 數(shù)字集成電路 CD4011，CD4011有四個(gè)獨(dú)立的與非門電路，；、作用：它可做成振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)，又可作為整形、反相等等。在本電路中CD4011僅用作反相和整形以及控制

6、門的作用。、CD4011引腳圖、IC底座：、有的怕焊接時(shí)燒毀，有的需要燒寫程序，有的需要拆下來測(cè)試調(diào)試，有的為了更換升級(jí)方便，有的?？傊胁遄`活！、2、 課程設(shè)計(jì)題目：腳步聲控制照明燈題目：腳步聲控制照明燈，能自動(dòng)控制白天開關(guān)燈、夜晚亮燈、人走燈滅。它具有靈敏、低耗、性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)能明顯等特點(diǎn)?？捎糜跇翘?、廁所等公共場(chǎng)所照明燈的自動(dòng)管理。3、 課程設(shè)計(jì)目的及基本要求、設(shè)計(jì)目的：提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析電路和了解元器件的基本用法。、基本要求：主要介紹了聲控?zé)舻闹谱髟硪约癕ultisim10和protel的一些基本的操作和用法。電路分塊清晰，PCB板美觀、模塊清

7、晰。經(jīng)仿真電路原理正確。達(dá)到任務(wù)要求。運(yùn)用PROTEL軟件繪制最小系統(tǒng)原理圖及部分外圍擴(kuò)展，在使用該軟件當(dāng)中，學(xué)會(huì)創(chuàng)建設(shè)計(jì)文檔管理庫，加載元件庫，繪制電路圖，放置電源部件，修改元件參數(shù)，生成網(wǎng)絡(luò)表文件，同時(shí)還要將自己設(shè)計(jì)的電路原理圖生成PCB電路板圖等方法。在此基礎(chǔ)之上將自己設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，并對(duì)其波形及數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。但是由于學(xué)校條件有限，只能用萬用板焊接。按照原理圖連接好各原件，然后焊接完成即可，焊接完后會(huì)有話筒輸入端和電源端，電源端一端接電源，一段接地，剛開始用燈光照射，發(fā)現(xiàn)LED燈不亮，然后將光敏電阻遮住，結(jié)果LED燈發(fā)光了，接著測(cè)試聲控部分，對(duì)著話筒用手拍一下手掌，發(fā)現(xiàn)當(dāng)掌聲超過一定

8、的響度時(shí)LED燈就會(huì)發(fā)光，并持續(xù)一段時(shí)間就熄滅，這與設(shè)計(jì)的內(nèi)容基本符合。4、 設(shè)計(jì)內(nèi)容提要及說明4.1設(shè)計(jì)內(nèi)容提要：、白天光線強(qiáng)，開關(guān)中的光控電路工作，將電路切斷；聲控是用人走動(dòng)時(shí)，腳步聲控制電路，將電路接通。兩個(gè)兩部分的控制相當(dāng)于兩個(gè)開關(guān)串聯(lián)。從邏輯上來講，就是“光暗”和“腳步聲”是“與非”的關(guān)系，滿足這兩個(gè)條件，電路接通，燈亮。這個(gè)“與非門”輸出，接通燈的電源，燈亮。再經(jīng)過一個(gè)時(shí)延，燈亮幾十秒鐘后，經(jīng)過電阻電容組成的充放電電路，燈光熄滅。、要求：設(shè)計(jì)一個(gè)樓道聲光控?zé)艨刂齐娐肥菬襞莩掷m(xù)亮20秒后熄滅。4.2設(shè)計(jì)說明：、聲光雙控延時(shí)開光不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公室、教學(xué)樓等

9、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)，而且降低能耗，節(jié)約能源，注重環(huán)保是當(dāng)今世界的主潮流。此外，它在一定的場(chǎng)所使用還可起防盜作用。它是公共場(chǎng)所照明開關(guān)的理想選擇。、設(shè)計(jì)合理的控制電路控制燈泡：設(shè)計(jì)一個(gè)靈敏度較高的聲光控制開關(guān)，行人只要發(fā)出聲音就能將電路觸發(fā)，電路僅使用一只555定時(shí)器、一個(gè)光敏電阻器以及若干電阻、電容配合就能將電路觸發(fā)，使其導(dǎo)通，將電燈打開。它不需要發(fā)送關(guān)閉信號(hào)，由電路自身的延時(shí)電路將燈關(guān)閉。當(dāng)燈被打開后，延時(shí)電路延時(shí)約20s后將燈自動(dòng)關(guān)閉。該電路還具有自動(dòng)光控作用，在白天由光敏電阻器控制著電路。即使受到聲音信號(hào)的觸發(fā)，開關(guān)也不會(huì)打開。5、 原理圖及原理說

10、明腳步聲控制照明燈原理圖5.1本制作主要由駐極體傳聲器、光敏電阻、與非門集成電路CD4011、晶體二極管、晶體三極管、電阻電容等元器件組成。5.2工作原理： 電路中集成電路IC的門1和門2接成“與”輸入，用以鑒別輸入動(dòng)態(tài)。按邏輯功能只有當(dāng)門1的兩輸入端都呈高電平時(shí)，門2的輸出端為高電平，再經(jīng)門3門4兩級(jí)反相后觸發(fā)晶閘管VS導(dǎo)通、接通燈路。白天因光敏電阻RG受光線照射電阻變小，IC的1腳呈低電位、IC的輸出端為低電平，VS阻斷、燈路關(guān)閉，這時(shí)無論有多大聲響都不會(huì)亮燈。到夜晚RG的電阻隨環(huán)境光線減弱而增大，腳1變成高電位，當(dāng)有人走動(dòng)的腳步聲傳到傳聲器MIC時(shí)，聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)三極管VT放大，使腳

11、2電位也由低變高，門2輸出高電平，通過二極管VDl向C2迅速充電到閾值電壓，門4輸出高電平，VS導(dǎo)通、燈亮。人過聲息，門2輸出電平變低，由C2電壓維持門3輸入高電平、門4輸出狀態(tài)不變、燈不熄。這時(shí)由VDl隔離C2經(jīng)R5緩慢放電，約10秒后，電壓降到關(guān)門電壓值時(shí)，門3、門4翻轉(zhuǎn)、VS截止、燈自動(dòng)熄滅。 二極管VD2VD5將串接燈泡的220V交流市電經(jīng)橋式整流與晶閘管VS形成回路，同時(shí)由R7，DW限流穩(wěn)壓，向CD4011等部分的電路提供約7V直流電壓和0.7mA的工作電流。本制作靜態(tài)功耗甚微。6、 課程設(shè)計(jì)中涉及的實(shí)驗(yàn)儀器和工具 工具和實(shí)驗(yàn)儀器：電烙鐵、烙鐵架、鑷子、吸錫器、斜口鉗、松香、錫絲、萬

12、用板、萬用表、示波器等其他工具。、電烙鐵使用說明和細(xì)節(jié)：新烙鐵使用前，應(yīng)用細(xì)砂紙將烙鐵頭打光亮，通電燒熱，蘸上松香后用烙鐵頭刃面接觸焊錫絲，使烙鐵頭上均勻地鍍上一層錫。這樣做，可以便于焊接和防止烙鐵頭表面氧化。舊的烙鐵頭如嚴(yán)重氧化而發(fā)黑，可用鋼挫挫去表層氧化物，使其露出金屬光澤后，重新鍍錫，才能使用；、使用前，應(yīng)認(rèn)真檢查電源插頭、電源線有無損壞。并檢查烙鐵頭是否松動(dòng)；電烙鐵使用中，不能用力敲擊。要防止跌落。烙鐵頭上焊錫過多時(shí)，可用布擦掉。不可亂甩，以防燙傷他人；焊接過程中，烙鐵不能到處亂放。不焊時(shí)，應(yīng)放在烙鐵架上。注意電源線不可搭在烙鐵頭上，以防燙壞絕緣層而發(fā)生事故；、焊接電子元件，一般采用有

13、松香芯的焊錫絲。這種焊錫絲，熔點(diǎn)較低，而且內(nèi)含松香助焊劑，使用極為方便。、萬用表的簡(jiǎn)單使用：、插孔和轉(zhuǎn)換開關(guān)的使用：首先要根據(jù)測(cè)試目的選擇插孔或轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置，由于使用時(shí)測(cè)量電壓，電流和電阻等交替的進(jìn)行，一定不要忘記換檔。切不可用測(cè)量電流或測(cè)量電阻的檔位去商量電壓。如果用直流電流或電阻去測(cè)量220的交流電壓，萬用表則會(huì)立馬燒壞；、測(cè)試表筆的使用：萬用表有紅，黑筆，別看它就有兩根，使用中能不能運(yùn)用自如，也是大有學(xué)問的，如果位置接反，接錯(cuò)，將會(huì)帶來測(cè)測(cè)試錯(cuò)誤或燒壞表頭的可能性。一般紅表筆為“+”，黑筆為“-”；表筆插放萬用表插孔時(shí)一定要嚴(yán)格按顏色和正負(fù)插入。測(cè)直流電壓或直流電流時(shí)，一定要注意正負(fù)極

14、性沒電流時(shí)，表筆與電路串聯(lián)，測(cè)電壓時(shí)，表筆與電路并聯(lián)，不能搞錯(cuò)。、如何正確讀數(shù)：萬用表使用前應(yīng)檢查指針是否在零七八碎位上，如不指零位，可調(diào)正表蓋上的機(jī)械調(diào)節(jié)器，調(diào)至零位；萬用表有多條標(biāo)尺，一定要認(rèn)清對(duì)應(yīng)的讀數(shù)標(biāo)尺，不能圖省事面而把交流和直流標(biāo)尺任意混用，更不能看錯(cuò)； 萬用表同一測(cè)量項(xiàng)目有多個(gè)量程，例如直流電壓量程有1V，10V，15V，25V，100V，500V等，量程選擇應(yīng)使指針滿刻度的2/3附近。測(cè)電阻時(shí)，應(yīng)將指多云指向該檔中心電陰值附近，這樣才能使測(cè)量準(zhǔn)確。、示波器的組成：示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測(cè)的交變電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器。它是觀

15、察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)中的問題、測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源組成；示波器的簡(jiǎn)單使用如下：、熒光屏是示波管的顯示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，指示出信號(hào)波形的電壓和時(shí)間之間的關(guān)系。水平方向指示時(shí)間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。垂直方向標(biāo)有0，10，90，100等標(biāo)志，水平方向標(biāo)有10，90標(biāo)志，供測(cè)直流電平、交流信號(hào)幅度、延遲時(shí)間等參數(shù)使用。根據(jù)被測(cè)信號(hào)在屏幕上占的格數(shù)乘以適當(dāng)?shù)谋壤?shù)(VDIV，TIMEDIV)能得出電壓值與時(shí)間值。、示波

16、管和電源系統(tǒng)：電源、輝度、聚焦、標(biāo)尺亮度。、時(shí)基選擇(TIMEDIV)和微調(diào)。時(shí)基選擇和微調(diào)的使用方法與垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇和微調(diào)類似。7、 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)此次課程設(shè)計(jì)是有關(guān)晶體管器件的課程設(shè)計(jì)，再經(jīng)過了大量的查閱書籍，網(wǎng)絡(luò)資料后，我選擇了腳步聲控制照明燈電路的設(shè)計(jì)這個(gè)題目，首先進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)，然后再PROTELL上進(jìn)行繪制原理圖，然后對(duì)電路中的各個(gè)部分進(jìn)行調(diào)整修改，成功后我對(duì)它進(jìn)行了PCB版圖制作，按照設(shè)計(jì)的電路原理圖用電烙鐵把元器件焊接在萬用板上，連接后在實(shí)驗(yàn)室不斷地調(diào)試、修改，最后得到所需要的結(jié)果。此次晶體管器件的課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的總體電路的設(shè)計(jì)的要求更嚴(yán)格，需要通過翻閱復(fù)習(xí)以前學(xué)過的知識(shí)確立實(shí)驗(yàn)總體的設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行各模塊的設(shè)計(jì)，還有就是在仿真中總會(huì)有大大小小的問題導(dǎo)致得不到所要求的結(jié)果，因此需要我們不斷的變換參數(shù)，這兩周下來，我對(duì)三極管的原理及CD4011集成芯片的工作過程有了更深的了解，protel的基本操作有了重新的認(rèn)識(shí)，這對(duì)我們以后的工作和學(xué)習(xí)有很大的幫助，通過整個(gè)設(shè)計(jì)過程，對(duì)我的專業(yè)電路知識(shí)提高很大，通過典型電路的設(shè)計(jì)與制作，加深對(duì)基本原理的了解，增強(qiáng)了實(shí)踐能力。 硬件制作過程是艱辛的，從把電路原理圖到萬用板上的布線，再把