模擬電子課程設(shè)計(迎賓器)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 課程設(shè)計的目的1</p><p>　　2 課程設(shè)計的任務(wù)與要求1</p><p>　　3 設(shè)計方案與論證1</p><p>　　4 設(shè)計原理及功能說明2</p><p>　　4.1 設(shè)計原理2</

2、p><p>　　4.2 功能說明2</p><p>　　5 單元電路的設(shè)計3</p><p>　　5.1 光敏電阻的結(jié)構(gòu)與工作原理3</p><p>　　5.2 光敏電阻的基本特性4</p><p>　　5.3 SD8917工作原理與功能特性5</p><p>　　6 硬件的制

3、作與調(diào)試6</p><p><b>　　7 總結(jié)6</b></p><p><b>　　參考文獻7</b></p><p>　　附錄1：總體電路原理圖8</p><p>　　附錄2：元器件清單9</p><p>　　1 課程設(shè)計的目的</p>&l

4、t;p>　　此次課程設(shè)計是完成感應(yīng)門鈴的設(shè)計與實現(xiàn)，為此我們從網(wǎng)上查閱了相關(guān)知識，利用自己所學(xué)的知識和老師的指導(dǎo)，完成了此次設(shè)計。該設(shè)計包括設(shè)計的基本原理，感應(yīng)門鈴的硬件設(shè)計，感應(yīng)門鈴的軟件設(shè)計等。</p><p>　　設(shè)計可以發(fā)聲的門鈴電路，對光敏電阻的熟練掌握。</p><p>　　提高焊接技術(shù)，提高實踐能力。</p><p>　　通過此次課程設(shè)計，能達到

5、學(xué)以致用。</p><p>　　2 課程設(shè)計的任務(wù)與要求</p><p>　　(1)設(shè)計一種人體感應(yīng)開關(guān)（語音門鈴），它能夠自動檢測來人，當人經(jīng)過門鈴時自發(fā)出清晰響亮。</p><p>　　(2)檢測人的窗口很小，只要在其他物體上開8毫米左右的孔伸出檢測孔就能正常工作。</p><p>　　(3)檢測窗口很隱蔽，不像紅外透鏡、微波傳感器的天

6、線一樣引人注意，可以讓來人很難發(fā)現(xiàn)機關(guān)，增加趣味感和防破壞。</p><p>　　(4)產(chǎn)品價格非常低廉便于普及和大量生產(chǎn)。</p><p>　　(5)產(chǎn)品的語音內(nèi)容是固定不變的，無法定做或者更改內(nèi)容。當然如果換成可錄放語音電路，或者和其他電路組合可以實現(xiàn)其他用途。</p><p>　　(6)利用Multisim等軟件仿真，得出主要信號輸入輸出點的波形，根據(jù)仿真結(jié)果

7、驗證設(shè)計功能的可行性、參數(shù)設(shè)計的合理性。</p><p>　　(7)完成課程設(shè)計報告。</p><p>　　3 設(shè)計方案與論證</p><p><b>　　方案一：光感</b></p><p>　　原理：光感門鈴是利用人體反射光線，光敏電阻得到足夠大變化的光線，電路產(chǎn)生變化電流觸發(fā)電路，靈敏度跟物體反射率有關(guān)。<

8、/p><p>　　注：光感門鈴與環(huán)境光照度有關(guān)，黑暗情況下不能正常使用。</p><p><b>　　方案二：紅外感應(yīng)</b></p><p>　　原理：門鈴原理：紅外熱釋電傳感器；動作方式：被動式。本身不發(fā)射任何信號，故不產(chǎn)生有害電磁干擾，人體輻射的紅外線中心波長為9~10um，而探測元件的波長靈敏度在0.2~20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器

9、頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。</p><p>　　方案三：555定時器</p><p>　　使當按下開關(guān)時，在兩二極管導(dǎo)通的情況下，電路通過對555定時器的4腳管充電，使555定時器在其內(nèi)部的作用基理下發(fā)生振蕩，此時，外接

10、喇叭就會發(fā)出同一頻率的聲音，當松開開關(guān)時，使得二極管不導(dǎo)通，電很快就被放完，此時，沒有電通過555定時器的4腳管，由于555定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理，使得振蕩器不再振蕩，所以喇叭停止發(fā)聲。</p><p>　　經(jīng)過比較綜合來說，最終選定方案一。</p><p>　　4 設(shè)計原理及功能說明</p><p><b>　　4.1 設(shè)計原理</b>&

11、lt;/p><p>　　首先有人經(jīng)過時，人的身影照應(yīng)到光敏電阻它的阻值發(fā)生變化，電源穩(wěn)壓電路的電流得到提高，經(jīng)過IC集成電路，由內(nèi)部運算處理電路得到穩(wěn)定可靠的電壓值來判斷出人的進出，然后報告給語音功放電路，并發(fā)出聲音。</p><p><b>　　圖4-1 設(shè)計原理</b></p><p><b>　　4.2 功能說明</b&g

12、t;</p><p>　　利用人走過門鈴時會產(chǎn)生一個陰影的特點，通過光敏電阻對光線變化信號的接收，作為本制作的傳感器。制作采用電池供電，通電后系統(tǒng)進入等待狀態(tài)。當有人經(jīng)過感光器件時，由于人的身體會擋住光線，若原來有一定的光線照射在光敏電阻R光上，則R光表現(xiàn)出一個電阻值，當人體擋住一部分照射于光敏電阻的光線時，光敏電阻接收到的光線強度發(fā)生變化，這個變化經(jīng)C2耦合，經(jīng)Q1等組成的高增益放大后，輸入IC的反相輸入端，這

13、個信號與同相輸入端輸入的信號在IC內(nèi)部經(jīng)運算放大處理后，形成一個控制信號，驅(qū)動IC內(nèi)部的音頻發(fā)生電路工作，產(chǎn)生“您好，歡迎光臨！”的音頻信號，使人耳能聽到這句問候語。</p><p>　　在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其

14、電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。</p><p>　　5 單元電路的設(shè)計</p><p>　　5.1 光敏電阻的結(jié)構(gòu)與工作原理</p><p>　　光敏電阻又稱光導(dǎo)管, 它幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成的光電器件。 光敏電阻沒有極性, 純粹是一個電阻器件,

15、使用時既可加直流電壓, 也可以加交流電壓。無光照時, 光敏電阻值（暗電阻）很大, 電路中電流（暗電流）很小。</p><p>　　當光敏電阻受到一定波長范圍的光照時, 它的阻值（亮電阻）急劇減少, 電路中電流迅速增大。 一般希望暗電阻越大越好, 亮電阻越小越好,此時光敏電阻的靈敏度高。 實際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級, 亮電阻在幾千歐以下。</p><p>　　圖5-1 為光敏電阻的原

16、理結(jié)構(gòu)。它是涂于玻璃底板上的一薄層半導(dǎo)體物質(zhì), 半導(dǎo)體的兩端裝有金屬電極, 金屬電極與引出線端相連接, 光敏電阻就通過引出線端接入電路。 為了防止周圍介質(zhì)的影響, 在半導(dǎo)體光敏層上覆蓋了一層漆膜, 漆膜的成分應(yīng)使它在光敏層最敏感的波長范圍內(nèi)透射率最大。</p><p>　　圖 5-2 光敏電阻結(jié)構(gòu)</p><p>　　5.2 光敏電阻的基本特性</p><p>　

17、　伏安特性在一定照度下, 流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。圖5 - 2 為硫化鎘光敏電阻的伏安特性曲線。 由圖可見, 光敏電阻在一定的電壓范圍內(nèi), 其I-U曲線為直線，說明其阻值與入射光量有關(guān), 而與電壓無關(guān)。</p><p>　　圖5-2 硫化鎘光敏電阻的伏安特性</p><p>　　光譜特性光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關(guān)系稱為光譜特性, 亦

18、稱為光譜響應(yīng)。 圖5 - 3 為幾種不同材料光敏電阻的光譜特性。 對應(yīng)于不同波長, 光敏電阻的靈敏度是不同的。從圖中可見硫化鎘光敏電阻的光譜響應(yīng)的峰值在可見光區(qū)域, 常被用作光度量測量（照度計）的探頭。而硫化鉛光敏電阻響應(yīng)于近紅外和中紅外區(qū), 常用做火焰探測器的探頭。</p><p>　　圖5-3 光敏電阻的光譜特性曲線圖</p><p>　　溫度特性溫度變化影響光敏電阻的光譜響應(yīng), 同

19、時, 光敏電阻的靈敏度和暗電阻都要改變, 尤其是響應(yīng)于紅外區(qū)的硫化鉛光敏電阻受溫度影響更大。 圖5 - 4 為硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性曲線, 它的峰值隨著溫度上升向波長短的方向移動。因此, 硫化鉛光敏電阻要在低溫、恒溫的條件下使用。對于可見光的光敏電阻, 其溫度影響要小一些。常用的光敏電阻器是硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)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1~10MΩ

20、；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（0.4~0.76）μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。所以設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。</p><p>　　圖5-4 硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性曲線</p><p>　　5.3 SD8917工作

21、原理與功能特性</p><p>　　SD8917是一種采用ChipCorder專利技術(shù)的語音芯片。此芯片無須A/D轉(zhuǎn)換和壓縮就可以直接儲存,沒有A/D轉(zhuǎn)換誤差,在一個記錄位（BIT）可存儲250級聲音信號,相當于通常的A/D記錄的8倍。片內(nèi)集成了晶體振蕩器、麥克前置放大器、自動增益控制等,只要很少的外圍器件,就可以構(gòu)成個完整聲音錄放系統(tǒng)。 </p><p>　　本文介紹了SD8917的

22、原理、特點、功能。SD8917是美國ISD公司制造的一種新款語音芯片。與ISD其它系列語音產(chǎn)品不同的是,SD8917是一種微控制器“從”設(shè)備,而“主”控制器可以是內(nèi)置有SPI兼容接口的微控制器,也可以用I/O仿真SPI通信協(xié)議。SD8917系列工作電壓為3V,單片錄放時間為8～16分鐘,音質(zhì)好,適用于移動電話及其它便攜式電子產(chǎn)品中。該芯片采用CMOS技術(shù),內(nèi)含振蕩器、抗混疊濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳

23、列。芯片的所有操作必須由微控制器控制,操作命令可通過串行通信接口（SPI或Microwire）送入。</p><p>　　6 硬件的制作與調(diào)試</p><p>　　作為安裝調(diào)試，首先要求一定要理解整個設(shè)備的工藝流程、控制流程，然后看透圖紙，最后對照圖紙先對自己的設(shè)備的內(nèi)部接線做一個整體的檢查（其實就是參看圖紙對照實物實際接線）。</p><p>　　首先把電子語音

24、門鈴電路的各個元器件和萬用板準備好。有電烙鐵和助焊劑進行焊接。先遵循元器件的安裝工藝條件，由小到大進行一個個焊接安裝。焊接時要注意元器件的正負極。在安裝過程中要進行每一個元器件的測試，以保證每個元器件的良好和安裝正確。</p><p>　　制成的門鈴，一般無須任何調(diào)試便可投人使用。如覺得語音聲不動聽，可適當調(diào)整對應(yīng)集成電路的外接振蕩電阻器(R1或R3)阻值加以調(diào)節(jié)。當阻值減小時，語音聲速快、高尖，為女人聲；當阻值

25、增大時，語音聲速慢、低沉，為男人聲。整機靜態(tài)時總電流實測（電壓為3V），工作時電流超不過120mA，故用電節(jié)省，每換一次新電池可工作近一年時間。</p><p><b>　　7 總結(jié)</b></p><p>　　為了完成此次課程設(shè)計的任務(wù)，我們四處請教，虛心學(xué)習(xí)如何利用multisim畫電路原理圖，這是本次設(shè)計的一大難點，有很強的技術(shù)與技巧性；其次，在購買元器件時，

26、必須熟悉自己所需買哪幾種的元器件，因此需要對元器件外形、特征、性能都有所認識，不知道的就必須去圖書館查閱資料或上網(wǎng)搜資料。通過后期的焊接、調(diào)試，最終實現(xiàn)了設(shè)計要求和功能。</p><p>　　通過本次數(shù)字電子課程設(shè)計，我學(xué)會了怎么去根據(jù)課題設(shè)計要求去設(shè)計電路和調(diào)試電路，怎么測試元器件的好壞和元器件的焊接技術(shù)，從中我也深深的體會到了學(xué)習(xí)理論必須要與實踐緊密的聯(lián)系在一起。在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的當屬查閱

27、大量的設(shè)計資料了。為了讓自己的設(shè)計更加完善，查閱這方面的設(shè)計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。我們是在做課程設(shè)計，但我們不是藝術(shù)家，他們可以拋開實際盡情在幻想的世界里翱翔，而我們一切都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實際的構(gòu)想永遠只能是構(gòu)想，永遠無法升級為設(shè)計。</p><p>　　其次，在這次課程設(shè)計中，我們運用到了以前所學(xué)的專業(yè)課知識。雖然過去從未獨立應(yīng)用過它們，但在學(xué)習(xí)的過程中帶著問題去學(xué)我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是

28、我做這次課程設(shè)計的又一收獲。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 華永平 陳松 .電子線路課程設(shè)計—仿真.南京：東南大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[2] 康華光 陳大欽.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社.2002</p><p>　　[3] 謝自美.電子線路設(shè)

29、計、實驗、測試[M].華中科技大學(xué)出版.2000.</p><p>　　[4] 華光.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社2004.</p><p>　　[5] 高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計[M],西安：電子工業(yè)出版社2005</p><p>　　附錄1：總體電路原理圖</p><p><b>　　附錄2：元器件清單&