聲控照明燈課程設(shè)計論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道普遍使用機械手動開關(guān)，由于各種原因往往出現(xiàn)許多電燈長時間明亮的現(xiàn)象，致使燈泡壽命縮短，浪費電能，為國家，單位，個人造成經(jīng)濟損失。另外，由于頻繁開關(guān)或其他人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率極高，既增大了維修量，浪費資金，又容易造成事故隱患。因此，設(shè)計研制一種電路新穎，安全節(jié)電，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便的聲控走廊燈

2、顯得相當有必要。</p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，基于電子技術(shù)的LED聲控?zé)粼缫褑柺?，與傳統(tǒng)的普通電燈相比，具有結(jié)構(gòu)簡便,實用可靠,控制靈敏，節(jié)約電能等優(yōu)點，而且貼近我們的實際生活。它不需要開關(guān)，當有人經(jīng)過時會自動的亮,因此被廣泛應(yīng)用于走廊、樓道，衛(wèi)生間等公共場所，給人們的生活、帶來極大的方便。聲控?zé)粢殉蔀槿藗內(nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵贰Ｔ撾娐酚呻娫措娐?、控制電路，?qū)動照明電路等部分組成，設(shè)計簡單，元件普

3、遍，電路焊接簡易，對培養(yǎng)學(xué)生實踐能力具有重大幫助，同時研究聲控?zé)粢约皵U大其在生活中的應(yīng)用，也有著非?，F(xiàn)實的意義</p><p>　　關(guān)鍵詞：聲控?zé)?；自動控制；電子技術(shù)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　2 課程設(shè)計

4、內(nèi)容及要求2</p><p>　　2.1課程設(shè)計的目的及意義2</p><p>　　2.2課程設(shè)計任務(wù)與要求2</p><p>　　2.3 實驗器材2</p><p>　　2.4 課程設(shè)計技術(shù)指標2</p><p>　　3 聲控照明燈工作原理4</p><p>　　3.1 放大電路

5、概述4</p><p>　　3.2 濾波電路概述4</p><p>　　3.3 T觸發(fā)器概述5</p><p>　　4 電路設(shè)計與調(diào)試6</p><p>　　4.1 驅(qū)動顯示電路設(shè)計與調(diào)試6</p><p>　　4.2驅(qū)動顯示電路參數(shù)計算6</p><p>　　4.3驅(qū)動顯示電路元器

6、件的選擇6</p><p>　　4.4電路板實物圖7</p><p>　　5 實驗結(jié)果分析8</p><p><b>　　5.1仿真圖示8</b></p><p>　　5.2仿真結(jié)果分析8</p><p><b>　　6 總結(jié)9</b></p>&l

7、t;p><b>　　致謝10</b></p><p><b>　　參考文獻11</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　在人類社會進入21世紀之后隨著社會對能源的需求不斷加大，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展以及電子計算機大規(guī)模應(yīng)用于各個領(lǐng)域，帶動了生產(chǎn)力的大規(guī)模提高

8、。電子信息技術(shù)在生產(chǎn)各部門得到了廣泛應(yīng)用。電子電路的設(shè)計也發(fā)生了巨大的變化，首先我們現(xiàn)在設(shè)計電路不僅僅只是為了應(yīng)用而去設(shè)計電路，我們要在多方面考慮的情況下利用高科技原理盡量節(jié)約產(chǎn)品的成本，還要盡最大程度實現(xiàn)產(chǎn)品的“綠色化”</p><p>　　電子信息技術(shù)發(fā)展的主要目標是實現(xiàn)高度智能化，在減少能源使用量的同時又可以不需要人為干預(yù)使機器能獨立處理各種工作。智能化照明電路也是如此。聲音是我們最為熟知的，開關(guān)控制電路可

9、將聲音轉(zhuǎn)化為電信號來控制照明燈工作，是照明線路節(jié)省電能的有效途徑。目前常用的照明燈控制電路的形式多樣，但大都較為復(fù)雜。</p><p>　　通過對數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)及電路基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，運用所學(xué)知識并結(jié)合相關(guān)資料設(shè)計出更加簡單的聲控照明燈，實現(xiàn)聲音對電燈的控制，控制電燈的亮與滅，達到自動控制的人性化設(shè)計。以此替換掉傳統(tǒng)普通電燈與開關(guān)，為人們的生活與工作提供方便，同時節(jié)約電能，減少開關(guān)的修復(fù)和延長電燈的使用壽命

10、。</p><p>　　聲控照明燈電路由電源電路、控制電路，驅(qū)動照明電路等部分組成。由于輸入的電信號很微弱，無法直接去觸發(fā)觸發(fā)器電路使其工作。所以在設(shè)計中選用一個運算放大器 LM386把微弱的信號放大。信號放大后，再經(jīng)過濾波電路實現(xiàn)一次整形處理，然后利用CD4013實現(xiàn)T觸發(fā)器。當CL由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，Q翻轉(zhuǎn)一次。Q的輸出連接三極管電流放大電路，進而實現(xiàn)普亮發(fā)光二極管模擬燈的亮與滅。</p>&

11、lt;p>　　本設(shè)計是利用觸發(fā)元件、開關(guān)控制元件及MIC組成開關(guān)控制線路，控制照明用燈的開關(guān)，該控制線路只有7個零件，該實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、容易調(diào)試、成本低等特點，適用于任何可用聲音控制熄、亮的環(huán)境，特別是公共場合，它可減少人工開關(guān)電燈的麻煩，也避免了忘記關(guān)燈而造成的用電浪費。</p><p>　　電路設(shè)計完成后運用Proteus軟件繪制系統(tǒng)原理圖，在使用該軟件當中，學(xué)會創(chuàng)建設(shè)計文檔管理庫，加載元件庫，繪

12、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，同時將設(shè)計的電路原理圖生成PCB電路板圖等。在此基礎(chǔ)之上將自己設(shè)計的電路進行仿真，并對其波形及數(shù)據(jù)進行分析。</p><p><b>　　2 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　2.1課程設(shè)計的目的及意義</p><p><b>　　2.1.1目的</b></

13、p><p>　　理解聲控照明燈的工作原理。</p><p>　　熟悉聲控照明燈的構(gòu)成及其特性。</p><p>　　掌握聲控照明燈的設(shè)計方法。</p><p>　　學(xué)會用proteus工具軟件設(shè)計，調(diào)試和分析電路。</p><p>　　了解外界因素，元件參數(shù)對聲控照明燈工作特性的影響，以便提高電路工作性能。</p&g

14、t;<p><b>　　2.1.2意義</b></p><p>　　通過所學(xué)知識結(jié)合生活實際解決生活中的問題。聲控?zé)羰且环N聲控電子照明開關(guān)裝置。它提供一種操作簡便,實用可靠,控制靈敏的裝置。此外，利用此裝置可以達到省電的目的，響應(yīng)國家節(jié)能的號召。</p><p>　　2.2課程設(shè)計任務(wù)與要求</p><p><b>　　

15、電路設(shè)計</b></p><p><b>　　參數(shù)計算</b></p><p><b>　　電路仿真，調(diào)試</b></p><p><b>　　電路特性實驗</b></p><p><b>　　完成設(shè)計論文</b></p><

16、;p><b>　　2.3實驗器材</b></p><p>　　2.4課程設(shè)計技術(shù)指標</p><p><b>　　工作電壓：+6V</b></p><p>　　聲音范圍：55-65分貝</p><p>　　3 聲控照明燈工作原理</p><p><b>　　

17、3.1放大電路概述</b></p><p>　　由于壓電陶瓷片所轉(zhuǎn)換的電信號很微弱，無法直接去觸發(fā)觸發(fā)器電路使其工作。所以在設(shè)計中選用了一個運算放大器 LM386把微弱的信號放大。LM324引腳圖如圖3.1所示；放大電路如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.1 LM386引腳圖 圖3.2 放大電路圖</p><p>　

18、　如圖所示，設(shè)壓電陶瓷片所轉(zhuǎn)換的電信號20mv ,經(jīng)放大后 的電壓如果選用CMOS電路，則要求放大后的輸出電壓，這個放大后的輸入電壓也不要過高，以免過于靈敏。這樣有下式根據(jù)LM386的特性，我們采用同相輸入，取用6V的干電池電源連接方式供電.</p><p>　　3.2 濾波電路概述</p><p>　　信號放大后，再經(jīng)過一次整形處理，我們采用圖3.3的二極管1N4007和電容構(gòu)成的濾波電

19、路，圖中的10kΩ電阻是為濾波電路的電容提供一個放電通路。</p><p><b>　　圖3.3 濾波電路</b></p><p><b>　　3.3T觸發(fā)器概述</b></p><p>　　因為TTL電路的功耗大，且要求電源5V穩(wěn)定，而采用 CMOS電路3~18V的電源均可且省電，所以這里我們選用CD4013實現(xiàn)T觸發(fā)器

20、。CD4013的引腳圖如圖3.4所示，真值表如圖3.5所示。根據(jù)設(shè)計要求，將擊掌信號即為觸發(fā)信號，利用CD4013中的一個D觸發(fā)器實現(xiàn)T觸發(fā)器的電路圖如圖3.6所示。當CL由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，Q翻轉(zhuǎn)一次。</p><p>　　圖3.4 CD403引腳圖 圖3.6 觸發(fā)器電路圖</p><p><b>　　圖3.5 真值表</b

21、></p><p><b>　　4 電路設(shè)計與調(diào)試</b></p><p>　　4.1 驅(qū)動顯示電路的設(shè)計與調(diào)試</p><p>　　選用三極管電流放大電路，采用普亮發(fā)光二極管模擬燈的顯示，如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 驅(qū)動顯示電路</p><p>　　4.2 驅(qū)動顯示電路

22、參數(shù)計算</p><p>　　下面對基極電阻和集電極電阻的選取進行計算。因為普亮的發(fā)光二極管流過電流要求為=5~10mA，所以：圖4.1中的 。三極管選用NPN型三極管9013，根據(jù)資料可知，其電流放大倍數(shù)β=60~120 取β=100 故而較好，代入上式得故取 即圖4.中的</p><p>　　4.3 驅(qū)動顯示電路元器件的選擇</p><p>　　表4.1 驅(qū)動

23、顯示電路元器件</p><p><b>　　4.4電路板實物圖</b></p><p><b>　　5 實驗結(jié)果分析</b></p><p><b>　　5.1仿真圖示</b></p><p>　　打開Proteus ISIS，按照圖5.1所示連接電路圖。將壓電陶瓷片換成信號發(fā)

24、生器，產(chǎn)生一串連續(xù)的脈沖，以實現(xiàn)輸入信號。</p><p>　　在輸入端和三極管的集電極端分別加一個電壓探針。以研究它們電位的變化關(guān)系。它們的電位關(guān)系在圖表模式器中顯示</p><p>　　5.2仿真結(jié)果及分析</p><p>　　輸入端和三極管的集電極端的電壓探針示數(shù)關(guān)系如圖5.2</p><p>　　由圖5.2可知，電路為下邊沿觸發(fā)，每來

25、個脈沖（掌聲），三極管的集電極的電壓改變一次，即發(fā)光二極管暗亮的狀態(tài)改變一次。從而達到了電子電路的設(shè)計目的</p><p><b>　　6 總結(jié)</b></p><p>　　在這幾周的電路電子技術(shù)課程設(shè)計中，我做的課題是“聲控照明燈”。聲控?zé)羰且环N聲控電子照明裝置，由音頻放大器、選頻電路、延時開啟電路和可控硅電路組成。它提供了一種操作簡便、靈活、抗干擾能力強，控制靈敏

26、的聲控?zé)?，它采用人嘴發(fā)出約1秒的控制信號“嘶”聲，即可方便及時地打開和關(guān)閉聲控照明裝置，并有防誤觸發(fā)而具有的自動延時關(guān)閉功能，并設(shè)有手動開關(guān)，使其應(yīng)用更加方便。聲控?zé)粲稍捦病⒁纛l放大器、選頻電路、整流電路、驅(qū)動顯示電路組成。它可以用于樓梯、過道、庫房的場合。電路的拾音器只要檢測到有聲響，就會自動控制電燈明亮為行人照明，過一段時間后又自動熄滅，起到了節(jié)能的作用。</p><p>　　在實驗時，電路板上的LED燈在通

27、電后一直明亮，無法做到根據(jù)聲音控制亮與滅。經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)電容與MIC的焊接出現(xiàn)錯誤，未能接地（未能與電源的負極相接）導(dǎo)致電路一直處于10μF電容充電狀態(tài)，未能實現(xiàn)控制作用。排除故障后，電路恢復(fù)正常工作。</p><p>　　本次的設(shè)計實踐將我們學(xué)到的知識應(yīng)用到了實踐，深化了對數(shù)字電路和模擬電子的認識，使我們在設(shè)計實踐中獲得新知。將理論知識與實踐操作相結(jié)合，通過實踐，并在老師和同學(xué)的指導(dǎo)下，學(xué)會分析實際電路、設(shè)計電路。

28、在此設(shè)計中利用到了放大，濾波，驅(qū)動等知識，,進一步鞏固了所學(xué)的基礎(chǔ)知識，加深了對模擬電子電路和數(shù)字電子電路以及電路基礎(chǔ)的理解。從課設(shè)開始到結(jié)束過程中，不斷地溫習(xí)學(xué)過的知識，并得到全新的理解與感悟，做到真正的融匯貫通，提高自己的實踐和獨立思考的能力。通過小組合作共同完成產(chǎn)品設(shè)計，仿真調(diào)試，實際電路焊接。達到學(xué)有所用，學(xué)而會用。</p><p><b>　　致謝</b></p>&

29、lt;p>　　在此感謝我的組長和小組成員，在他們的帶領(lǐng)下，齊心協(xié)力完成電路板焊接，并調(diào)試成功。同時更要感謝指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)，不辭辛苦地幫助我們解決各種問題。使我們能夠順利且有質(zhì)量的完成此次課程設(shè)計。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　楊素行．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程(第三版)．高等教育出版社，2005. </p>

30、<p>　　徐秀平，項華珍. 電工與電子技術(shù)[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2010</p><p>　　李響初,闕愛仁,李喜初.實用電子控制線路200例[M]. 北京：中國電力出版社，2009</p><p>　　周潤景，張麗娜，劉印群. PROTEUS入門實用教程[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　National Semi

31、conductor Corporation. LM386Low Voltage 9 Audio Power Amplifier[OL]. [2010-12-25]. http://www.national.com/mpf/LM/LM386.html#Overview </p><p>　　Fairchild Semiconductor Corporation. CD4013BC Dual D-Type F