1、<p><b>　　課程設計報告書</b></p><p>　　課程名稱： 電子技術課程設計 </p><p>　　題 目： 聲光控燈開關 </p><p>　　系 （院）： 機械工程學院 </p><p>　　學 期：

2、 </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　第一章 系統(tǒng)概述。。。。。。。。。。。。。

3、。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4</p><p>　　第二章 單元電路設計與分析。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5</p><p>　　第三章 電路的安裝與調試。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12</p><p>　　總結。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

4、。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13</p><p>　　參考文獻。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16</p><p>　　附錄。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14</p><p><b>　　題目<

5、;/b></p><p><b>　　聲控燈開關</b></p><p>　　1設計的目的和任務：</p><p>　　1、鞏固加深對模擬電子技術基礎知識的理解，提高綜合運用所學知識的能力，培養(yǎng)學生獨立分析問題、解決問題的能力。</p><p>　　2、通過查找資料、選方案、設計電路、仿真或調試、寫報告等環(huán)節(jié)的訓練

6、，熟悉設計過程、步驟。為今后從事電子線路的設計、研制電子產品打下良好的基礎。</p><p>　　3、作為電力電子技術的入門，學習晶閘管的應用。</p><p>　　4、設計模擬和數(shù)字電子混合電路，實現(xiàn)特定功能。學習這一技能，積累這方面的經驗。</p><p><b>　　2設計要求：</b></p><p>　　1、設

7、計辦公大樓、寫字樓或居民住宅樓內應用的聲光控燈開關。</p><p>　　2、在白天照度較高時，即樓道內光線充足時本開關不啟動，燈熄滅。</p><p>　　3、夜晚樓道內光線較差時，若樓道內充分安靜（無人行動時），燈泡不啟動。</p><p>　　4、若在光線較差的樓道內有人發(fā)出聲響，就啟動該裝置使燈泡點亮。</p><p>　　5、畫出電

8、路圖 </p><p>　?。?）用protel繪制電路圖</p><p>　　（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。</p><p>　?。?）圖形符號要標準，圖中應加適當?shù)臉俗ⅰ?lt;/p><p><b>　　3總體框圖設計</b></p><p>　　根據(jù)技

9、術要求，此聲控燈開關可由以下幾個單元組成：</p><p><b>　　圖1整體框圖</b></p><p><b>　　4功能設計</b></p><p>　　圖2 聲光控制電路圖</p><p>　　根據(jù)圖2電路，原理如下：</p><p>　　由四個二極管組成的橋式整流

10、電路將輸入電路的220v50hz交流電壓變換成脈動直流。該脈動直流電壓一路由R3和R1、C3分壓并濾波后得到傳感及邏輯控制電路所用的電壓VCC；另一路接到晶閘管BT169的陽極。</p><p>　　當BT169的控制極（柵極）為高電平且輸入的交流信號Vi=COS（wt+Φ）處于正半周期時，電流由D2→地→D4→燈流過而將燈點亮。當Vi處于負半周期時，電流由燈→D3→地→D1而將燈點亮。當BT169的控制極為低電

11、平時，晶閘管截止，此時不會產生驅動燈的電流，此時燈是熄滅的。由此可見，燈的亮滅是由晶閘管的控制極電平決定的。因此，關鍵的問題是如何控制其柵極電平的高低。</p><p>　　有光時燈滅；無光無聲時燈滅；無光有聲時燈亮。參見圖2，對光敏電阻RW而言，當有光時，RW<2kΩ，此時HD14011的1腳亦即第一個與非門的一個輸入端為低電平（地），所以3腳為高電平、4腳為低電平，10腳為高電平，11腳為低電平（后文設

12、上述由左至右四個與非門的輸出分別為A,B,C,D），則此時晶閘管截止，燈泡是暗的。相反，如果無光時，RW>2MΩ，此時HD14011的1腳是高電平，此時第一個與非門的輸出取決于2腳的狀態(tài)，而2腳的狀態(tài)將由噪聲傳感器來決定，當沒有聲音時，2腳為低電平，因此A為高電平，B為低電平，C為高電平，D為低電平，此時晶閘管截止，燈泡為暗。當有聲音產生時，在麥克兩端產生一個交流信號，經過電容而將2腳置成高電平，此時A為低電平，B為高電平，C為低

13、電平，D為高電平，從而將晶閘管觸發(fā)導通，燈泡點亮，同時由于B點為高電平，可對電容C2充電，這樣，當聲音消失之后，由于C2和R7的存在，使C點維持在低電平直到C2放電結束，在此過程中，燈泡將會一直保持在亮的狀態(tài)直至此過程結束。</p><p>　　4.1 VCC值的確定</p><p>　　可由R3、R1的分壓作用將家用電壓經整流后所得電壓Vo=220ｘ1.414=311V</p>

14、;<p>　　輸入電壓的表達式為：Vcc=R1*Vo/(R1+R3) 算得Vcc=5V</p><p><b>　　4.2 延時的確定</b></p><p>　　圖3 延時電路部分</p><p>　　由R7、C2組成延時電路，要求延時為1min，與非門工作高低電平為3.4V,0.3V</p><p&

15、gt;　　延時T計算公式：t=R7C2ln（Vt+/Vt-） 算得R7=1.1MΩ C2=22uf</p><p>　　4.3 與非門的高低電平的輸入確定</p><p>　　NPN的參數(shù)為：β=50Vce(sat)=0.3V Vbe=0.7V</p><p>　　如果無光時，RW>2MΩ，與非門有一腳是高電平，此時第一個與非門的輸出取決于另腳的狀態(tài)，此

16、腳的狀態(tài)將由噪聲傳感器來決定。</p><p><b>　　當沒有聲音時：</b></p><p>　　燈不亮，要求第一個與非門的一腳為低電平，即使三極管工作在飽和區(qū)滿足條件，且輸出的電壓為0.3V。此時A為高電平，B為低電平，C為高電平，D為低電平，此時晶閘管截止，燈泡為暗。</p><p>　　由三極管的工作參數(shù)得： Ibs=（Vcc-Vc

17、e）/R5β=0.18uA</p><p>　　Ib=（Vcc-Vbe）/R2 =1.4uA 在飽和工作區(qū)不滿足Ic=βIb 且Ib>Ibs </p><p>　　令Ib=10Ibs </p><p>　　由此可得R8=510KΩ R2=47kΩ</p><p><b>　　當有聲音時：</b></

18、p><p>　　燈亮，要求第一個與非門的一腳為高電平，三極管工作在放大區(qū)且輸出高電平3.4V。在麥克兩端產生一個交流信號，經過電容而將腳置成高電平，此時A為低電平，B為高電平，C為低電平，D為高電平，從而將晶閘管觸發(fā)導通，燈泡點亮。</p><p>　　R=R2//R4 算得R=21.4Ω</p><p>　　I=Ib+Vce/R 算得I=12.2mA</

19、p><p>　　滿足聲音傳感器的額定電流I=12.2mA，電壓1～12V。</p><p><b>　　圖4等效圖</b></p><p>　　4.4 整流電路設計</p><p>　　整流電路有單相橋式整流電路，單相半波整流電路，單相全波整流電路等。</p><p>　　本系統(tǒng)選用單相橋式整流電路。

20、</p><p>　　單相橋式整流電路是最基本的將交流轉換為直流的電路，其電路如圖5所示。</p><p>　　在分析整流電路工作原理時，整流電路中的二極管是作為開關運用，具有單向導電性。根據(jù)圖5的電路圖可知：</p><p>　　當負半周時二極管D1、D3導通，在負載電阻上得到正弦波的正半周。當正半周時二極管D2、D4導通，在負載電阻上得到正弦波的負半周。在負載電

21、阻上正負半周經過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。單相橋式整流電路的波形圖見圖5。</p><p>　　圖5 整流電路及波形圖</p><p>　　4.5 電容濾波電路</p><p>　　濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波。電容器C對直流開路，對交流阻抗小，所以C應該并聯(lián)在負載兩端。電感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此L 應與負載串聯(lián)

22、。經過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質量。</p><p>　　濾波電路常有電容濾波，電感濾波和RC濾波等。本系統(tǒng)設計在單相橋式整流電路直接接并聯(lián)電容構成電容濾波電路，經過此電容濾波電路濾去整流輸出電壓的紋波。電容濾波電路如圖6所示</p><p>　　濾波原理：若電路處于正半周，二</p>

23、<p>　　極管D2、D4導通，變壓器次端電壓v2</p><p>　　給電容器C充電。此時C相當于并聯(lián)在</p><p>　　v2上，所以輸出波形同v2 ，是正弦形。</p><p>　　所以，在t1到t2時刻，二極管導</p><p>　　電，Ｃ充電，vC=vL按正弦規(guī)律變化；</p><p>　　t2

24、到t3時刻二極管關斷，vC=vL按指數(shù)</p><p>　　曲線下降，放電時間常數(shù)為RLC。</p><p>　　圖6 電容濾波電路</p><p>　　圖7 電容濾波過程</p><p>　　當放電時間常數(shù)RLC增加時，t1點要右移， t2點要左移，二極管關斷時加長，導通角減小，見圖7中的曲線；反之， RLC減少時，導通角增加。顯然當R

25、L很小，即IL很大時，電容濾波的效果不好，見圖7中的曲線。反之，當ＲL很大，即IL很小時，盡管C較小, RLC仍很大，電容濾波的效果也很好，見圖7中的曲線。</p><p>　　4.6 晶閘管的工作原理</p><p>　　晶閘管的工作原理分析：晶閘管可用兩個不同極性（P-N-P和N-P-N）晶體管來模擬，如圖G1所示。當晶閘管的柵極懸空時，BG1和BG2都處于截止狀態(tài)，此時電路基本上沒有

26、電流流過負載電阻RL，當柵極輸入一個正脈沖電壓時BG2道通，使BG1的基極電位下降，BG1因此開始道通，BG1的道通使得BG2的基極電位進一步升高，BG1的基極電位進一步下降，經過這一個正反饋過程使BG1和BG2進入飽和道通狀態(tài)。電路很快從截止狀態(tài)進入道通狀態(tài)，這時柵極就算沒有觸發(fā)脈沖電路由于正反饋的作用將保持道通狀態(tài)不變。如果此時在陽極和陰極加上反向電壓，由于BG1和BG2均處于反向偏置狀態(tài)所以電路很快截止，另外如果加大負載電阻RL的

27、阻值使電路電流減少BG1和BG2的基電流也將減少，當減少到某一個值時由于電路的正反饋作用，電路將很快從道通狀態(tài)翻轉為截止狀態(tài)，我們稱這個電流為維持電流。在實際應用中，我們可通過一個開關來短路晶閘管的陽極和陰極從而達到晶閘管的關斷。等效圖如下：</p><p><b>　　等效圖</b></p><p>　　圖8 晶閘管的工作原理圖</p><p&

28、gt;<b>　　5 總原理圖</b></p><p>　　根據(jù)上面各參數(shù)的計算，可得出實現(xiàn)此聲控開關的原理總圖如下：</p><p><b>　　圖</b></p><p><b>　　圖9 總原理圖</b></p><p><b>　　6調試</b>

29、</p><p>　　調試時要用到萬用表測量各個點位上的電壓值，先將光敏電阻的光檔住，將AB分別接在電燈的開關上，用手輕拍聲音傳感器，這時燈應該亮。若用光照射光敏電阻，再用手輕拍聲音傳感器，這時燈應該不亮。說明光敏電阻完好，這時表示制作成功。</p><p>　　若調試不成功，要先將焊好的電路板對照電路圖檢查一遍。不要有錯焊、漏焊、短路等現(xiàn)象。</p><p>　　

30、若沒有上訴現(xiàn)象，用電壓表測試個點的電壓值，若與理論值出入太大則可能是元器件問題，可能被燒壞或內部短路等。</p><p><b>　　7 元器件清單</b></p><p><b>　　8 總結</b></p><p>　　經過這為期兩周的電子技術課程設計，在設計“聲控開關”的過程中，我終于知道了在做這樣的一個課程設計的時

31、候，應該從什么地方著手，應該怎樣構造自己的思路，怎樣利用已學知識來實現(xiàn)自己的設計方案，并通過不斷地查找資料來實現(xiàn)它的功能。在此過程中，不但讓我體會到設計的繁瑣與艱辛，同時也讓我更好地鞏固了以前所學的知識。</p><p>　　以前我一直這樣認為，我們只要學好課本的專業(yè)知識就行，但我們并不一定要知道如何利用利用課本知識來完成某些設計，并實現(xiàn)它的功能。而通過這次的課程設計讓我大大改變了自己以前錯誤的想法。雖然這段時間

32、臨近期末考試，讓我感到時間非常的緊迫，人也很疲憊，但當我通過自己的努力，去圖書館找資料，上網(wǎng)參考其他人的設計程序和同學共同來完成設計的那一刻，所有的緊張，所有的疲憊都忘記了。我想這就是所說的成就感吧！也讓我深刻的體會到了“在設計中我們會鞏固很多知識、學到很多知識”。</p><p>　　在電子技術的設計過程中，我也遇到了一些困難和迷惑。但是通過不斷努力，和同學克服了一個又一個的問題，保證了設計作業(yè)的順利進行。&l

33、t;/p><p>　　這次我不但收獲了努力的成果——“聲控開關”，還從中充分感受到了“只要功夫深，鐵杵磨成針”。并堅信再難的困難我們也會努力去克服。通過這次課程設計我相信這對于我在以后的發(fā)展中具有深遠的影響。</p><p><b>　　9 參考文獻</b></p><p>　　[1] 彭介華. 電子技術課程設計指導. 北京：高等教育出版社，199

34、7</p><p>　　[2] 李振聲. 實驗電子技術. 北京：國防工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[3] 盧結成，高世忻等. 電子電路實驗及應用課題設計. 合肥：中國科學技術大學出版社，2002</p><p>　　[4] 康華光. 電子技術基礎（模擬部分）2006.1. 北京：高等教育出版社，1985</p><p>　　[5]