《声光控延时电路课程设计报告(继电器2)讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《声光控延时电路课程设计报告(继电器2)讲解（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、武汉理工大学模拟电路课程设计说明书 课课程程设设计计任任务务书书 学生姓名：学生姓名： 李 靖 专业专业班班级级： ： 电信 1104 指指导导教教师师： ： 曾 刚 工作工作单单位：位： 信息工程学院 题题 目：目：声光控制路灯电路 初始条件：初始条件： 具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能 力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实 验室仪器调试。 要求完成的主要任要求完成的主要任务务： ：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、光控：白天，光照强，灯灭；晚上，光照弱，灯亮 2、声控在晚上起作用：有声音，灯亮，延时 30 秒，
2、灯灭； 无声音，灯灭 3、路灯用 25W 灯泡模拟 4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书 时间时间安排：安排： 一周，其中 3 天硬件设计，2 天硬件调试 指指导导教教师签师签名：名： 年年 月月 日日 系主任（或系主任（或责责任教任教师师） ）签签名：名： 年年 月月 日日 武汉理工大学模拟电路课程设计说明书 目录目录 1 声光控制路灯电路设计内容2 1.1 设计要求 2 1.2 设计目的 1 1.3 设计方案 1 1.4 原器件的选择 1 2 电路焊接及调试 .4 2.1 电路原理图的设计 4 2.3 焊接元件 5 2.4 测试与调试 6 3 元件清单 .8 4 课程设计心得体会 .
3、9 5 参考文献 10 本科生课程成绩测定表 11 武汉理工大学模拟电路课程设计说明书 1 1 1 声光控制路灯电路设计内容声光控制路灯电路设计内容 1.11.1 设计要求设计要求 用光控电路和声控电路两个控制电路，以及一个运放器来实现发光二极管的 延时功能。 要求： 1、光控：白天，光照强，灯灭；晚上，光照弱，灯亮 2、声控在晚上起作用：有声音，灯亮，延时 30 秒，灯灭；无声音，灯灭 1.21.2 设计目的设计目的 通过此次声光控制电灯电路的设计，了解常用电子电路设计的思路与过程， 了解怎么通过 PROTEL 绘制电路原理图，培养应用所学知识指导实践的能 力。同时，掌握声光控电路的基本原理
4、，其所涉及的声光信号的采集以及信号的 处理，将声光信号转换为电信号，然后通过 BJT 放大以及电容滤波，我们应该 了解其时间控制电路，如何通过 BJT 控制继电器等。 1.3 设计方案设计方案 方案设计框图如图一所示： 图 1-1 声光控延时电路方框图 由图可以看出，整个电路分为四大部分：声光采集部分、控制部分、延时部 分、继电器照明部分。四大部分的工作原理在下面会详细介绍。 检音 R4 感光 R7 放大 VT 控 制 门 继 电 器 二 极 管 整 形 整 形 延 时 武汉理工大学模拟电路课程设计说明书 2 1.41.4 原器件的选择原器件的选择 芯片选用 CMOS 数字集成电路 CD401
5、1 ， CD4011 有四个独立的与非门 电路，内部功能见图 3 ，VSS 是电源的负极， VDD 是电源的正极。驻极体选 用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：用 RX100 档将红表笔接外壳 的 S 、黑表笔接 D ，这时用口对着驻极体吹气，若表针有摆动说明该驻极体完 好，摆动越大灵敏度越高；光敏电阻选用的是 625A 型，有光照射时电阻为 20K 以下，无光时电阻值大干 100M ，说明该元件是完好的。二极管采用普通的整 流二极管 1N4001。 延时电路采用 RC 延时电路，延时电路 D、 C、R 组成。T=R*C,C 放电所需的时间就是白炽 灯亮的时间，用 0.7 估算。则可知
6、灯亮的时间约 为 T=0.7R*C 改变 R 和 C 的值时，可以调整灯亮 的时间。本题要求时间为 30 秒，则可选择 C=10uF，R=4M。计算大致时间 T=0.7*R*C=28S。 继电器采用 5V 五脚，220V，10A 的继电器， 灯泡为题目要求的 25W 灯泡。 图 1-4 CD4001 整体原理图如图 2 所示： 武汉理工大学模拟电路课程设计说明书 3 图 1-2 声光控延时电路原理图 电路原理说明： 9v 直流电压为集成块 CD4011 及三极管提供电源。整个电路工作的前提是 集成块的 1、2 脚输入高电平，经过三反相，集成块输出端输出高电平，然后触 发继电器导通使灯泡发亮。
7、在白天时，光敏电阻很小使得 1 脚输入低电平，电路封锁了声音通道，使得 声音脉冲不能通过，经过三反相后集成块输出端输出低电平，无触发信号继电器 不导通所以灯泡不亮；在黑夜时，光敏电阻因无光线照射呈高阻，使得输入端 1 脚变高电平，为声音通道开通创造了条件。当没有声音时，三级管 9013 工作在 饱和状态，集电极属于低电平，无触发信号供给继电器。当有声音出入时，三级 管由饱和状态进入放大状态，集电极由低电平转成高电平，使集成块输出一个高 电平，触发继电器工作电路导通，灯泡发亮。电路中应用了一个 IN4148 二级管 来阻断，然后加上了一个 1.5M 的电阻与一个 22uF 的电容来控制电路的延迟
8、时 间，这个延迟时间主要是靠电容的放电使集成块持续高电平，让继电器持续在工 作状态，当电容放完电后集成块输出低电平使继电器无触发信号而关断，灯自动 R1 100 R5 470K R6 1M R2 47K R3 2.2M Q2 9014 Q1 9014 C1 104 C2 10n C3 100n C4 10n MIC R8 10K LDR7 TORCH_LDR 141312111098 1234567 +88.8 Volts R4 4M CD4011 RL +88.8 AC Volts L1 25W D1 1N4001 D2 1N4001 武汉理工大学模拟电路课程设计说明书 4 熄灭。调整与麦克
9、风串联的电阻阻值或三级管的放大倍数都可以调节声控灵敏度， 其工作原理主要是减小基极的工作电压。 a.取样电路由光敏电阻 R7 和驻极体话筒 R4 构成，其中 R4 所采集的声信号 通过 BJT 构成的共射极放大作为芯片 2 脚的输入,R7 则和 R6 构成串联分压电路， 当白天有光照射时，光敏电阻阻值减小，所分的电压降低，则 1 脚无信号输入， 而当夜晚无光时，光敏电阻阻值增大，所分的电压也增大，则 1 脚信号为高电平 输入。 b.CD4011 芯片，内部为四个独立的与非门，当同时 1、2 脚为高电平时，3 脚输出低电平，然后通过 3 脚接到 5、6 脚，则 4 脚输出为高电平，导致二极管 D
10、5 导通。同时 8、9 脚输入为高电平，则 10 脚输出为低电平，同理输入到 12、13 脚，则 11 脚输出高电平。反之，则输出低电平。 c.电容 C3 和电位器 R8 构成延时可调电路。延时时间 t 的计算公式：t= R4C3。所以由以上关系式可以算出 t、R4、C3 的取值关系。因为所要求设计的 可调延时电路是要求 30s,则可计算出 R4=3M,C3=10uF。 d.通过 BJT 来控制继电器内线圈有无电流，其控制部分电路图三所示： 图 1-3 继电器控制电路 当 11 脚输入为高电平时，BJT 发射级就正偏，所以就能构成回路，有电流， 则继电器工作，开关闭合。 R1 100 Q1 9
11、014 C3 100n RL +88.8 AC Volts L1 25W D1 1N4001 武汉理工大学模拟电路课程设计说明书 5 当 11 脚输入低电平时，发射极无偏置电压，不能构成回路，则继电器线圈 中没有电流，不能工作。 2 2 电路焊接及调试电路焊接及调试 电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。电 路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布 局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设 计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。 2.1 电路原理图的设计电路原理图的设计 电路原理图的设计是整个电路设
12、计的基础，它的设计的好坏直接决定后面焊 接的效果。具体设计的步骤如下： 第一步，启动 Protel 原理图编辑器 第二步，设置电路原理图的大小与版面 第三步，从元件库取出所需元件放置在工作平面 第四步，根据设计需要连接元器件 第五步，对布线后的元器件进行调整 第六步，保存已绘好的原理图文档 第七步，打印输出图纸 第八步，根据图纸作出电路焊接图 2.3 焊接元件焊接元件 焊点的标准：焊点呈锥形，焊锡要适量，表面有光泽，光滑，清洁等。 根据焊接图，在电路板上焊接元件。焊接时要特别注意不要出现在虚焊、短 路等。元件布局要美观，均匀，避免导线交叉，分清各个接线脚和正负极。 在布线时，应尽量避免跳线的情
13、况，尽量做到连线整齐，笔直，干净。 焊接图实物如图 2-1： 武汉理工大学模拟电路课程设计说明书 6 图 2-1 焊接图实物 2.4 测测试与调试试与调试 调试 1.打开电源，给系统加上激励信号源，我们小组在调试时采用了拍手的方法， 用眼睛直接去观察灯泡是否亮和按时熄灭。 强光下，发出声响，即此时拍手，看二极管是否发光。若灯亮了，则应该用 2 中的 方法来判断故障部位，并加以改正。 2.只管检查法（电阻法、电压法、电流法） 通过眼、耳、鼻、手来查找故障部位。即是看元器件有无断线、互碰、烧焦、脱焊 等现象；听声音有无异常；闻有无焦味；摸器件是否过热等。用普通万用表的欧姆档检 查各点的阻值，粗查是
14、否有短路、断路或元件错焊等情况，用万用表测量电路中各点对 地的电阻以及元器件的阻值，以此来判断故障部位测量晶体管的管脚电压和集成块各脚 的电压或波形，据此电压值判断故障。 调试前，先将焊好的电路板对照印刷电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、断 武汉理工大学模拟电路课程设计说明书 7 路、元件相碰等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注 意安全。如用万用表检测时，只用将万用表两表笔接触电路板相应处即可。 本电路调试时先将光敏电阻的光挡住，用手轻拍发出声响，这时灯应亮，若用光照 射光敏电阻，再发出声响，这时灯不亮，说明光敏电阻完好，这时即告本套件制作成功， 若不成功应仔细
15、检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。 结果为灯持续亮 26S,与原理计算结果 28S 相差不大，基本符合要求。 调试实物图如图 2-2,图 2-3 图 2-2 调试图实物（灯亮） 武汉理工大学模拟电路课程设计说明书 8 图 2-3 调试图实物（灯熄） 3 元件清单 表 3-1 元件清单 元器件型号数量 芯片CD40111 三极管90142 电解电容100uf1 电解电容10uf2 瓷片电容1041 电磁继电器 5V 五 脚1 二极管IN40012 电阻1001 电阻47K1 电阻2.2M1 麦克风542db1 电阻470K1 武汉理工大学模拟电路课程设计说明书 9 电阻1M1 光敏电阻625A1
16、电阻10K1 电阻4M1 直流电源9V1 4 4 课程设计课程设计心得体会心得体会 俗话说：“实践出真知。”只有实践了后才知道结果是否达到了自己的预期，或 者说是否在实践过程中产生了横好的思路，这都是一个逐步学习的过程。 完成这次课程设计我觉得收获很多，补单进一步掌握了模电的知识及一门专业 方阵软件的基本操作，还提高了自己的设计能力及动手能力。更多的是让我看清了我自 己，明白了凡事需要耐心，实践实践验证里的唯一标准。理论知识的不足在这次实习中 表现的很明显，这将有助于我今后的学习，端正自己的态度，从而更加努力的学习，只 有这样我才能真正地去掌握它，而不是只懂得一点皮毛。同时我认为我们的工作是一个 团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。只有一个 人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整 个工作失败，团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证，而这次实习也正好锻炼 了我们这一
