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1、 电子课程设计报告课程设计名称：即拍亮延时小夜灯 、四花样彩灯学 院 名 称： 信 息 工 程 学 院 专业： 电子信息工程 班级： 110413 学号： 110413* 姓名： * 评分： 教师：彭 嵩 时间 ：2013年9月28日 模拟电路课程 设计任务书20132014 学年第 1学期 题目即拍亮延时小夜灯内容及要求 声控； 延时点亮小夜灯。进度安排1：查阅资料，到机房学习仿真软件，确定方案，完成原理图设计及仿真；2：领元器件、仪器设备，制作、焊接、调试电路，完成系统的设计；3：写实验报告 。学生姓名：*指导时间：周一至周五指导地点：综合实验楼 考核方式1.评阅 2.答辩 3.实际操作
2、4.其它指导教师 彭嵩系（部）主任 即拍亮延时小夜灯摘要本次课题设计的目的是：设计一简单的即拍延时小夜灯，它可以利用压电陶瓷片将声音信号转化为电信号。压电陶瓷片与晶体三极管、电阻等组成了声控脉冲触发电路，555时基集成电路与电阻、电容等组成典型的单稳态延时电路。晶体三极管和电阻等组成了小灯泡功率驱动放大电路。采用3.0V的直流供电，RC充放电执行。此设计能够很好的控制等的亮与灭，即在有声音或者震动的情况下，小灯泡会亮，否则就不会亮。关键字：555时基、延时、单稳态电路即拍亮延时小夜灯目录第一章、课设题目及要求11.1基本要求11.2 提高要求1第二章、设计原理分析22.1方案一22.2方案二3
3、2.3 总体设计思路32.4各模块设计思路及参数选择4第三章、调试与排版73.1 电路仿真图73.2电路排版83.3焊接电路83.4分模块的调试83.5功能调试83.6系数调试8总结9参考文献10附录11附录一 元器件清单11附录二 实物图12即拍亮延时小夜灯第一章、课设题目及要求1.1基本要求通过对已学知识的了解，试着设计一个电路。要求：（1）达到用声音控制灯泡的亮灭；（2）一定时间过后小灯泡会自动熄灭。1.2 提高要求根据RC充放电原理，设计一电路，从而达到可调试时间即拍延时小夜灯。12即拍亮延时小夜灯第二章、设计原理分析2.1方案一本方案利用压电陶瓷片、555时基集成电路等，基本电路图如
4、图2.1所示 图2-1压电陶瓷片 B 与晶体三极管 VT1，电阻 R1，和电阻 R2 等组成了声控脉冲触发电路， 时基集成电路 IC 与电阻 R3，电容器 C 等组成了典型单稳态延时电路，晶体三极管 VT2， VT3 和电阻 R4，R5 等组成了小电珠 H 的功率驱动放大电路。整个电路的电源由干电池 GB 提供。 平时，由于晶体三极管 VT1 的偏流电阻 R1 取值较大，所以 VT1 趋于截止状态，其集 电极输出电压高于 1/3VDD=1.5V，与之相连的时基集成电路 IC 的低电位触发端 2 脚处于 高电平，单稳态电路处于稳态。电容器两端通过 IC 的 7，1 脚被 IC 内部导通的三极管
5、短路，IC 的 3 脚输出低电平，VT2，VT3 均无偏流而截止，小电珠 H 不发光。 当在有效距离范围内拍一下手掌时，突发的声波被压电陶瓷片 B 接收，并转换成微弱 的电信号，该信号的正半周经 VT1 放大后，从其集电极输出负脉冲，时基集成电路 IC 的 2 脚获得瞬间低于 1/3VDD=1.5V 的低电平触发信号,使 IC 组成的单稳态电路受触发进入暂 稳态(即延时状态),IC 的 3 脚输出高电平,VT2 获得适合的偏流而导通,VT3 进入完全饱和导通状态,小电珠通电发出亮光，随着 IC的 3 脚变成高电平，IC 内部导通的三极管截止，解 除对电容器 C 的短路，电池 GB 通过电阻 R
6、3 向电容器 C 开始充电，当 C 两端的充电电压 （即 IC 的高电位触发端 6 脚电位）达到 2/3VDD=3V 时，单稳态电路翻转恢复稳态，IC 内部三极管重新导通，通过 IC的 7， 脚放电并被再次短路， 的3脚重新输出低电平， C1 IC导通到 VT2，VT3 失去偏流而截止，H 断电自动熄灭。 电路中，小电珠 H 每次延时点亮的时间长短，取决于单稳态电路中电阻器 R3，电容 器 C 的时间常数，具体可以通过公式：T=1.1R3C 来估算。按图选择 R3 和 C 的值，H 延时点亮的时间约为 1min。但在本实验中选的是1u的电容和10m的电阻所以只有11秒左右。在晶体三极管 VT1
7、 电流放大系数 ，R1 电阻值确定的情况下， 通过改变 R2 的电阻值，可调整静态时 IC 的 2 脚电位高低，也就是说，通过适当调整 R2 的电阻值，可以控制声控灵敏度。2.2方案二 利用咪头和NE555等器件进行声电转换已达到使小夜灯延时电量的目的。（注：由于本次课程设计采用方案一，故不赘述）2.3 总体设计思路2.3.1系统组成及工作原理声控灯主要是依据声控原理来设计的。利用声控电路是为了节约能源。整个电路由电声控电路、延时电路等部分组成。电源由实验提供稳压电压。通过声控电路使灯 泡自动点亮，声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而来实现自动控制，延时电 路声音消失后延长一段光照时间。2
8、.3.2 电路各模块设计简介2.3.2.1声控电路部分 声控电路声控电路为声音信号采集电路， 利用压电陶瓷片在声音变化下电压发生改变的特性。当声音达到4.1KHZ以上的谐振频率时在out端将输出一个大于2V 的高电平，当低于4.1KHZ或没有声音时在out端产生一个小于0.8V的低电平。3.2.2.2 延时电路部分延时电路本延时电路采用RC充放电电路作为延时部分，通过555内部结构（与非或关系）等使充电放电电路分开。这样极短的声音刺激就能实现电路的延时工作。信号由 FT-27经9014单向C1充电。所以充电后555芯片的7脚电位高于1脚，3脚就输出 正电位，此时输出小于2V，此时三极管VT2开
9、启，继而VT3也导通，点亮小灯泡H。 在声音信号刺激结束后，电容向电阻R3R4R5等放电，其中R3为10M电阻，使其放 电时间为11s左右。2.4各模块设计思路及参数选择2.4.1 综合控制模块的设计思路在设计之初， 首先要明确所设计电路的功能为在保证充分电的条件下还要能做到 延时性、精确性好，即信号不失真。根据这一设计思路，在有声音时将产生大于2V 的信号，而实际也是要求这种情况下控制灯亮。给555时基集成电路的输出端3管脚 一个不大于3V的高电平信号，才能控制灯亮，而在其他情况下都将产生低电平，约接近于0V。根据这些，选择9014,9012三极管等就能达到设计要求。2.4.2延时控制模块原
10、理声控夜灯的延时控制模块总体参考方案包括RC电路和555 芯片两个个模块组成。从外界进行信号识别，从而达到灯泡发亮的功能。声控夜灯控制系统延时控制模块设计框图2.4.3 555集成电路及工作原理555集成电路开始是作定时器应用的。 但后来经过开发， 它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉 冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲 调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中， 555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以 及缓冲器等，电路比较复
11、杂，是模拟电路和数字电路的混合体。 555集成电路是8脚封装，双列直插型。其中6脚称为阈值端（TH）是上比较器的输入；2脚称为触发端，是下比较器的输入。3脚是输出端，它有0和1两种状态。7脚是放电端；4脚是复位端。 它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。3脚：输出端Vo 2脚：低触发端 6脚：TH高触发端 4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。 5脚：VC为控
12、制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压（当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰）。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如下所示： 表2-4 555定时器的功能表清零端高触发端TH低触发端Q放电管T功能0xx0导通直接清零101x保持上一状态保持上一状态110x保持上一状态保持上一状态1010110导通截止置1清零2.4.4总体结构总体结构如图所示： 图2-2 2.4.5设计方法与参数的确定IC选用静态功耗很小的CMOS时基集成电路（
13、又称“555时基集成电路“），这种 CMOS时基集成电路的静态电流很小，而且工作电压低（实测不低于2V就能工作）。 常用的普通TTL工艺生产的“555”时基集成电路，因其功耗大，要求工作电压较高， 所以不适宜在本制作中使用。 VT1，VT2均选用9014（集电极允许最大电流ICM=0.1A，集电极最大允许功耗 PCM=310mW），要求VT1的电流放大系数200，VT2的电流放大系数100，VT3 选用901 （ICM=-0.5A,PCM=625mW),要求电流放大系数50。 R1-R5均选用RTX-1/8W型碳膜电阻器电阻大小分别为10K、10K、10M、10K、360。C用漏电很小的优质CD11-10V型电解电容器1uF。B用27mm压电陶瓷片FT-27。H用质量较好的小白灯。电压用2节南孚干电池。即拍亮延时小夜灯第三章、调试与排版3.1 电路仿真图因实验仿真软件中没有压电陶瓷片（FT-27） ，所以通过一个开关和一个信号触发来达 到同样的效果。接入电源，当开关闭合时，小夜灯亮；接着断开开小夜灯在10S 左右后才会自动熄灭。电路仿真图所示：图3-13.2电路排版 当仿真图达到所需要求时便可以进行电路排版了，将从库房领取好了的
