成绩课程设计说明书（论文）题目： 光控开关电路设计 课程名称： 模拟电子技术 学 院： 电子信息与电气工程学院 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2014年06月06日课 程 设 计 任 务 书设计题目光控开关电路设计学生姓名所在学院电子信息与电气工程学院专业、年级、班设计要求：1、设计制作一个光控开关电路；2、 用光敏二极管作为感光元件；3、 通过电位器调节感光灵敏度；4、当光线低于设定值时，输出继电器动作，LED灯亮主要元件：光敏二极管、电位器、5V固态继电器、8050、μA741、1N 4007学生应完成的任务： 掌握模拟电路的一般设计方法和步骤；掌握Multisim、proteus等电路仿真软件的应用；运用PCB设计软件设计符合要求的印刷电路板；掌握模拟电路的安装与调试的一般方法；掌握设计说明书的撰写方法 设计一个光控开关电路，并利用Multisim软件进行电路仿真。
利用DXP软件绘制电路原理图，并设计制作电路的PCB板根据设计原理对电路进行安装调试，完成课程设计工作，并提交课程设计报告参考文献：【1】童诗白,华成英.模拟电子技术[M].北京:高等教育出版社,2006【2】陈大钦.电子技术基础实验-电子电路实验、设计、仿真[M].北京:高等教育出版社,2006【3】彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:高等教育出版社,2010【4】邱关源,罗先决.电路(第五版)[M].北京:北京大学出版社,2006工作计划：5月26日—28日完成原理图的设计；5月28日—30日进行PCB设计；6月3日号—4日制作PCB板；6月5日—6日电路板安装与调试，提交课程设计报告任务下达日期： 2014 年 5 月 26 日任务完成日期： 2014 年 6 月 6 日 指导教师（签名）： 学生（签名）：光控开关电路设计摘 要：此光控灯电路是基于光电传感器特性的基础上而设计的该光控开关由光控部分，开关部分， LED灯三部分组成。
当自然光的亮度（或人为亮度）发生改变时，光控灯将随着“开”和“关”适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备，降低能耗，节约能源关键词：光敏二极管；电压比较器；继电器；晶体三极管目 录1.设计背景………………………………………………………………1 1.1满足现实生活需求…………………………………………………1 1.2适应现代科技发展…………………………………………………1 2.设计方案………………………………………………………………1 2.1可供选择方案. ………………………………………………………1 2.2方案论证………………………………………………………2 3.方案的实施……………………………………………………………2 3.1原理图的设计………………………………………………………2 3.2PCB板的设计和制作…………………………………………………4 3.3元器件的组装与焊接……………………………………………6 3.4光控开关的调试…………………………………………………6 4.结果与结论……………………………………………………………6 4.1.光控开关设计结果………………………………………………6 4.2.结论………………………………………………………………6 5.收获与致谢……………………………………………………………7 6.参考文献………………………………………………………………8 7.附件……………………………………………………………………8...1. 设计背景1.1满足现实生活需求在现代社会现实生活中我们无时无刻不在使用这电灯，现在市场上出现了各种各样的灯，比如：白炽灯，节能灯，彩灯等等，但是不论如何都少不了控制这些灯的开关。
因此，设计一个可行性的开关显的尤为的重要本次设计就是为了满足现实生活的需求而设计的光控开关1.2适应现代科技发展随着现代科学技术的发展传统式开关已经不能满足现代生活在现代社会很多地方夜晚需要长明灯，比如一些公共场所，一些生产车间如果这些地方使用传统的开关很可能产生夜晚开灯之后，等到白天的时候就会忘记关灯而造成严重的能源浪费还有在一些生产过程中，我们能把这些光控开关当做报警装置的一部分当人手触碰到那些危险区域之前，由于人手的遮光而使得光线变暗而触发开关产生报警因此我们的光控开关的设计是很有必要很有意义的一件事2.设计方案2.1可供选取方案：方案一：用µA741光敏二极管构成光控部分通过改变µA741正向与反向输入电压的不同使µA741的输出端输出稳定的高电平或低电平从而使8050晶体三极管导通或截止来控制继电器的锡合与断开方案二：用555定时器构建单稳态电路与光敏二极管够成光控部分用555定时器构建的单稳态触发器同样能输出稳定的高电平或低电平从而使8050晶体三极管导通或截止来控制继电器的锡合与断开2.2方案的论证和选取：用µA741与光敏二极管构成的光控电路部分，电路结构更加简单可行，现实情况更容易制作。
因此，通过比较最终方案选用方案一3. 方案实施3.1原理图的设计：设计原理：光敏二极管也叫光电二极管，光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的，其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压无光照时，有很小的饱和反向漏电流，即暗电流，此时光敏二极管截止当受到光照时，饱和反向漏电流大大增加，形成光电流，它随入射光强度的变化而变化，此时光敏二极管导通因此可以通过改变光照的强度来控制µA741正向和反向输入端电压的变化使正向和反向输入电压产生电压差，从而使µA741输出一个稳定的高电平或低电平，使8050晶体三极管导通或截止，既而使继电器锡合和断开，而控制LED灯的亮与灭元器件的选取通过对设计原理的分析可以选取以下元器件Photo sen 1个电阻 10k 4个继电器 1个小电位器 1个Ua741cn 1个Led 1个Diode in4007 1个Npn 1个Header 1个光控开关 1个用Mltisim仿真软件仿真原理图及分析如下：图3.1 无光照时LED灯变亮图3.2 有光时LED灯灭上面图1，图2分别用Multisim仿真软件模拟了有光和无光时LED灯的变化情况。
由于仿真软件无法模拟出光照强度的变化，我们选用滑动变阻器R2来代替光敏二极管上图3.1与图3.2中由电阻R1和滑动变阻器R2共同分得VCC的5V电压，电阻R4和滑动变阻器R3共同分得VCC的5V电压µA741的正向输入电压取自滑动变阻器R3，反向输入电压取自电阻R1通过调节滑动变阻器R3能改变此光控开关的灵敏度从µA741的输出端接一个保护电阻R5再接入到8050晶体三极管的基极8050晶体三极管的发射极接地，集电极通过整流二极管1N4007与电源VCC相连构成通路5V固态继电器的一端与8050晶体三极管的集电极和VCC相连，另一端与LED灯相连当无光照时，由于光敏二极管反向接在电路中，因为光敏二极管具有单向导电性，无光照时光敏二极管处于截止状态，用滑动变阻器代替光敏二极管时，即通过调节滑动变阻器使电阻变大，使滑动变阻器分得的VCC的电压变多，从而使得R1上分得的电压变少，既而使得µA741反向输入端的电压变小当反向输入端的电压变的小于正向输入端的电压时，当有光照时，光敏二极管由于受到光照产生光电流，用滑动变阻器反映出来即是滑动变阻器R2的阻值变小即可通过滑动滑动变阻器的滑片使其阻值变小，便能模拟出光敏二极管受光照时的变化。
当滑动变阻器R2电阻变小时， R2上分得的电压变小，即固体电阻R1上分得的电压变大，即µA741的反向输入端的电压变大当µA741反向输入端的电压比正向输入端的电压大，由于从µA741输出的低电平不足以使8050晶体三极管导通因此不能使得5V固态继电器锡合，相当于开关断开而不能使LED灯导通，所以LED灯变灭3.2ＰＣＢ板的设计和制作PCB元原理图的绘制首先根据multisim软件的仿真原理图用Altium designer09软件绘制出制作PCB板的原理图3.3如下：图3.3 PCB板的原理图PCB板原理图的导入用Altium designer09软件将PCB原理图导入到PCB如下图3.4：PCB设计规格见，附件表PCB板的转印、腐蚀、打孔在PCB转印和腐蚀的时候切记不能把上边的油墨线碰掉，否则会造成铜线的断开而导致PCB的制作失败在打孔的过程中要把握打孔的大小和方位，稍有错误就能导致制版的失败3.3元器件的组装与焊接在元器件的组装过程中要分清楚各个电阻的阻值大小， 1N4007整流二极管的组装方向，以及µA741芯片的安装方向要安装正确，光敏二极管和LED灯的安装要分清楚正负极在焊接元器件的时候要注意不要产生虚焊，由于某些元器件的焊盘之间的距离过小，在焊接的过程中要小心焊接不能让两个焊盘连接产生短路。
3.4光控开关的调试元器件的安装和焊接完成以后要对所设计产品进行调试，在调试的过程中，要注意电源电压不能太高（电压在5V到6V之间），电压过高会导致晶体三极管的击穿而使整个设计的产品报废调试过程中通过调节滑动变阻器R3的阻值来调节光控开关的灵敏度如果滑动变阻器R3的阻值过大可能导致光控开关的灵敏度过低，而使光控开关不能工作通过调试要找到一个合适的临界点，使所设计的光控开关工作恰到好处4. 结果与结论4.1光控开关设计结果本次课程设计，成功设计出光控开关，并且成功组装和焊接。