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1、. . .声、光、触摸三控制延时开关一、 设计任务与要求设计容： 应用传感器技术、模拟数字电子技术，设计一个自动声音、触摸控制的居民楼或写字楼的路灯开关电路，其技术指标与要求如下：1) 白天照度较高时，即楼道光线充足时，开关不启动，灯熄灭。2) 夜晚楼道光线较差时，若楼道充分安静，开关不启动。3) 若在光线较差的楼道有人发出声响，或用手触摸，启动开头，灯泡点亮，点亮时间为5分钟后熄灭。设计要求：（1）针对题目的要求，查阅相关资料提出设计方案；（2）画出系统能表示各单元功能的整机原理框图；（3）设计相应的单元电路，说明电路的工作原理，并确定元器件的参数，有计算过程；（4）组装、制作印刷板实物，调
2、试或仿真电路，记录调试过程，实验数据，并分析仿真结果；（5）写出设计说明书，容包括方案选择、单元电路设计、元件选择、整体电路、电路工作原理，仿真结果分析等，并列出元器件清单；（6）绘制总的系统电路图和PCB图。二、方案设计与论证整体方案包括5个部分：声音信号采集部分、光强信号采集部分、触摸信号采集部分、led部分以与主控部分，系统框图如下：声音部分LED部分主控部分光强部分触摸部分方案选择：1）、单片机部分。由于此次设计对单片机不作要求，但使用单片机更加方便简单，所以我选择最为常用的stm32f103单片机作控制部分。2）、声控部分一：选择专用的声音传感器模块来完成，能得到正确的波形、电压、频
3、率等参数，且设计电路简单省事，但成本较高。二：用驻极体话筒通过相应的信号处理电路对声音信号进行处理，成本较低，但电路设计麻烦。综上所述：我们选择方案二，因为此次设计对声音信号的波形等参数要求较小，只要单片机接收到并能判断为高电平即可。3）、光控部分一：用光敏二极管作光电元件，光敏二极管对光转换为相应的电流。二：用光敏电阻作光电元件，光敏电阻对光转换为相应的电阻。综上所述：我们选用光电二极管作光控部分的核心元件，光敏二极管转换成的是电流，而我们需要判断的是电压信号，将电流转换为电压信号的电路较复杂。4）、触摸部分。一个基于触摸检测IC（TTP223B）的电容式点动型触摸开关模块。常态下，模块输出
4、低电平，模式为低功耗模式；当用手指触摸相应位置时，模块会输出高电平。三、单元电路设计与参数计数（1）主控部分： STM32F1系列属于中低端的32位ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体（ST）公司出品，其核是Cortex-M3。 时钟电路：stm32单片机的时钟产生方法有两种。部时钟方式和外部时钟方式。本设计采用外部晶振方式。外部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频。系统对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此本系统的晶体振荡器的值为8MHZ，电容取22pF。复位电路：当操作或程序运行出错使系统处于死锁状态时，为了摆
5、脱困境可以通过复位键重新启动。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。本设计使用的是按键手动复位。手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一般采用的方法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。在按键复位的使用过程中，按键抖动现象是不容忽视的，所以为了确保按键的一次闭合单片机只处理一次，就必须在设计时考虑到抖动的消除。（2）声音部分驻极体话筒的介绍：驻极体话筒具有体积小，电声性能好，结构简单，价格低廉等特点，在生活中应用非常广泛。驻
6、极体结构有振膜、背极、空隙三部分，这样在振膜与背极间形成一个具有定量电荷的电容结构。驻极体是由进行特殊处理的高分子材料组成，这些高分子材料表面具有永久电荷(Q)，总的电荷量是不变，当极板在声波压力下后退时，电容量减小，电容两极间的电压就会成反比的升高，反之电压就会成反比的降低。最后再通过阻抗非常高的场效应将电容两端的电压取出来，同时进行放大，便可以得到和声音对应的电压了。用驻极体话筒将得到与声音信号对应的电压值。若有声音时则会输出一电压值，由于传声器转换的电压值非常小，所以必须将该电压经过LM393运算放大器进行放大，通过调节其阻值使其放大倍数产生变化，起到了调节声音灵敏度的作用。（3）光强部
7、分光电二极管实现的功能是：当有光照时，电流增加，所以LM393反相输入端为高电平。当光线不足或没有光线时，其阻值可以达到兆欧级以上，此时相当于电路处于断路状态，所以LM393反相输入端为低电平。其中LM393为电压比较器，当反相输入端的电位高于同相输入端时，LM393则输出一低电平。而当同相输入端的电位高于反相输入端的电位时，LM393将会输出一高电平。经过单片机检测是否有足够的光照，当光照不足时则进行声音检测。（4）触摸部分该模块是一个基于触摸检测IC（TTP223B）的电容式点动型触摸开关模块。常态下，模块输出低电平，模式为低功耗模式；当用手指触摸相应位置时，模块会输出高电平。四、仿真过程
8、与仿真结果（1）声音部分 由于仿真软件的问题，这里利用了一个电压源来仿真放大后的电压。通过调节滑动变阻器，改变灵敏度，当输入电压大于阈值时，产生低电平。（2）光强部分由于仿真软件的问题，这里利用了一个电流源来模拟光电二极管。通过调节滑动变阻器，改变灵敏度，当输入电压大于阈值时，产生低电平。（3）触摸部分由于仿真软件没有所用的IC所以略过。五、总原理图与元器件清单元件序号型号主要参数数量备注单价R1080510010.02D10603白色10.05P3光强模块15P4声音模块16P5触摸模块16P1单排座10.5P2单排座10.5C1电容0.1u10.02C2电容0.1u10.02C3电容15p
9、10.02C4电容15p10.02C5电容22p10.02C6电容22p10.02C7电容0.1u10.02C8电容0.1u10.02C9 电容0.1u10.02C10电容0.1u10.02Y1晶振32.768k10.8Y2晶振8m12U1Stm32F103C8T6110U2AMS1117-3312U3牛角座JTAG12U4MINI_USB10.5L1电感4.7u10.1REST1按键10.2REST2按键10.2R8 R9电阻 1.5k20.02R6 R7电阻2220.02R5 R10 R11 R3电阻100k40.02R1 R2电阻33020.02D1 D2发光二极管红色20.1六、电路调
10、试与分析将元件焊接完毕后，调节光强模块与声音模块电位计，使其处在适宜的灵敏度，通过模块上的led观测。七、结论与设计体会我做的课题是“声、光、触摸三控延时开关”。主要是通过光照和声音与触摸三控照明灯，它可以广泛的应用于楼梯、过道、库房等公共场所。在设计中使用者可以自行调节声光检测信号的灵敏度，或者是照明灯点亮时间的长度，这就为更方便了不同人群的使用，这是本设计中比较新颖的一点。最后我通过仿真不断地进行调试，最终使设计性能指标的灵敏度基本达到了设计的要求。 八、参考文献1 康华光. 电子技术基础（模拟部分）第五版M. ：高等教育，20062 康华光. 电子技术基础（数字部分）第五版M. ：高等教
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