樓道聲控?zé)粽n程設(shè)計

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章緒論 1\o"CurrentDocument"第二章系統(tǒng)整體設(shè)計 2\o"CurrentDocument"2.1設(shè)計方案論證 2\o"CurrentDocument"2.2樓道聲光控制照明燈的工作原理 2\o"CurrentDocument"第三章硬件電路設(shè)計 4\o"CurrentDocument"3.2LM358原理與用途 4\o"CurrentDocument"3.3光敏電阻原理與用途 5\o"CurrentDocument"3.4NE555原理與用途 6\o"CurrentDocument"3.5發(fā)光二極管原理與用途 8\o"CurrentDocument"第四章電路焊接 9\o"CurrentDocument"4.1實驗器件與要求 9\o"CurrentDocument"4.2焊接印刷電路板 9\o"CurrentDocument"第五章心得與體會 11\o"CurrentDocument"參考文獻 12第一章緒論近10年來，電子產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，我國電子信息產(chǎn)品制造業(yè)以3倍于GDP增長的速度高速發(fā)展，保持國民經(jīng)濟第一支柱產(chǎn)業(yè)的地位。我國信息產(chǎn)品制造業(yè)已經(jīng)進入世界前三位，成為世界信息產(chǎn)業(yè)大國，移動電話、DVD、彩電、程控交換機等產(chǎn)品以及不少電子元器件的生產(chǎn)量均位居世界第一。電子產(chǎn)品在生活中隨處可見，如數(shù)字高清電視、遙控玩具、U盤、電子秤等等。本篇論文研究有關(guān)電子產(chǎn)品中樓道聲光照明燈的設(shè)計。用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)燈的自動發(fā)亮、節(jié)能節(jié)電、延長燈的壽命。聲光控電路已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，它不需要開關(guān)，當(dāng)有人經(jīng)過時會自動的亮；它與我們的生活息息相關(guān)，在生活中我們會遇見許多聲光雙控的電路形式。廣泛應(yīng)用于走廊、樓道招待所等公共場所，給人們的生活、帶來極大的方便。因此，得到了廣泛的應(yīng)用。聲光控電路是聲音和光控制電路工作的電子開關(guān)。它將聲音（如擊掌聲）和光轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)放大、整形，輸出一個開關(guān)信號去控制各種電器的工作，在自動控制工業(yè)電器和家用電器方面有著廣泛的用途。那么它們的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)又是怎樣？工作原理是什么？本篇論文將詳細介紹它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、元件特性、在印刷電路板上的接線、電路焊接等有關(guān)內(nèi)容。本篇論文有關(guān)樓道聲光控制照明燈的設(shè)計能使人們在不知不覺中感受電子產(chǎn)品的方便。第二章系統(tǒng)整體設(shè)計設(shè)計方案論證設(shè)計方案：設(shè)計一個聲光雙控延遲節(jié)電照明燈。要求如下：利用光照的強度作為路燈的起控點，實現(xiàn)光線較亮?xí)r，自動關(guān)閉，晚上光線較暗時，自動開啟路燈的控制。了解常用路燈控制的各種方法，及各自的優(yōu)缺點，通過相互的比較，確定設(shè)計方案，并對所用傳感器進行選型，同時加以電路的設(shè)計與分析，完成設(shè)計任務(wù)。如果采用其他器材，可以有用不同的電路結(jié)構(gòu)完成其功能。但上述電路結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，有根據(jù)現(xiàn)學(xué)知識內(nèi)容，選擇這種電路圖型完成樓道聲光控制照明燈的設(shè)計。樓道聲光控制照明燈的工作原理利用光照強度為傳感器，目前最為常用且性價比較高的就是光敏電阻，利用其光線較強時，電阻值較低，而光線較暗時則電阻較大的特點，利用電橋，可將光線信號轉(zhuǎn)換成電信號，再通過電壓比較器等方式，可以有效地完成控制需要。這類設(shè)計中，只要能將光線信號取出，整個設(shè)計也便完成了大半，至于控制部分的設(shè)計，可采用繼電器輸出，這樣就算驅(qū)動較大的路燈負載，只需再加接觸器便可完成。本課題研究的是聲光控延遲節(jié)電照明燈，在設(shè)計之前要查找相關(guān)與其對應(yīng)的知識。其主要工作方法是由聲控和光控傳感器來感應(yīng)周圍環(huán)境的變化，而做出相關(guān)的動作，從而控制照明燈的開關(guān)。根據(jù)圖2-1可得，有光時，光敏電阻的阻值變大，第二塊LM358輸出高電平，NE555的復(fù)位端無效，74122不能被觸發(fā)，LED燈不亮。無光時，第二塊LM358通過電壓比較器的作用，輸出低電平，NE555的復(fù)位端有效。同時聲控電路在有聲時，輸出端電壓變大。當(dāng)NE555輸出波形的下降沿觸發(fā)74122時，LED燈亮。無光時，若沒有聲音，則第一塊LM358輸出保持不變，NE555接受的波形不是連續(xù)變化的波形，就不能整形為鋸齒波，所以就沒產(chǎn)生下降沿觸發(fā)74122，此時燈不亮。光控電子開關(guān)，它的“開”和“關(guān)”是靠可控硅的導(dǎo)通和阻斷來實現(xiàn)的，而可控硅的導(dǎo)通和阻斷又是受自然光的亮度（或人為亮度）的大小所控制的。該裝置起到日熄夜亮的控制作用，以節(jié)約用電。此開關(guān)白天控制燈不亮，晚上有聲音自動點亮，延時一段時間自動關(guān)斷。聲光控電路是聲音和光控制電路工作的電子開關(guān)。它將聲音（如跺腳聲）和光轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)放大、整形，輸出一個開關(guān)信號去控制各種電器的工作，在自動控制工業(yè)電器和家用電器方面有著廣泛的用途。

第三章硬件電路設(shè)計3.1實驗電路圖LM358原理與用途LM358內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組，音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。特性(Features):?內(nèi)部頻率補償?直流電壓增益高(約lOOdB)?單位增益頻帶寬(約1MHz)?電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(±1.5—±15V)?低功耗電流，適合于電池供電?低輸入偏流?低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流?共模輸入電壓范圍寬，包括接地?差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍?輸出電壓擺幅大(0至VCC-1.5V)LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式?！鮑T!Ml□UT!Ml卜）IN1|*|圖3-2LM358的引腳3.3光敏電阻原理與用途光敏電阻器(photovaristor)又叫光感電阻，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換(將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化)。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu),以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時，半導(dǎo)體片(光敏層)內(nèi)就激發(fā)出電子一空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強。一般光敏電阻器結(jié)構(gòu)如圖所示。圖3-3光敏電阻器的結(jié)構(gòu)（甲） 圖3-4光敏電阻電路中圖形符號（乙）工作原理：用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子一空穴對增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子一空穴對將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。3.4NE555原理與用途NE555（TimerIC）大約在1971年由SigneticsCorporation發(fā)布,在當(dāng)時是唯一非?？焖偾疑虡I(yè)化的TimerIC,在往后的30年來非常普遍被使用，且延伸出許多的應(yīng)用電路，盡管近年來CMOS技術(shù)版本的TimerIC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原規(guī)格的NE555依然正常的在市場上供應(yīng)，盡管新版IC在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒變化，所以到目前 可直接的代用。NE555引腳位配置說明下：1地GND，2觸發(fā)，3輸出，4復(fù)位，5控制電壓，6門限（閾值），7放電，8電源電壓Vcc。■a273645匚□匚ZI匚匚□圖3-5NE555引腳圖它是一種閾值開關(guān)電路，具有突變輸入一一輸出特性的門電路。這種電路被設(shè)計成阻止輸入電壓出現(xiàn)微小變化（低于某一閾值）而引起的輸出電壓的改變。利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋作用， 可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。輸入的信號只要幅度大于vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。當(dāng)輸入電壓由低向高增加，到達V+時，輸出電壓發(fā)生突變，而輸入電壓Vi由高變低，到達V-,輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸出電壓變化滯后的現(xiàn)象，可以看出對于要求一定延遲啟動的電路，它是特

別適用的?如下圖所示:圖3-6電壓傳輸特性施密特觸發(fā)器的應(yīng)用波形變換可將三角波、正弦波等變成矩形波。脈沖波的整形數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常發(fā)生波形畸變，出現(xiàn)上升沿和下降沿不理想的情況，可用施密特觸發(fā)器整形后，為數(shù)字系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的矩形脈沖信號。圖3-7NE555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器v=0V時，V輸出高電平。I 0122-V（2） 當(dāng)v上升到3^時，v輸出低電平。當(dāng)v由3"繼續(xù)上升，vTOC\o"1-5"\h\zI o1 I o1保持不變。（3） 當(dāng)v下降到？"時，電路輸出跳變?yōu)楦唠娖?。而且在v繼續(xù)下降I I到0V時，電路的這種狀態(tài)不變。圖中：R、V構(gòu)成另一輸出端v,其高電平可以通過改變V進行調(diào)節(jié)。CC2 o2 CC2脈沖鑒幅幅度不同、不規(guī)則的脈沖信號時加到施密特觸發(fā)器的輸入端時，能選擇幅度大于欲設(shè)值的脈沖信號進行輸出。3.5發(fā)光二極管原理與用途發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為 LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。第四章電路焊接4.1實驗器件與要求實驗器材：絕緣實驗臺，5V電壓源，面包板，電子示波器，光敏電阻（一個）；駐極體話筒（一個）；運放LM358、74LS122、NE555（各一個）；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（一個）：發(fā)光二極管（一個）；電容（若干）；電阻（若干）；導(dǎo)線（若干）。實驗工具：剝線鉗；鑷子；焊錫；數(shù)字萬用表,偏口鉗，電烙鐵。設(shè)計要求：設(shè)計一樓道計聲光控制照明燈電路，要求（黑罩模擬）有聲音信號時使燈（用LED發(fā)光管模擬）點亮；無聲時延遲5秒后熄滅，聲音間隔小于5秒則LED持續(xù)點亮，白天有聲無聲均不亮。元件參數(shù)與計算：R=4.7K，R1=10K，Rf=150K,R2=330，Cl=10Uf,C2=4.7uF同相比例放大電路的輸入信號是從集成運放的同相輸入端引入，輸出信號按比例放大，并與輸入信號同相。電壓放大倍數(shù)： 札暫穩(wěn)態(tài)維持的時間，用t表示：0.7RCw w4.2焊接印刷電路板根據(jù)電路圖，在印刷電路板上連線，布局有條理、簡單、正確，如電源在上面，地線在下面一排，導(dǎo)線不能有交叉，導(dǎo)線應(yīng)盡量用的少。焊接技術(shù)就是高溫或高壓條件下，使用焊接材料(焊條或焊絲)將兩塊或兩塊以上的母材(待焊接的工件)連接成一個整體的操作方法。焊接技術(shù)主要應(yīng)用在金屬母材上，常用的有電弧焊，氬弧焊，CO2保護焊，氧氣-乙炔焊，激光焊接，電渣壓力焊等多種，塑料等非金屬材料亦可進行焊接。焊接(welding)焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，使同性或異性兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的加工工藝和聯(lián)接方式。焊接應(yīng)用廣泛，既可用于金屬，也可用于非金屬。各種壓焊方法的共同特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。焊接是一個局部的迅速加熱和冷卻過程。焊接(welding)焊錫(solder)熔點較低的焊料。主要指用錫基合金做的焊料。熔融法制錠，壓力加工成材。吸錫器吸錫器是一種修理電器用的工具，收集拆卸焊盤電子元件時融化的焊錫。有手動，電動兩種。電烙鐵電烙鐵分為外熱式和內(nèi)熱式兩種，外熱式的一般功率都較大。內(nèi)熱式的電烙鐵體積較小，而且價格便宜。一般電子制作都用20W-30W的內(nèi)熱式電烙鐵。當(dāng)然有一把50W的外熱式電烙鐵能夠有備無患。內(nèi)熱式的電烙鐵發(fā)熱效率較高，而且更換烙鐵頭也較方便。第五章心得與體會為了節(jié)約電能，市場上出現(xiàn)了多種節(jié)電照明燈，如聲光雙控?zé)?、微波感?yīng)燈和熱釋遠紅外感應(yīng)燈等。據(jù)調(diào)查，微波感應(yīng)燈的抗干擾性能不是很理想；紅外感應(yīng)燈的性能比較理想，但價格較高，多用于一些管理完善的賓館等場所。從性價比角度考慮的話，普通住宅樓、辦公樓道等普通場所還是以聲