聲光控延時控制電路設計報告

1、第一、聲光控延時控制電路 1.1、內(nèi)容及要求設計電路，要求有延時功能，且能由聲或光來控制，設計電路時，應考慮到能節(jié)能及溫度相關方面的問題。要求自己設計，開拓思路，設計創(chuàng)新。用仿真軟件EWB進行仿真，用PROTEL軟件繪制原理圖并生成PCB板。1.2、題目分析在學校、機關、廠礦企業(yè)等單位的公共場所以及居民區(qū)的公共樓道，長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費。另外，由于頻繁開關或者人為因素，墻壁開關的損壞率很高，增大了維修量、浪費了資金。同時，為了加強我們對模擬電子技術和數(shù)字電子技術的理解合鞏固，我花了一個星期的時間進行電子技術課程設計，而我設計的課題是聲光控延時照明燈的設計，我設計了一種電路

2、新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用壽命長的聲光雙控白熾燈節(jié)能路燈。在本設計中介紹了聲光控路燈控制器的組成、性能，適用范圍及工作原理，給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇，節(jié)電效果十分明顯，同時也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果良好。白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測到有碎發(fā)聲響，就會自動亮為行人照明，過幾分鐘后又自動熄滅，節(jié)能節(jié)點。根據(jù)聲光控樓梯照明開關在白天不工作,可采用光控電路.白天它不工作,夜晚就工作,使用到的主要元器件是光敏電阻(或光敏二極管). 光敏電阻受光照射越強,阻值就越小,反之,光照越弱,就會呈現(xiàn)高阻狀態(tài).因此白天時電路鎖

3、定,就是有聲音照明燈也不發(fā)光.要求在夜晚收到突發(fā)聲響時,可采用聲控電路控制. 同時要求有聲音照明燈就發(fā)光，延遲30S燈自動熄滅,可采用延時控制電路來完成.1.3、電路方案設計整形放大聲音1.3.1、系統(tǒng)框圖整形延時感光在白天光線較亮時，光控部分斷開，聲控部分起不了作用，當晚上或白天光線較暗時，光控部分開關自動打開，當聲音強度達到一定值時，電路自動接通，燈泡發(fā)光，并開始延時，延時時間到開關自動關閉，等待下一次聲音信號觸發(fā)。1.4、單元電路的設計1.4.1、聲控電路的設計 當沒有聲音信號時，三極管處于導通狀態(tài)，集電極與發(fā)射極之間的電壓約為0.3V；沒有聲音信號時，駐極體的聲音信號經(jīng)使三極管不導通，

4、三極管的集電極與發(fā)射極間的電壓約為5V。電路圖如圖：1.4.2、光控電路設計 由于EWB沒有光敏電阻，所以在此用以個10M,和10K的電阻代替，白天光敏電阻阻值小，所以開關C閉合，晚上光敏電阻阻值大，開關B閉合，從而實現(xiàn)將聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號。當開關B接通時，電路光控電路輸出約為5V，模擬的是晚上光控電路輸出電壓；當開關C閉合時，輸出電壓約為1.67V，模擬的是白天光控電路的輸出電壓。電路圖如圖：1.4.3、延時電路設計延時電路采用RC振蕩實現(xiàn)延時功能。CD4011為CMOS管的供電電壓為5V，翻轉(zhuǎn)電壓為2.5V,延時計算如下:C1*R1*dUc/dt=Uc; C1*R1*dUc/dt-Uc=

5、0;R1*C1*a=1; a=1/R1*C1;T=R1*C1*ln2=35.35秒所以電路延時時間約為35.35秒。電路圖如圖所示：1.5設計成果1.5.1、完整電路圖1.5.2. Protel圖1.5.3、元器件清單元器件名稱數(shù)量備注電容210u光敏電阻1發(fā)光二級管1二極管1IN4148CD40111三極管19014電阻7R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7第二、波形發(fā)生器設計2.1、內(nèi)容及要求設計并制作能產(chǎn)生方波、三角波、正弦波等多種波形信號輸出的波形發(fā)生器。具體設計要求如下：1）輸出波形工作頻率范圍為 0.02Hz20kHz,并且輸出波形的頻率連續(xù)可調(diào)。2）正弦波幅值±10

6、V,失真度小于1.5%。3）方波幅值±10V。4)三角波峰-峰值20V，輸出波形幅值連續(xù)可調(diào)。2.2、題目分析 現(xiàn)今世界中電子技術與電子產(chǎn)品的應用越加廣泛，人們對電子技術的要求也越來越高。因此如何根據(jù)實際要求設計出簡便實用的電子技術物品便顯得尤為重要。靈活、快速的選用不同特征的信號源成了現(xiàn)代測量技術值得深入研究的課題。能將簡單的易獲取的信號轉(zhuǎn)換為自己所需的復雜信號是一項必不可少的技術。我們有必要做好這相關方面的研究，為被測電路提供所需要的信號及各種波形，以便完成各種相關試驗。信號源在各種試驗應用和實驗測試處理中，仿真各種測試信號，提供給被測電路，用來滿足實驗的各種要求。產(chǎn)生正弦波、方

7、波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?。本課題采用先產(chǎn)生方波三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設計方法，由比較器和積分器組成方波三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。本文所設計的波形發(fā)生器就是信號源的

8、一種，采用集成運算放大器、電阻和電容組成簡單的電路，實現(xiàn)波形的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換。2.3、電路方案設計設計一個產(chǎn)生方波三角波正弦波函數(shù)轉(zhuǎn)換器包括同相滯回比較器和積分電路組成與濾電路。2.3.1、系統(tǒng)組成（1）將直流電通過同相滯回比較電路和積分電路分別轉(zhuǎn)換為方波和三角波三角波積分電路方波同相滯回比較電 路直流電源（2）三角波經(jīng)濾波電路轉(zhuǎn)換為正弦波正玄波濾波電路三角波2.3.2、工作原理（1）.方波三角波發(fā)生電路：通過R1 、R2調(diào)節(jié)方波的幅值，R2、R3調(diào)節(jié)方波的頻率，R4和穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值調(diào)節(jié)三角波的峰峰值，利用二極管的單向?qū)щ娦钥墒狗e分電路兩個方向的積分通路不同，從而使得調(diào)節(jié)R5時可調(diào)節(jié)三角波的占空比

9、。（2）.三角波輸入濾波電路：通過濾波作用將三角波轉(zhuǎn)換成正弦波，輸出正弦波的幅值由R6、R7、R8調(diào)節(jié).2.4、單元電路設計2.4.1方波三角波轉(zhuǎn)換電 此部分由同相滯回比較電路和積分電路組成。同相滯回比較器的輸出高、低電平分別為Uoh=+Uz,Uo1=-Uz，也即為方波的幅值。滯回比較器的閾值電壓±Ut為三角波的峰峰值。參數(shù)計算方波 周期、頻率計算：T=2RCln（1+2R1/R2） f=1/T 幅值： 設計要求方波的幅值為±2V，則可令穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為2V且R1為100K的電位器。三角波（三角波的占空比要求可調(diào)，可在反向輸入端和輸出端接上二極管 和一個電位器（100K），

10、二極管選用1N4007.。）幅值： 周期、頻率： 三角波的幅值為±1V， 其中R6=0.5R5,可令電容C=1uf，根據(jù)所求結(jié)果可令R4、R5均為1K的電位器，因為要求三角波的占空比可調(diào)，所以R4和R5之間用兩個二極管以相反的方向連接。設計要求最終輸出的信號為0.2KHz20KHz?？汕蟮肦2=50K，R3=1K。2.4.2、三角波正弦波轉(zhuǎn)換電路濾波法實現(xiàn)三角波與正弦波的轉(zhuǎn)換。要求輸入三角波電壓U1的最低頻率為fmin，則其最高頻率fmax小于3fmin，就可以利用低通濾波器或帶通濾波器將三角波變換為正弦波.將三角波按傅里葉級數(shù)展開其中Um是三角波的幅值參數(shù)計算 濾波法將三角波轉(zhuǎn)換為

11、正弦波通過仿真為使正弦波的幅值可大范圍調(diào)節(jié)可令R6為100K的電位器，而R7=R8=1K，電容C的大小為1uf。2.5、總體電路的功能和性能驗證EWB的仿真結(jié)果2.5.1、三角波仿真結(jié)果截圖2.5.2、矩形波仿真結(jié)果截圖2.6、設計成果2.6.1完整電路圖protel圖2.6.2仿真結(jié)果截圖2.6.3、元件清單元件名稱型號參數(shù)數(shù)量電位器1千歐350千歐1電位器100千歐2電阻1千歐2電容1uf2芯片LM3242二極管IN40074穩(wěn)壓管BZV55-C6穩(wěn)壓值=2V4導線若干2.7、心得體會在近三個周的課程設計中，我明白模擬電子技術在生活中的重要性，他不僅僅是理論的學習，更體現(xiàn)在生活的各個方面，

12、在課程設計中，有利于我們我們更好的掌握理論知識，讓我們在模擬電子技術的學習上有個質(zhì)的跨越。本設計的方法不唯一，但我選的方法元器件相對較少，方法相對簡單，看起來相對簡潔。在這次的仿真設計中，我明白函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件 ，也可以采用集成電路(如單片函數(shù)發(fā)生器模塊。在這次的課程設計中，我遇到了不少問題，如：在仿真時，波形調(diào)試不出來，電路連接不正確，燈泡一直亮著等，但在同學的幫助下，問題得到了解決，這讓我很高興，也明白團隊的重要性，這次的設計業(yè)體現(xiàn)了我們的團隊精神，讓我體會到了來自同學老師的關懷，也讓我明白我學的的東西是多么的有限