电工电子技术课程设计-声光控电灯电路设计.doc

题目 _声光控电灯电路设计_班级 _09机设四班_学号 _姓名 _指导_张老师_时间_景德镇陶瓷学院电工电子技术课程设计任务书姓名_王杰_ 班级 _09机设四班_ 指导老师张老师 设计课题： _声光控电路设计_设计任务与要求查找一个感兴趣的电工电子技术应用电路，要求电子元件超过3050个或以上，根据应用电路的功能，确定封面上的题目，然后完成以下任务：1、 分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；2、 对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；3、 用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；4、 对整体电路原理进行完整功能描述；5、 列出标准的元件清单；设计步骤1、 查阅相关资料，开始撰写设计说明书；2、 先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；3、 依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；4、 列出标准的元件清单；5、 总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。设计说明书字数不得少于3000字。参考文献1 曾见龙,易宇凡.电路设计m.北京：清华大学出版社，20012 潘松，等.大学电工设计实验.成都：电子科技大学出版社,20003 高健, 沈庆宏, 高敦堂. 光声控电路设计原理, 2002. 20 (5):152184 王小平, 王彦芳, 等. 电工技术设计实验。5 卢庆利. 将声光控电路原理完全剖析j . 实验室研究与探索, 2000, 19 (5) : 672706 候伯亨,顾新.vhdl硬件描述语言与数字逻辑电路设计.修订版电子工程师必备知识m.西安：西安电子科技大学出版社,19997 张昌凡，等.可编程逻辑器件及高级电路设计技术m.广州：华南理工大学出版社,2001目录1、 总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12、 单元电路1（用实际的单元电路名称，下同）. . . . . . . . . . . . . . . . . . .a3、 单元电路2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .b4、 单元电路3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .c5、 单元电路 n（n根据实际情况增减）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .d6、 总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .e7、 总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .f8、 元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .g9、 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .h10、 设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i1、 总体方案与原理说明: 声光控延时开关的电路原理图见图1所示。 声光控延时开关的电路原理图见图1所示。明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元，由此可画出图2所示的方框图。 结合图2来分析图1。声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒bm接收并转换成电信号，经c1耦合到vt的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门(vd1)的2脚，r4、r7是vt偏置电阻，c2是电源滤波电容。 为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻rg等元件组成光控电路，r5和rg组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，rg两端的电压高，即为高电平间t=2r8c3，改变r8或c3的值，可改变延时时间，满足不同目的。vd3和vd4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当c3充电到一定电平时，信号经与非门vd3、vd4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；c3充满电后只向r8放电，当放电到一定电平时，经与非门vd3、vd4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。二极管vd1vd4将交流220v进行桥式整流，变成脉动直流电，又经r1降压，c2滤波后即为电路的直流电源，为bm、vt、ic等供电。2.单元电路 该单元电路部分主要是呈现其中的一些重要元器件之间是如何配合着工作的。其中主要分析的是电路中的主要元器件。它是使用了数字集成电路cd4011，其内部含有4个独立的与非门vd 1vd4，使电路结构简单，工作可靠性高。 顾名思义，声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启，若干分钟后延时开关“自动关闭。因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。这个单元电路正是其中的重要组成部分。3、 单元电路2 上图是一个典型的双向可控硅调光器电路，电位器pot1和电阻r1、r2 与电容c2构成移相触发网络，当c2的端电压上升到双向触发二极管d1的阻断电压时，d1击穿，双向可控硅triac被触发导通，灯泡点亮。调节pot1可改变c2的充电时间常数，traic的电压导通角随之改变，也就改变了流过灯泡的电流，结果使得白炽灯的亮度随着pot1的调节而变化。pot1上的联动开关sw1在亮度调到最暗时可以关断输入电源，从而实现调光器的开关控制。 是电路中最为重要的一个部分。4、单元电路3 这个单元部分主要由4个独立与非门电路组成。可改变延时时间，满足不同目的。有总体方框图可知vd3和vd4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当c3充电到一定电平时，信号经与非门vd3、vd4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；c3充满电后只向r8放电，当放电到一定电平时，经与非门vd3、vd4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。.总体电路原理相关说明 220v市电经d2，d3，d5，d6桥式整流，再经d1，r1，然后经过稳压二极管d4削波，c3滤波得到12v直流供电路工作。 先来看，在没有声音时，由于q6是饱和导通的，所集电极为低电平，约为0.3v，通过r8，r13分压，所以q7截止，在c5充满电后q2的集电极为低电平，也就可控硅的触发极为低电平，所以可控硅不导通，电路没有足够的电流流过，灯不亮。 在有声音时，压电陶瓷y1检测到声音信号，经q4放大，q5，q6，反转放大，这里的q5，q6工作在饱和导通状态，这样既能放大信号，同时又工作在非线性状态，使电路更加稳定。这样q7的基极电流交替变化，集电集电流也交替变化，也就是对c5放电，由于通过r11对c5充电的速度远远赶不上放电速度，c5很快放完电，这时，q2基极为低电平，处于截止状态，集电极电平为高，所以可控硅导通，这是有电流流过可控硅，灯被点亮。 由于可控硅在导通时压降为1v左右，所以q2前面的电路停止工作。电路通过r11对c5充电，充电时间约为t=0.7r11c5,当c5的电压达到q2的导通电压时，q2导通，发射极电平变低，可控硅截止。灯熄灭。电路的总体工作为以下几个点： （1）光控部分，在有光时，光敏电阻lr的电阻很低，其两压降很不，通过r9，r10分压，q1的集极达到导通电压，所以发射极电电压为低，也就是无论电路前面状态如何，q7的基极电压为低，q7截止，余下的就跟没有声音时的工作状态一样。 （1）电源部分 这是由一个开关控制通断的直流电源，此从略。电容c1的功能只是为了改善电源的性能，减小电源的内阻，尤其在电池使用较久、电压下降时，c1可以使声控放大电路继续发挥较好的作用。 （2）声控电路 这里我们采用的声控电路不是三极管开关电路，而是三极管放大电路；利用放大电路的一个功能简单一点讲，就是：当三极管基极电流变大时，集电极电流会有成百上千倍的增大（电流放大作用），同时使集电极电压下降。 电路中r1是三极管的偏流电阻，阻值2m（兆欧）。三极管的c集连接可变电阻w，调节这个电阻使c极的起始电压处在比与非门电路1a输入阀值（高低电平分界）略高一点的电位。1a的初始状态，由于两个输入端都是高电位，所以输出端是低电位。 压电陶瓷片是作为声音的传感器使用，当外界有一定声响，它输出电压给三极管的b、e极，产生ib，如上所述它的c极电位下降，与非门1a输出端变为高电位；声响消失，1a的输出端又回复到低电位。 （3）4011内部几个与非门电路的工作过程 :1a的1脚（以下简称1a1）始终是高电位，1a2的电位受三极管9014集电极的控制，当外界有一定强度声响，压电陶瓷片在此作为声音传感器，即把声响传到三极管9014，使9014的集电极电压发生变化（电位下降），它和1a2连接，使1a2的电位也下降而且低于阀值使之处于低电位，于是1a的输出端y变为高电位；暂时忽略光敏电阻lr的作用，假设2a6处于高电位，那么2a的输出端y处于低电位，于是电源通过电阻r4和二极管4148形成电流回路，由于二极管的箝位作用，使二极管的正极一端也处于低电位（只比负极端高出0.7v）也就是把3a8、3a9、4a12、4a13（它们都并联）全部拉到低电位，而3a、4a的输出端都变为高电位，它们输出的电流把发光二极管le点亮。 .总体电路原理图.元件清单名称位号型号规格数量名称位号型号规格数量电阻r1150k2三极管vt12n3904或（9014）1电阻r2 24k2三极管vt22n3904或（9014）1电阻r52.2m3三极管vt32n3904或（9014）1电阻r7 18k2三极管vt42n3904或（9014）1电阻r818k2光敏二极管d631电阻r612k1二极管d51n40072电阻r916k1二极管d1-d41n40072电阻r4680k2可控硅q1bt169d1电阻r3150k2麦克风mk1101电容c1100uf1说明书一份1电容c2104uf2外壳、螺丝电容c322uf1.参考文献：1 曾见龙,易宇凡.电路设计m.北京：清华大学出版社，20012 潘松，等.大学电工设计实验.成都：电子科技大学出版社,20003 高健, 沈庆宏, 高敦堂. 光声控电路设计原理, 2002. 20 (5):152184 王小平, 王彦芳, 等. 电工技术设计实验。5 卢庆利. 将声光控电路原理完全剖析j . 实验室研究与探索, 2000, 19 (5) : 672706 候伯亨,顾新.vhdl硬件描述语言与数字逻辑电路设计.修订版电子工程师必备知识m.西安：西安电子科技大学出版社,19997 张昌凡，等.可编程逻辑器件及高级电路设计技术m.广州：华南理工大学出版社,2001.设计心得体会： 本次电工设计可以说来的比较突然，对我自己来说是一个很大的挑战。以前从来没有想过有一天要自己设计电路，而且是永那些很精细复杂的的原件。但是既然这是这个星期的作业，自己硬着头皮也得把它做完。这次的实验是一个设计实验，我们都得自己做。我首先在网上找资料，我发现网上的资源就那么几篇，大多数是类似的。都不够详细，读不懂。后来去找了视频，去找了书籍的资料，好不容易定下了一个设计题目。可是画图确实一个很大的难题。老师提供的参考绘图软件，那是相当的难 啊！全是英文版的符号的，不知道什么对应的是什么元器件，这又得查阅资料去寻找需要的元器件的英文名，从而画出相应的图来。外国