全自动多用途应急灯电路设计

1、息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计题目: 全自动多用途应急灯电路设计 专 业: 应用电子技术 班 级: 班 学 号: 姓 名: 指导教师: 二一年九月十日信息职业技术学院毕业设计任务书信息职业技术学院毕业设计任务书学 生姓 名学号000班级应电 08-2专业应用电子技术设计题目全自动多用途应急灯电路设计指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注工程师术01设计（论文）内容：注意：选题要结合实际。设计（论文）内容要详细写明具体步骤；学生在该设计中具体完成的工作（结果）1.电路具有蓄电功能；2.电路具有电压检测功能；3.电路具有延时时间 10 分钟左右功能；4.电路具有光控检测功能

2、；5.完成电路设计方案的选择；6.单元电路的设计；7.整机电路的原理分析；8.设计仿真与调试。 进度安排：要有较为详细的时间安排（时间具体到周） ；第 23 周：消化课题，查找资料，选择参考方案；第 45 周：确定设计方案并熟悉部分器件的用途；第 67 周：查找资料，进行单元电路的设计；第 89 周：分析电路原理，完成设计过程，撰写初稿；第 1011 周：按毕业论文的各项要求，整理论文；第 1213 周：修改、完善论文，检查定稿，制作答辩 PPT；第 1415 周：答辩。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：1 戴付生主编.基础电子电路设计与实践.北京:国防工业出版社，20

3、022 杨清学主编.电子装配工艺.北京:电子工业出版社，20023 赵文博等编著.新型常用集成电路速查手册.北京:人民邮电出版社，20064 郑应光主编.模拟电子线路（一）.南京:东南大学出版社，20055 伊大成编译.智能应急灯的制作.北京:人民邮电出版社，20036 黄培根.Multisim 7 计算机虚拟仿真实验室.北京:电子工业出版社，2003审批意见教研室负责人：年 月 日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)目录摘要 .1第 1 章绪论 .2第 2 章设计方案 .32.1 方案介绍 .32.2 方案比较和选择 .4第

4、3 章单元电路设计 .63.1 电源电路设计 .63.2 充电电路设计 .63.3 电压检测电路设计 .73.3.1 CD4011 介绍 .73.3.2 电压检测电路工作原理.83.4 延时电路设计 .93.4.1 555 定时器介绍 .93.4.2 延时电路的设计.123.5 光控检测电路设计 .123.5.1 光敏电阻介绍.133.5.2 光控检测电路设计.143.6 自动切换开关设计 .143.6.1 电磁继电器介绍.143.6.2 自动切换开关电路设计.15第 4 章整机电路的设计 .164.1 整机电路原理图及工作原理 .16第 5 章仿真与调试 .17四川信息职业技术学院毕业设计说

5、明书(论文)I5.1 MULTISIM 10 仿真软件介绍.175.2 电路的仿真 .175.2.1 电源电路的仿真.175.2.2 各种状态的仿真.185.2.3 整机电路的仿真.21总结 .22参考文献 .23附录 1整机电路原理图.24附录 2元件明细表.25四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 0 页 共 25 页摘要目前市面上大多数应急灯仅仅在市电突然中断时自动点亮。并不考虑现场是否需要照明，比如，白天断电时，应急灯也会点亮，大多数应急灯为节约成本，无防过充及防止深度放电的保护电路。因此蓄电池常因为过充电和深度放电而损坏。在选择应急照明灯时，应根据具体情况合理选择应急照明系统

6、。一般来说，新建工程或设有消防控制室的工程，应尽量在建设过程中统一布线，选用集中电源集中控制型应急照明；对于小型场所、后期整改或二次装潢改造的工程应选用自带电源独立控制型应急照明。 全自动多用途应急灯主要由蓄电池充电电路、光控检测电路、延时电路几部分组成。实现白天断电不停电，晚上断电才停电的功能。关关键键词词应急灯；应急照明；蓄电池充电四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 0 页 共 25 页第 1 章绪论随着时代的发展，人们的生活水平不断提高。人们的照明理念已开始发生变化，简单的照明灯具已不能满足人们对不同环境的照明要求。科学的讲，在夜间不同的环境里应该使用不同的灯光。根据日常的生活

7、习惯，我们对于不同时段人们对灯光的需求不同而设计了在任意时间使用的应急灯。国内使用的应急照明系统以自带电源独立控制型为主，正常电源接自普通照明供电回路中，平时对应急灯蓄电池充电，当正常电源切断时，备用电源蓄电池自动供电。这种形式的应急灯每个灯具内部都有变压、稳压、充电、逆变、蓄电池等大量的电子元器件，应急灯在使用、检修、故障时电池均需充放电。 另一种是集中电源集中控制型，应急灯具内无独立电源，正常照明电源故障时，由集中供电系统供电。在这种形式的应急照明系统中，所有灯具内部复杂的电子电路被省掉了，应急照明灯具与普通的灯具无异，集中供电系统设置在专用的房间内。应急灯是应急照明用的灯具的总称。应急灯

8、主要有使用频率低、使用时间短、高效率等特点。本应急灯主要由蓄电池充电电路与光控延时电路构成，因实现了自动化，而被广泛应用于市场。目前市场上几乎每家灯具商户都有一个或多个应急灯品牌，商家根据不同的场景和不同的需要让它能在很多地方使用。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 1 页 共 25 页第 2 章设计方案2.1 方案介绍方案一：本方案应急灯由充电电源，电池欠压检测电路，市电状态检测电路，智能控制开关，环境照明状态检测，灯驱动电路等部分组成，如图一：K灯驱动稳压电池欠压检测电池输入220V市电状态检测智能检测开关环境照明状况检测降压，整流，滤波灯图 2-1 方案一电路框图目前市面上大多

9、数应急灯仅仅在市电突然中断时自动点亮。并不考虑现场是否需要照明，比如，白天断电时，应急灯也会点亮，大多数应急灯为节约成本，无防过充及防止深度放电的保护电路。因此蓄电池常因为过充电和深度放电而损坏。本方案被设计为：应急灯由市电和后备电池供电，在白天或环境光照比较强时，应急灯熄灭，市电经整流，滤波稳压后对后备电池供电。当夜晚市电突然中断时，应急灯启动。晚市电正常时，人工关室内照明灯，应急灯不启动。无论白天或夜晚，市电中断后恢复正常时，应急灯自动关断。直流稳压输出调定在 12.5V，电池不会被过充电。当后备电池深度放电时，应急灯自动关断。电池放电较深，内阻增加。充电电流不会太大，电池被激活，电压上升

10、，内阻减少，有可能产生较大的充电电流并导致电池的损坏。电路中采取了限流措施。方案二：四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 2 页 共 25 页本应急灯由电源电路、蓄电池充电电路、电压检测电路、光控检测电路和延时电路几部分组成，其结构框图如图 2-2 所示图 2-2 方案二电路框图此应急灯由市电供电，在白天或环境光照比较强时，当 220V 交流市电正常供电时，经电源电路后输出稳定的直流电压，然后对蓄电池进行充电。电压检测电路对降压整流后输出的脉动电压进行分压后，检测出 B 点的电压是否是高电平，若是则对延时电路输出高电平信号，使延时电路处于静止状态，无法使点亮发光二极管。当 220V 交

11、流市电断电时，电压检测输入端输入高电平信号，此时周围的环境光线突然由强变弱，产生了一个正跳变电压，产生一个上升沿脉冲提供光控检测输入端，经过反相后输出一个下降沿的脉冲信号给延时电路，输出高电平信号，应急灯被点亮。经过一段时间延时后，应急灯自动熄灭,电路恢复。2.2 方案比较和选择1.方案一的造价比方案二的贵。方案一中要用到迟滞比较器、三端稳压管等较贵的元器件，故而造价要贵很多。2.方案二电路更简单实用。方案一中需要人工关室内照明灯，如果没有人工关室内照明灯，应急灯就不会起到作用。应用起来没那么方便。而且在电路构造方面要复杂一些，不便于检查维修等工作。3.方案一功能没有方案二的功能全面。电源电路

12、蓄电池充电电路电压检测电路光控检测电路延时电路输入220VK四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 3 页 共 25 页方案一的应急灯在白天或环境光照比较强时，应急灯总是熄灭，市电经整流，滤波稳压后对后备电池供电。在夜晚市电突然中断后，应急灯启动。晚市电正常时，人工关室内照明灯，应急灯不启动。无论白天或夜晚，市电中断后恢复正常时，应急灯自动关断。直流稳压输出调定在 12.5V，电池不会被过充电。当后备电池深度放电时，应急灯自动关断。方案二的应急灯在白天无论有没有电都是熄灭的，市电经整流，滤波后对后备电池供电。如果市电断开，光敏电阻暗电阻很大，555 定时器被触发，点亮应急灯并延时。方案一

13、不具有延时等功能。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 4 页 共 25 页第 3 章单元电路设计3.1 电源电路设计该电路由降压变压器、桥式整流电路和电容滤波电路三部分组成，如图 3-1 所示。该电路主要是对蓄电池进行不间断的充电。图 3-1 电源电路原理图工作原理：先由变压器T1将 220V 的交流市电电压降压为 13.2V 的交流电压，变压器的匝数比是 17.3：1，当交流电压为正半周的时候，V2，V4 导通，V1，V3 截止。得到正半周的电压。当交流电压为负半周的时候，V2，V4 截止，V1，V3 导通。得到反相的正半周的电压。经过整流得到脉动直流电压。再经和构成的电容滤波电路

14、滤除交流成分后输出稳定的 12.5V 直流电压。2C3CD1 的作用是隔离限幅，R1,R2 分压，F1A 保险管起保护作用。3.2 充电电路设计根据图 3-2 可知，蓄电池充电电路由 12V/10Ah 铅酸蓄电池组成恒压不间断充电电源，确保蓄电池随时处于充电备用状态，12V 铅酸蓄电池的最大限充电压为 14.4V。A点电压为 15.1V，经D2下降 0.7V 后提供给铅酸蓄电池。电阻可以限制充电电压大小，4R可以防止市电停电后蓄电池反向放电。2D铅酸蓄电池价格低廉，充电技术成熟，维护要求低。根据要求，后备电池选用U0C31uFF1A220V 电源插头u1220Vu2DV1V2V3V41A/40

15、0VD11N4001R115KR249.9KC10.22ufC22200uF+BT1四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 5 页 共 25 页12V/1.2Ah 标准系列，其供电 12 小时以上。则其功率由额定电压U和额定电流I确定：P=IU 引用公式可知，可得该蓄电池的功率 P：P=14.4WD21N4001C10.22uf12V/1.2Ah 蓄电池R410/1WAUIR115KR249.9K+C22200ufC31ufD11N4001图 3-2 蓄电池充电电路原理图3.3 电压检测电路设计该电路用来检测经整流后输出的脉动电压经过电阻R1和R2分压后，B 点电压的高低，以此来判断市电

16、是否断电。和对降压整流后输出的脉动电压进行分压后，检1R2R测出 B 点的电压，经过 F1反相后给 F2的电压检测输入端输入信号，若是高电平，不管此时周围光线如何变化，F2输出的都是高电平信号提供给 555 的 2 脚，延时电路处于静止状态。若 B 点的电压为低电平，经 F1反相后给 F2的电压检测输入端输入高电平信号，使延时电路触发。3.3.1 CD4011 介绍VCC 713 A411 Y4A1 1B1 2Y1 3Y2 4A2 5B2 614 VDD12 B310 Y39 A3 8 B3图 3-3 CD4011 引脚图四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 6 页 共 25 页CD4

17、011 广泛应用于数字 IC，它是四个二输入与非门，采用 N 沟道和 P 沟道增强型场效应管的对称电路。由于它输出电压等于电源电压的大小，所以具有很高的抗干扰能力。其引脚图如图 3-3。1 脚6 脚，8 脚13 脚是构成四个与非门的引脚。VCC接电源，VDD接地，每个与非门由一个输出端和两个输入端构成。CD4011 常用逻辑符号，如图 3-4 所示。&ABY图 3-4 CD4011 常用逻辑符号逻辑表达式是 Y=，其功能表如表 3-1 所示。表 3-1 中 ， “1”表示高电平，AB“0”表示低电平。表 3-1 与非门功能表ABY=AB001011101110与非门工作的逻辑关系是：只

18、有两个输入端都为高电平时输出端才输出低电平；只要其中一个输入端为低电平时输出端就输出高电平。输出高电平时表示输出电压接近电源电压；输出低电平时表示输出电压接近零伏。如果将两个输入端并联成一个输入端，那么这个与非门就等效成了一个非门。门电路输入特性为：输入电压小于 40电源电压时为低电平；输入电压大于 60电源电压时为高电平。3.3.2 电压检测电路工作原理U0220V 电源插头u1220Vu2DV1V2V3V41A/400VD11N4001R115KR249.9KC10.22ufF1BF1AT1图 3-5 电压检测电路原理图四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 7 页 共 25 页工作

19、原理：由图 3-5 可知，电压检测电路是由、组成。1R2R1C1D1F当 220V 交流市电正常供电时，降压整流后输出的脉动电压经过R1和R2分压后，B点电压为 8.7V 高电平，该电压经过 F1反相后,变为低电平。当 220V 交流市电断电后，因为有的隔离作用，所以 B 点电压迅速下降到 0V，该电1D压经过 F1反相后变为高电平。以此达到检测市电是否正常供电的作用。是与非门集1F成电路。3.4 延时电路设计3.4.1 555 定时器介绍1.电路的组成555 芯片的内部电路如图 3-6 a）所示，它由三个阻值为 5的电阻组成的分压K器、两个电压比较器和、基本 RS 触发器、集电极开路的放电三

20、极管 VT 以及缓冲1C2C器等组成，其管脚图如图 3-6 b）所示。（1）电阻分压器由三个 5的电阻R组成，为电压比较器和提供基准电压。K1C2C（2）电压比较器由和组成，当控制电压输入端 CO 悬空时，和的基准电压为别为,1C2C1C2C32CCV和。31CCV的反相输入端 TH 称为 555 的定时器高触发端，的同相输入端称为 555 定1C2CTR时器的低触发端。（3）基本 RS 触发器基本 RS 触发器由两个与非门和构成。比较器的输出作为置 0 输入端，若1G2G1C输出为 0，则Q=0；比较器的输出作为置 1 输入端，若输出为 0，则Q=1。1C2C2C是定时器的复位输入端，只要=

21、0，定时器的输出端 OUT 则为 0，正常工作时，RR必须使处于高点平。R（4）放电管 VTVT 是集电极开路的三极管，VT 的集电极作为定时器的引出端 D。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 8 页 共 25 页（5）缓冲器缓冲器由和构成，用于提高电路的带负载能力。 3G4G2.工作原理表 3-2 555 定时器的功能表输入输出THTRROUTVTXX00导通32CCV31CCV10导通31CCV1不变不变32CCV,且低触发端时,比较器输出低电平；输32CCVTR31CCV1C1C出的低电平将 RS 触发器置为 0 状态，即Q=0，使得定时器的输出 OUT 为 0，同时放电管 V

22、T 导通。（2）当低触发端，触发端TH 时，比较器输出为低电平；TR31CCV32CCV2C输出的低电平将 RS 触发器置为 1 状态，即Q =1，使得定时器的输出 OUT 为 1，同2C时放电管 VT 截止。a）原理图 b）管脚图图 3-6 555 定时器四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 9 页 共 25 页（3）当TH时，定时器的输出 OUT 和放电管 VT 的状态保持不32CCVTR31CCV变。根据以上分析，可以得出 555 定时器的功能表，见表 3-2。555 定时器的实际应用有：构成施密特触发器、构成单稳态触发器、构成多谐振荡器，在本设计的延时电路中主要应用到的是由 5

23、55 定时器构成的单稳态触发器。单稳态触发器具有如下工作特点：1.它具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。2.在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳态。3.暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外加触发信号无关。将 555 定时器的低触发端作为触发信号Ui 的输入端，再将其高触发端 TH 和放TR电管输出端 D 接在一起，并与定时元件R、C连接，则可以构成一个单稳态触发器。具体电路及工作波形如图 3-7 所示。555 定时器构成的单稳态触发器的工作原理如下： +VCC100nf1834 RST7 DIS6 THR2 TRI5 COMVCCGNDO

24、UTLM555CMU0CRUIUCTwUI0UCt0tt0U032CCVa）电路 b）工作波形图 3-7 555 构成的单稳态触发器当触发脉冲UI的下降沿到来时，由于,而TH=UC=0，从 555 定时器的功TR31CCV能表（3-2）不难看出，输出端 OUT 为高电平，电路进入暂稳态，此时放电管 VT 截止。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 10 页 共 25 页由于 VT 截止，VCC则通过对充电，当TH=UC时，输出端 OUT 跳变为低电平，6R5C32CCV电路自动返回稳态，此时放电管 VT 导通。电路返回稳态后，通过导通的放电管 VT5C放电，使电路迅速恢复到初始状态。可

25、以算出，输出波形的脉冲宽度：1.1RC （3-1）WT3.4.2 延时电路的设计UI12V/1.2Ah蓄电池MG45 RG光敏电阻R31KC4510pfF1F2R510KR610K+C52200ufC6100nf1834 RST7 DIS6 THR2 TRI5 COMVCCGNDOUTLM555CMU0图 3-8 延时电路原理图工作原理：因为 555 定时器构成的单稳态触发器态是下降沿有效，因此无论 F2输出端的输出信号是高电平还是低电平，555 构成的单稳态触发器都不能被触发，该电路处于静止状态，U0输出低电平信号。当 F2输出端输出信号的上升沿到来时，555 构成的单稳态触发器也不能被触发

26、，该电路也处于静止状态，U0也输出低电平信号。当 F2输出端输出信号的下降沿到来时，555 构成的单稳态触发器被触发，该电路进入延时状态，且 12V 电压通过电阻R6对电容C5进行充电，U0输出高电平信号。当对C5充电一定时间后，电路由延时状态恢复到静止状态，U0由高电平信号变为低电平信号。该电路的延时时间由电阻R6和极性电容C5确定，引用式（3-1）得：T1.1R6C5。 （3-2）由式（3-2）可知，R6和C5的乘积越大，延时时间越长，乘积越小，延时时间越短。由该电路电阻R6和C5的值可以确定其延时时间 T：T1.1*0.0022*10*103 24（min）该电路的延时时间 T 为 24

27、 分钟。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 11 页 共 25 页3.5 光控检测电路设计该电路是根据光敏电阻的感光原理来设计的，光线的强弱决定了光敏电阻阻值的大小因而决定了其两端的电压的大小。光照越强，光敏电阻的电阻率越小，则光敏电阻两端的电压越小。光照越弱，光敏电阻的电阻率越大，则光敏电阻两端的电压越大。3.5.1 光敏电阻介绍1.光敏电阻的符号及工作原理光敏电阻又称光导管，是由一块两边带金属电极的光电半导体组成，使用时在它的两端施加直流或交流工作电压，如图 3-10 所示。图 3-9 光敏电阻的符号图 3-10 光敏电阻的工作原理图在无光照射时，光敏电阻RG呈高阻态（此时的电阻

28、称为暗电阻） ，回路中仅有微弱的电流（称为暗电流）通过。在有光照射时，光敏材料吸收光能，使电阻率变小（此时的电阻称为亮电阻） ，RG呈低阻态，从而在回路中有较强的电流（称为光电流）流过。光照越强，阻值越小，亮电流越大。如果将该亮电流取出，经放大后即可作为其他电路的控制电流。当光照停止时，光敏电阻又逐渐恢复原有的高阻状态。光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小，则性能越好。大多数光敏电阻的暗电阻往往超过 1，甚至高达 100，而亮电阻即使在白昼条件下也可以降到 1以MMK下。2.光敏电阻的光照特性。光光电流电源RGRG四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 12 页 共 25 页0 0.2 0

29、.4 0.6 0.8I3002001005040030020010050300300200100502003002001005010030020010050503002001005030020010050图 3-11 光敏电阻的光照特性曲线光照特性是指光敏电阻的光电流I与光通量的关系。不同的光敏电阻，其光照特性不同，但大多数光敏电阻的光照特性，为图 3-11 所示的曲线关系。由于光敏电阻的光照特性曲线呈非线性，因此不能用于光的精密测量，只能用作开关式的光电转换器。3.5.2 光控检测电路设计图 3-12 光控检测电路原理图工作原理：由图 3-12 可知，、光敏电阻RG、组成光控检测电路。用来3

30、R4C5R检测周围的环境光线的变化情况，当周围的环境光线逐渐由强变弱（从白天到夜晚）或者由弱变强（从夜晚到白天）时，光敏电阻RG的阻值发生缓慢变化，使其两端的电压也随之缓慢变化，由于微分电容的隔离作用使两端电压为 0V。当周围的环境4C5R光线突然由弱变强时（晚上开灯照明） ，RG的阻值由大变小，两端的电压也由大变小，则在RG两端产生一个负跳变电压，通过、使两端产生一个下降沿脉冲。当周4C5R5R围的环境光线突然由强变弱时（停电造成电灯熄灭） ，RG的阻值由小变大，两端的电压也由小变大，则在RG两端形成一个正跳变电压，通过 RC 微分电路、使两端产4C5R5R生一个上升沿脉冲，它和延时电路紧密

31、相连。UI12V/1.2Ah蓄电池R31KC4510pfF1R510KMG 45 RG光敏电阻U0F2四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 13 页 共 25 页注：在图 3-12 中，F2的输入端中与 F1的输出端相连那端叫 F2的电压检测输入端，它的另一端叫 F2的光控检测输入端。光敏电阻几乎都是用半导体材料制成的光电器件。它没有极性，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，受光照时的电阻称为亮电阻。暗电阻很大一般为兆欧级，而亮电阻在几千欧以下，一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度很高。本设计中选择的是MG45 的光敏

32、电阻对应急灯工作环境进行检测控制。3.6 自动切换开关设计3.6.1 电磁继电器介绍电磁继电器是自动控制电路中常用的一种元件。实际上它是用较小电流控制较大电流的一种自动开关。它有常开和常闭两种状态，本设计所用的是一种常开状态的电磁继电器。电磁继电器一般由一个线圈、一块衔铁组成。如图 3-13 所示。图 3-13 电磁继电器（常开）的图形符号电磁继电器的工作原理：当线圈通电以后，线圈中产生足够大的电磁力吸动衔铁，使衔铁闭合，与之相连的电路被导通。当线圈断电后，电磁吸力消失，衔铁返回到原来的常开状态，与之相连的电路也随之被切断。应用时只要把需要控制的电路接到电磁继电器的触点上，就可达到控制的目的。

33、3.6.2 自动切换开关电路设计Q12NG71512V/1.2Ah蓄电池_+_KUI图 3-14 自动切换开关电路原理图工作原理：由图 3-14 可知，K 是电磁继电器，当给该电路加的输入信号UI为高电+_K四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 14 页 共 25 页平时，三极管导通，电磁继电器 K 的线圈中有电流通过，并产生足够大的电磁力，使衔铁受到电磁吸力的作用被吸向线圈而闭合，该电路被连通，应急灯也被点亮。当给该电路加的输入信号UI为低电平时，三极管是截止的，电磁继电器 K 的线圈中不会有电流流过，就不会产生电磁力，则衔铁就不会受到电磁吸力的作用还是处于原来的常开状态，该电路还是

34、处于切断状态，应急灯不会亮。三极管分 NPN，PNP 两种类型，此设计中选择的是 NPN 型，在电路中三极管是作为开关管使用的,它一旦导通应急灯就点亮,截止时应急灯就不亮，在此设计中选用的型号是：2N6715。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 15 页 共 25 页第 4 章整机电路的设计4.1 整机电路原理图及工作原理整机电路原理图见附录。工作原理：当 220V 交流市电正常供电时，经电源电路后输出稳定的 12.5V 直流电压，然后对 12V/1.2Ah 蓄电池进行充电。和对降压整流后输出的脉动电压进行分1R2R压后，检测出 B 点的电压为 5.674V 高电平，经过 F1反相后

35、给 F2的电压检测输入端输入一个低电平信号，不管此时周围光线如何变化，F2输出的都是高电平信号提供给 555的 2 脚，延时电路处于静止状态，555 的 3 脚输出一个低电平信号，三极管不会导通，电磁继电器 K 不会闭合，应急灯不会亮。当 220V 交流市电断电时，二极管会防止2D蓄电池反向放电，并且还有的隔离作用，B 点的电压迅速降至为 0V，经 F1反相后给1DF2的电压检测输入端输入高电平信号并且此时周围的环境光线突然由强变弱（晚上停电造成照明灯熄灭） ，RG的阻值由小变大，其两端的电压也由小变大，则在RG两端产生了一个正跳变电压，通过、使两端产生一个上升沿脉冲提供给 F2的光控检测4C

36、5R5R输入端，F2两端信号经过反相后输出一个下降沿的脉冲信号给 555 的 2 脚，延时电路被触发，同时 12V 电压通过对电容进行充电，555 的 3 脚输出高电平信号，三极6R5C管导通，电磁继电器 K 自动吸合，应急灯被点亮。经过一段时间延时后电磁继电器 K会自动断开，应急灯也自动熄灭,电路恢复到原来的静止状态。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 1 页 共 25 页第 5 章仿真与调试5.1 multisim 10 仿真软件介绍Multisim 是 Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以 Wi

37、ndows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。为适应不同的应用场合，Multisim 推出了许多版本，用户可以根据自己的需要加以选择。在本书中将以教育版为演示软件，结合教学的实际需要，简要地介绍该软件的概况和使用方法，并给出几个应用实例。它具有这样一些特点：1.通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路。通过交互式 SPICE 仿真, 迅速了解电路行为。2.借助高级电路分析, 理解基本设计特征。3.通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试。4.通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短

38、上市时间。5.2 电路的仿真5.2.1 电源电路的仿真1.先在 multisim 元件库中找到所需的元器件，添加到界面中。2.按照整机原理图设置各元器件的基本参数。3.调整元器件的位置。4.把各元器件按照原理图依次连接起来。5.仿真并记录。该电路由降压变压器、桥式整流电路和电容滤波电路三部分组成，先由变压器 T1将 220V 的交流市电电压降压为 12.7V 的交流电压，再经构成的桥式整流电1VD4VD路将该交流电压变成单相脉动电压，再经和构成的电容滤波电路滤波后输出稳定2C3C的 12.5V 直流电压。由图 6-1 可知，电源部分输出的电压为 12.5V（符合设计要求） ，四川信息职业技术学

39、院毕业设计说明书(论文)第 2 页 共 25 页然后对 12V/1.2Ah 蓄电池进行充电。图 6-1 电源电路输出波形5.2.2 各种状态的仿真图 6-2 市电正常供电时电压检测端输出的波形四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 3 页 共 25 页当市电正常供电时，开关是闭合的，此时电压检测端的输出波形如图 6-2 所示。当 220V 交流市电正常供电时，降压整流后输出的脉动电压经过R1和R2分压后，B点电压为 6.71V 高电平，该电压经过 F1反相后,变为低电平。当 220V 交流市电断电后，因为有的隔离作用，所以 B 点电压迅速下降到 0V，该电压经过 F1反相后变为高电平。1

40、D以此达到检测市电是否正常供电的作用。是与非门集成电路。1F当市电断电时，开关是断开的，此时输出电压的波形如图 6-3 所示。 图 6-3 市电断电时电压检测端的输出波形555 定时器构成的单稳态触发器态是下降沿有效，因此无论 F2输出端的输出信号是高电平还是低电平，555 构成的单稳态触发器都不能被触发，该电路处于静止状态，U0输出低电平信号。当 F2输出端输出信号的上升沿到来时，555 构成的单稳态触发器也不能被触发，该电路也处于静止状态，U0也输出低电平信号。当 F2输出端输出信号的下降沿到来时，555 构成的单稳态触发器被触发，该电路进入延时状态，且 12V 电压通过电阻R6对电容C5

41、进行充电，U0输出高电平信号。当对C5充电一定时间后，电路由延时状态恢复到静止状态，U0由高电平信号变为低电平信号。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 4 页 共 25 页当延时电路处于静止状态时，其输出波形如图 6-4 所示。图 6-4 延时电路处于静止状态时的输出波形图 6-5 延时电路的波形当延时电路进入延时状态时，三极管导通，电磁继电器常开开关闭合。发光二极四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 5 页 共 25 页管被点亮。此时的波形如图 6-5 所示。当延时一定时间后，该电路由延时状态恢复到静止状态，并且此时该电路的输出波形迅速降到零电位。5.2.3 整机电路的仿真

42、在整机仿真电路图中，开关J1代替光敏电阻，当开关J1打到下面位置时，表示开关是断开的，也表示光敏两端的电压近似 0V，其电阻阻值很小，说明此时周围的环境光线十分强。当开关J1打到上面位置时，表示开关J1是闭合的，也表示光敏电阻两端的电压很大，其电阻阻值无穷大，说明此时周围的环境光线强度十分弱。当开关突然由断开到闭合表示周围的环境光线突然由强变弱。当开关突然由闭合到断开表示周围的环境光线突然由弱变强。且用发光二极管和电阻R代替原理图中的灯泡。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 0 页 共 25 页总结本次我的设计任务是全自动多用途应急灯电路，在完成过程中不仅让我可以复习和巩固原来所学的知识，还让我对我所学专业有了更加深入的了解。通过本次的设计，我更加理解电源电路设计的方法，学会了 555 定时器和 555 的实际应用中的延时电路和蓄电池充电电路的设计和光敏电阻的工作原理以及电磁继电器的工作原理，以及其它一些元器件的参数选择和计算，加深了对模拟电子技术和数字电子技术两者在实际应用电路中的关系与转换。同时学会了运用仿真软件 Multisim做实际电路的仿真。这次毕业设计是把我们所学知识运用到实际设计制作中的一次综合能力训练，是以前我们所做的实验、实训无法相比的。在这个设计过程中通过许多途径查阅资料，