夜间自动感应灯电路的设计

1、毕业设计任务书专业 机电一体化 班级 机电083 姓名 解xie 下发日期2011-04-04 题目夜间自动感应灯电路的设计主要内容及要求声光控LED节能灯，要求正常光线时，声控部分的控制信号不起作用，当周围光线暗到一定程度时，声控部分的电路控制起作用，且电路滤噪功能要好，能有效地避免色偏。电源电路采用无变压器桥式整流稳压（最好是高效的开关电源），电路应具有实用、节能，长寿、电路合理、安装方便、可靠性高。主要技术参数外观方面：全长、直径、重量。性能方面：灯功率、电流、光通量、光效、显色指数、色温。进度及完成日期 4.04-4.08指导老师与学生初步互相交流；根据指导老师下达毕业设计任务，对毕业

2、设计进行日程的安排。 4.09-5.10根据所选课题查阅相关资料；老师按毕业设计任务书所提出任务、要求、技术指标等，进行毕业设计的指导。 5.11-5.23进行毕业设计初稿的设计，并根据老师指出设计中存在的问题和修改意见进行修改。 5.24-6.6 学生根据指导老师评阅老师提出意见进行整改。 6.7-6.13 进行毕业设计终稿的审阅，并根据老师提出的问题和修改意见进行修改。系主任签字日 期教研室主任签字日 期指导教师签字日 期指 导 教 师 评 语 指导教师: 年 月 日青岛理工大学毕业设计评阅意见表设计题目夜间自动感应灯电路的设计部分评价项目评价标准（A级）满分评 分ABCDE文献资料利用能

3、力能独立地利用多种方式查阅中外文献；能正确翻译外文资料；能正确有效地利用各种规范、设计手册等。10109876综合运用能力研究方案设计合理；设计方法科学；技术线路先进可行；理论分析和计算正确；动手能力强；能独立完成设计；能综合运用所学知识发现和解决实际问题；研究结果客观真实。20192017181516131412设计质量设计结构严谨；逻辑性强；语言文字表准确流畅；格式、图、表规范；有一定的学术水平或实际价值4037-4032-3628-3125-2724创新能力有较强的创新意识；所做工作有较大突破；设计有独到见解151513-1411-12109工作量工作量饱满；圆满完成了任务书所规定的各项

4、任务。151513-1411-12109总分是否同意将该设计提交答辩：是（ ） 否（ )具体评阅及修改意见： 评阅人： 年 月 日注：1.请按照A级标准，评出设计各项目的具体得分，并填写在相应项目的评分栏中； 2.计算出总分。若总分<60分，“设计质量”<24分，建议不能提交论文评阅乃至答辩。该设计须限期修改合格后重新申请答辩。 3.评阅意见栏不够可另附页。答 辩 委 员 会 评 语评定成绩周 记说明书(或论文)图 纸答 辩总 评答辩委员会主席签字日 期（5%）（65%）（30%）百分制等级制摘 要常言道“眼睛是心灵的窗户。”我认为灯则是指引心灵的方向标。在生活中，我们无时不在地使

5、用着灯，诸如台灯、路灯、日光灯、探照灯、彩灯等等，但不管是什么样式的灯，它们的作用都是一致的照明。因此，设计一个既实用又方便的照明灯则是我们人类共同的愿望。而生活中我们用的最为平常的灯则是楼道里的照明灯，住过居民楼的人都应该知道，楼道很窄，晚上行走很不方便，如果让楼道的照明灯一直亮着，则难免会浪费国家资源，因此设计一种既不浪费国家电力又很方便实用的照明灯系统是很有实用价值意义的一件事。该设计主要介绍的是关于夜间感应灯电路设计。声光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在背光的的时候灯就会慢慢的熄灭，即这时也是人走过了的时候。在有的电路中这种原理也可以通过声音的振动来实现，当人走过是只需用手轻排一

6、下灯就会自动的亮，人离开后又熄灭。这样就给路人提供了相应的方便，同时，也达到了节电和节能的目的；延长灯的寿命。在实际生活中节电节能，能够实现更多的自动化。在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。我设计的课题是夜间感应灯电路设计，其间设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控白炽灯节能照明灯。 在本设计中介绍了多种声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少

7、了维修量、节约了资金，使用效果良好。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过数十秒后又自动熄灭，节能节电。关键词：与非门放大，光敏二极管，可控开关，延迟电路ABSTRACTAs "the eyes are the Windows of the soul." I think lamp is the direction of mind. Guide In life, we use the ever-present lamp, table lamp, street lamp, fluorescent

8、 lamp, such as, lights, searchlights, but no matter what style, the lamp, they are consistent, lighting. Therefore, the design of a practical and convenient floodlight is our human common wishes. But life we use the most ordinary lamp is haunting floodlight, lived everyone should know 52-storey bloc

9、k, the corridor is very narrow, the evening walk very inconvenient, if corridor lights have floodlight, unavoidably will waste the country's resources, design a kind of state power and not waste is very convenient and practical lighting system is very practical significance of a thing.In schools

10、, offices, factories and enterprises etc public and residential building, the public, it is common ever-buring lamps and caused a tremendous waste of energy. In addition, because of frequent switch or man-made factors, the walls of the damage rate is very high, switch to increase the quantity, waste

11、d money maintenance. At the same time, in order to strengthen our analog electronic technology, digital electronic technology and electronic technology, the understanding and strengthen it took me a month's time, but my graduation design, the design of the subject is energy-saving light control

12、design, I design a circuit novel, safety, simple structure, convenient installation, long-life energy-saving lighting incandescent light dual control.This paper mainly discusses the various acoustic electric lamp, the composition, properties of controller scope and work principle, the parameters of

13、the circuit principle diagram and component selection, energy-economizing effect obviously, but also reduce the maintenance, save money, good effect. During the day, whether passers-by shine out much is not sound, light shine. The dark night light, if detection circuit to have broken pick-up, will a

14、utomatically send sound and light for pedestrians lighting for several seconds later and automatic extinguished, energy saving.Keywords: Cross-coupled nand gates amplifier, Photosensitive diode，Controllable switching， Latency circuits目 录摘要IABSTRACTII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 课题研究的目的和意义11.3 国内外情况21.4 设计思路及

15、优缺点3第2章 基本原理42.1 声光节能灯基本原理42.2 555电路基本原理52.2.1 555电路引脚排列及其功能52.2.2 单稳态触发器及其内部电路62.3 声控电路基本原理72.3.1 电路的工作原理72.3.2 元器件的选择92.3.3 安装制作92.4 光控电路基本原理102.4.1 电路的工作原理102.4.2 光电开关的制作102.5 延时电路基本原理11第3章 主要元器件介绍133.1 光敏电阻133.2 CD4011芯片的结构与原理143.3 调试153.4 主要原件清单表16第4章 方案设计与论证174.1 电路分析174.2 方案设计174.2.1 利用门电路来完成

16、声光控的调节174.2.2 采用LM317供电来完成194.2.3 使用了数字集成电路cd4011204.3 方案论证204.4 故障排除21第5章 结果和结论225.1 实验结果225.2 实验结论22致 谢24参考文献25第1章 绪 论1.1 前 言 1.2 课题背景及课题研究的目的和意义 随着社会不断进步，科技发展，声光双控节电灯逐步走进社会各个公共角落，声光双控节电灯不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，在天黑以后，当有人走过楼梯通道

17、，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，它解决了“长明灯”浪费电能的问题，延长灯泡的使用寿命，安全性好，可靠性高。该 通过本课题的研究，加强了自己的动手能力，巩固了对所学知识的认知。通过本次试验我们设计了一种比较节能的声光双控灯，不仅使自己学习到了知识，而且也为社会做出了贡献。 另外通过本课题的研究，加强了自己的动手能力，巩固了对所学知识的认知。通过本次试验我们设计了一种比较节能的声光双控灯感应器，不仅使自己学习到了知识，而且也为社会做出了贡献。1.3 国内外情况生产企业适应新标准的要求，

18、为各类照明场所提供相应的产品。从国际市场分析，虽然我们的出口逐年大幅度增长，但我国大部分产品在国际市场仍属中低档水平，去过法兰克福的人都有体会，我们的产品与国际先进水平相比还存在较大差距。另外，如果大量劣质低价产品出口，还会遭遇反倾销诉讼，从而影响全行业出口，因此我们仍要大声疾呼，质量是企业的生命。 我国目前已成为世界照明电器产品生产大国，我们的目标是要成为照明电器产品生产强国，我们与发达国家在照明电器产品的质量、档次、生产工艺、设备、材料以及新产品开发能力等方面均存在明显差距。看到我们取得成绩的同时，也能清醒地认识我们存在的差距，才能不断地进步。让我们全行业共同努力，为照明电器行业的健康发展

19、做出更大的贡献。1.4 设计思路及优缺点这是一种声音和光照双控照明灯，它可以广泛用于楼梯、过道、库房的场合。本设计是一种基于数字集成电路的声光双控灯的设计，电路主要由电源电路、信号放大整形电路、延时处理电路单稳态电路组成。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有猝发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节电。电路稍显复杂，并且该设计在接入节能灯后，因为节能灯不能频繁启动，容易造成节能灯寿命减少。第2章 基本原理2.1 声光双控节能灯基本原理 声控灯是一种声控电子照明装置，由音频放大器、选频电路、延时开启电路和可控硅电路组成。它提供

20、了一种操作简便、灵活、抗干扰能力强，控制灵敏的声控灯，它采用人发的声音控制信号，即可方便及时地打开和关闭声控照明装置，并有防误触发而具有的自动延时关闭功能，并设有手动开关，使其应用更加方便。声控灯由话筒、音频放大器、选频电路、倍压整流电路、鉴幅电路、恒压源电路、延时开启电路、可控延时开关电路、可控硅电路组成。 MIC是一种声电转换器。电路中LM3900构成电压比较放大器。非门和与非门构成信号逻辑分析电路。555定时器为定时开关。继电器为照明电路接通开关。D1，D2，C5，MC78L05CP和降压器构成降压整流电路。当白天时，光敏电阻RL成低阻状态，与非门输出高电平，555定时器3脚 保持低电平

21、，继电器开关K保持断开状态，照明电路断开。 当夜晚时，光敏电阻RL成高阻状态。阻值远远大于R6，输出高电平。当压电陶瓷片未接收到声音时，LM3900的4脚输出为高电平，电容C2右端为高电平，信号通过逻辑门电路后变为高电平，输入到555定时器2脚，555定时器3脚则保持低电平，继电器开关K保持断开状态，照明电路断开。 当压电陶瓷片接收到 声音时，LM3900的4脚输出为低电平。由于电容两端电压不能突变，电容C2右端为低电平，信号通过逻辑门电路后变为低电平。输入到555定时器2脚，当555定时器2脚接收到一个低电平时，555定时器3脚则输出一定时间的高电平，使三极管T导通，继电器开始工作，继电器开

22、关K闭和，照明电路接通。照明持续一段时间后，555定时器3脚变为低电平，继电器开关K关断，照明电路断开。2.2 555电路基本原理2.2.1 555电路引脚排列及其功能 555定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路。555定时器有二个比较器A1和A2，有一个RS触发器，R和S高电平有效。三极管VT1对清零起跟随作用，起缓冲作用。三极管VT2是放电管，将对外电路的元件提供放电通路。比较器的输入端有一个由三个5kW电阻组成的分压器，由此可以获得和两个分压值，一般称为阈值。555定时器的1脚是接地端GND，2脚是低触发端TL，3脚是输出端OUT，4脚是清除端Rd，5脚是电压控制端CV，6脚是高触

23、发端TH，7脚是放电端DIS，8脚是电源端VCC。555电路的引脚排列图如图2.1所示，其功能表如表2-1所示。 图2.1 555定时器引脚排列图表2-1 555定时器的功能表6（高触发端）2（低触发端）4（复位端）3（输出端）7（放电端）XXLL导通>2Ec/3> Ec/3HL导通<2Ec/3> Ec/3H不变不变X< Ec/3HH截止2.2.2 单稳态触发器及其内部电路 稳态时，输出uo为低电平，即无触发器信号（ui为高电平）时，电路处于稳定状态输出低电平。在 ui负脉冲作用下，低电平触发端得到低于（1/3）Vcc，触发信号，输出uo为高电平。放电管是一种使用

24、于设备输入端的高压保护元件。若其两端的电压高过其保护规格值时,其内部会出现短路现象,并吸收掉输入的过高压。VT截止，电 路进入暂稳态，定时开始。 在暂稳态期间，电源是向电子设备提供功率的装置，也称电源供应器，它提供计算机中所有部件所需要的电能。 充电，充电时间常数TRC，uc按指数规律上升。当电容 两端电压uc上升到（2/3）Vcc后，6端为高电平，输出uo变为低电平，放电管VT导通，定时电容C充电结束 ，即暂稳态结束。电路恢复到稳态uo为低电平的状态。当第二个触发脉冲到来时，又重复上述过程。单稳态触发器，如图2.2所示。输出电压Vo的脉宽t=RCln3，555定时器内部电路见图2.3所示。5

25、55+5V672348VO15R200KC100uF0.01uF图2.2 单稳态触发器 图2.3 555定时器内部结构2.3 声控电路基本原理2.3.1 电路的工作原理 用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点 声光控延时开关的电路中的主要元器件是使用了数字集成电路

26、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。其内部结构如图2-4：图2-4 CD4011内部结构 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。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。     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=2r

27、8c3，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。2.3.2 元器件的选择ic选用cmos数字集成电路cd4011，其里面含有四个

28、独立的与非门电路。内部结构见图2-3，vss是电源的负极，vdd是电源的正极。可控硅t选用1 a400v的进口单向可控硅1 00-6型，如负载电流大可选用3a、6a、10a等规格的单向可控硅，单向可控硅的外形如图2-4所示，它的测量方法是：用r×1档，将红表笔接可控硅的负极，黑表笔接正极(如印制板图所示)，这时表针无读数，然后用黑表笔触一下控制极k，这时表针有读数，黑表笔马上离开控制极k这时表针仍有读数(注意触控制极时正负表笔是始终连接说明该可控硅是完好的。驻极体选用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：用r×100档将红表笔接外壳的s、黑表笔接d，这时用口对着驻极体吹

29、气，若表针有摆动说明该驻极体完好，摆动越大灵敏度越高；光敏电阻选用的是625a型，有光照射时电阻为20k以下，无光时电阻值大于100mq，说明该元件是完好的。二极管采用普通的整流二极管1n40011n4007。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。2.3.3 安装制作准备好全套元件后，用万用表粗略地(因出厂前已测量过)测量一下各元件的质量，做到心中有数。焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反，注意极性的正确，否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。单向可控硅的极性

30、如图2-5所示：图2-5 单向可控硅2.4 光控开关的基本原理2.4.1 电路的原理利用光敏元件随光照强度的变化而阻抗发生变化的特点，去控制电信号的强弱，再由传感器将变化的电信号传递给触发器，只要电信号强度达到一定程度将触发触发器使其导通工作。光控照明电路其主要功能是实现当外界光照强度降低到一定程度时，使照明电路导通工作。就其方案而言多种多样，但我们在设计时必须要考虑方案的可行性，稳定性以及元器件的灵敏度，尤其是光敏元件必须选择灵敏度高的这样电路功能才能较容易实现，为此我们在设计光控电路时，不但要尽量使电路结构简化，而且要使电路功能强，功能的实现要可靠稳定。常用的光探测器件是硫化镉（Cds）光

31、敏电阻，它是由半导体材料制成的。当光照射到光敏电阻时，光子被Cds半导体物质吸收，激发出更多的电子空穴对，使载流子数目增加，从而导致光敏电阻阻值（暗阻）在110M之间；在强光条件下，电阻阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。2.4.2 光电开关的制作 图2-6 光电开关控制电路图调试电路：本实验电路在普通灯光下的正常工作状态：发光二极管LED发光；继电器J吸合，蜂鸣器B不发声。在刚下变暗的情况下调节W，发光二极管是LED熄灭；继电器释放；蜂鸣器B发声。2.5 延时电路基本原理 从20世纪中后期数字电路的飞速发展到今天技术已越来越成熟。自从电子计数器的出现之后各式各样，功能万千的定时/计数器层出不穷。

32、然而正是电子计数器的出现才使得电子技术的发展上了一个新的台阶。定时/计数这一功能在电子电路中的应用，使智能化电路的设计更加名副其实。我们常见的交通红绿灯，公园里的娃娃车等都是采用了定时计数技术的典型示例。我们大家都看过智力竞赛，都有知道抢答器，然而抢答器更是电子定时/计数器的典型应用。虽然我们可以花几元钱就可以从街上买一个不错的抢答器，但要让我们自己动手做一个出来就不是一件容易的事的，它不仅只是我们所看到的结果能够抢答更为重要的是其功能的实现是集成了很多技术。如定时，锁存，显示等等，由此可见定时/计数器的应用不仅广泛，而且意义深远。延时电路原理是利用了电子计数器的原理实现定时功能。延时电路其构

33、成方案一般有三种，即硬件构成，软件构成和软硬相结合构成。对于由硬件构成的定时器，一般是用改变R、C元件值控制定时的，其效率较高，但灵活性，通用性较差如555定时器；而由软件构成的定时器是用执行一段程序来实现定时的，其灵活性通用性较高，但效率较差；故现在设计定时器一般都是采用软硬相结合的方法集两者之长通过编程设定不同的延时常数，而由硬件控制定时过程，其效率和灵活性都得到了较大的提高。如大规模集成电路可编程计数器8253，51单片机通过编程构成计数器等。在一个实际的电路中延时不是主要目的，而主要目的是为了完善电路功能。故作为一个延时电路，其应在延时结束后能发出一个控制电路是否继续工作下去的结束信号

34、。第3章 主要元器件介绍3.1光敏电阻 图3-1 光敏电阻实物图光敏电阻又称光导管(其实物图如图3-1)，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它

35、是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达110M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.40.76）m的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子空穴对，参与导电，使电路中电流增强。光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。光敏电阻

36、器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。 红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。 可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，光电跟踪系统等方面。光敏电阻的工作原理是基于

37、内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子空穴对了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也加交流电压。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的

38、多少。3.2 CD4011芯片的结构与原理 CD4011BC是一个集四个2输入与非门电路为一体的芯片，其外部结构如图3-2所示。 图3-2 CD4011芯片封装图CD4001BC和CD4011BC四门是整体的补充MOS(CMOS)集成电路以N-和P-channel增强模式晶体管。他们有同样的源与汇电流能力和符合标准系列输出驱动。这个装置也有缓冲输出大大提高传递特性提供非常高的增益。所有的输入是防静电放电和二极管对VDD和说明。这个系列的逻辑门用磷和氮频道增强模式在一个单一的整体结构的装置。使用他们主要是为了节省功率耗散和有较高的抗噪能力。CD4011芯片内部结构如图3-3所示。 图3-3 CD

39、4011的内部结构图CD4011的功能：四个2为输入与非门CMOS芯片。电源电压范围：3V15V 功耗：700mW（普通封装）；500mW（小外形封装） 工作温度范围：CD4011BM -55 +125、CD4011BC -40 +853.3 调 试实际调试；将焊好的电路板对照电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、短路等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。如用万用表检测时。将万需表两表笔接触电路板相应处即可。本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住。将AB分别接在电灯的开关位上，用手轻拍驻极体。这时灯应亮，若用光照射光敏电阻，再用手重拍驻极体，这时灯不亮。说明光敏电

40、阻完好，这时表示制作成功。若不成功请仔细检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。3.4 主要原件清单表表3-1 主要原件清单表元件名称序号型号/参数数量碳膜电阻R1RT-1/2W、150K±5%1碳膜电阻R2RT-1/4W、18K±5%1碳膜电阻R3RT-1/4W、43K±5%1碳膜电阻R4RT-1/4W、2.4M±5%1碳膜电阻R5RT-1/4W、1M±5%1碳膜电阻R6RT-1/4W、18K±5%1碳膜电阻R7RT-1/4W、470K±5%1碳膜电阻R8RT-1/4W、1.3M±5%1VD1VD5二极管1N40075K

41、开关管10061VT三极管S90141RG光敏电阻MG45-5K1CD4011集成芯片CD4011BCN1C1电容1041C2、C3电容22µF/25V2L灯泡60W1第4章 方案设计与论证4.1 电路分析 该电路由电源电路、声电转换及放大电路、单稳态延时电路和光控电路组成。为了确保用电安全，220V交流市首先经过1：1 隔离变压器，隔离变压器的初、次绕组级之间没有电的联系，次级任一线与大地之间没有电位差，所以人接触任一线不会触电。但如果同时接触两线也会触电。电路总体框架： 图4-1 电路总体框架4.2 方案设计 从实验的主要内容与要求中可以看出该电路可以有以下几个方案：4.2.1

42、LED利用门电路来完成声光控的调节电路图如图4-2：图4-2 门电路的声光控制图LM317做LED的恒流源。本系统中4.7uF/400V的电解电容滤波后得到5V电压提供给4011，白天有光时，光电二极管D5选用2CU2A，暗电流小于等于0.2uA，光电流大于30uA，灵敏度大于等于0.5uA/Uw，呈低阻状态，IC1A中的1，2脚为低电位，3脚为高电位，白天不论有无声音，也不论IC1B中的4脚电位如何，IC1D中的13脚始终钳位于高电位，12脚也为高电位，因此11脚则为低电位，可控硅截止，LED灯不亮。D5夜晚无光照时，呈高阻状态，IC1A中的3脚为低电位，IC1D中的11脚为高，触发可控硅S

43、CR导通，LED被点亮。同时10uF电容充电，充电之初IC1C中8，9脚为高电位，使12脚为低电位。声音一分钟之后IC1D中的13脚恢复高电位，但由于12脚为低电位，所以11脚继续保持高电位，灯继续被点亮。10uF电容继续充电，一分钟之后，IC1C中的8，9脚为低电位，11脚也翻转为低电位，可控硅截止，灯灭。4.2.2 采用LM317供电来完成 图4-3 采用LM317供电来完成 声光控延时开关的电路原理图如图4-3所示。电路中的主要元器件是使用了数字集成电路CD4011，其内部含有4个独立的与非门D1D4，使电路结构简单，工作可靠性高。当声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒BM接收并转换成

44、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CD4011中的与非门D2的2脚，R4、R7是VT的偏置电阻，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，即为高电平期间t=2R8C3，改变R8或C3的值，可改变延时时间，满足不同目的。CD4011中的D3和D4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D3、D4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D3、D4

45、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220V交流进行桥式整流，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芯片等供电。4.2.3 使用了数字集成电路cd4011其内部含有个独立的与非门，使电路结构简单，工作可靠性高。 电路图如下： 图4-4 使用了数字集成电路cd4011在这几个方案中，结合所学的数字电路和门电路来说，我觉得这个方法比较简单，又实用，能充分体现出我在校期间对所学知识掌握的程度，然而此系统成本低、易于实现为恒流电路，如果采用恒压电路则电压高不稳定，故此我选择了第三种方案。4.3 方案论证 论证方案：声源产生的声音信号，经声电转换器后转换成微弱的电信号，该信号经放大后送处理器处理，处理器将幅度、频率不尽相同的一群声波信号转换成一次状态改变的控制信号，该信号经延时处理电路达到设计要求时间与设计要求功能，经执行机构直接控制负载动作。4.4 故障排除在后期调试过程中遇到了很多问题，但是我对这些问题做了详细的分析并一一排除。电路故障的直接表现就是当我们拍手是灯泡不亮，出现此故障的原因是有多方面的，首先可能是控制电