模电课程设计-声光控延时闪光灯

1、郑州科技学院模拟电子技术课程设计 题 目 声光控延迟闪光灯 学生姓名 x x x 专业班级 12级电气工程及其自动化 学 号 2012470xx 院 （系） 电气工程学院 指导教师 x x 完成时间 2014 年 5 月 23 日 1 目录1 课程设计的目的12.1 课程设计的任务32.2 课程的设计要求33 设计方案与论证43.1 设计方案43.2 设计方案及论证44 设计原理及功能说明64.1 电路设计原理64.2 原理图说明75 硬件的制作与调试85.1 焊接实物图85.3 调试106 单元电路的设计（公式及说明）116.1 单元电路的设计116.2 公式与说明11参考文献15附录一 总

2、电路原理图16附录2：元器件清单171 课程设计的目的1 通过此次声光控电灯的设计，了解常用电子电路设计的思路与过程。2 了解到怎样用MULTISIM这个软件绘制并仿真电路原理图，培养学生运用现代化工具完成各种各样电子电路及系统设计。3 加强应用新技术、新方法、新器件的训练。强化工程能力和创新能力的培养。4 巩固和加强“模拟电子技术”课程的理论知识。5 掌握电路一般的设计方法，了解电子产品研制开发过程。6 提高电子电路实验技能及仪器使用能力。7 掌握电子电路安装和调试的方法及故障排除方法。8 通过查阅资料和文献资料，培养同学们解决问题的意识与能力。9 培养创新能力和创新思维，培养应用所学知识指

3、导实践的能力，同时掌握声光控电路的基本原理。2 课程的任务与课程的设计要求2.1 课程设计的任务 声光控延迟闪光灯基础电路的基本原理中所涉及的声光信号的采集及其信号处理，将声光信号转换为电信号，然后通过BGT放大，以及电容滤波，我们应该了解其时间控制电路，如何通过BGT控制继电器。声光控电路延迟闪光灯与普通的灯不同，它具有较强的灵活性。既可用于路灯，又可用于娱乐性质的KTV中。多用途的它，决定了它自身较高的商业用途，也就提升了它的可行性，与价值。普通的路灯必须人工控制其开关，并且，打开总闸后就会常亮，不管有没有人经过，大家需不需要。这就造成了极度的浪费。用于路灯时，它的优势在于延迟跟光控，它可

4、以智能的根据光线的强弱来决定工不工作。声光控路灯与普通的路灯是不同的，它比平常的路灯更“人性化”，在白天或光照强的时候它是熄灭的，可是一到晚上或者光照弱的时候灯又会自动亮起来,当它们用在走廊里的时候，只要有脚步声它就会自动亮起来，当安静下来的时候它就又会熄灭，做得好的声光控路灯还会有延迟功能。这就省去了人为操作的繁琐，如此“人性化”的路灯正在越来越取代传统的路灯的地位。这次课题我们的课题任务是声光控延迟闪光灯电路，要求是能让它在白天或光照强的情况下熄灭，在晚上或光照弱的情况下灯亮，声控能在晚上起作用，有声音时灯亮，并能延时25秒钟后灯再灭。2.2 课程的设计要求 这次课程设计我们选的是声光控延

5、迟闪光灯电路，它分为声控电路、光控电路、延迟电路跟闪光灯电路，分别调试成功后在用电源把个部分连接起来。实际生活中的声控灯是在光线很暗和有声音的时候灯亮起来，延迟一段时间后自动熄灭，在光线充足货没有声音的时候则不会亮起，要达到这个效果，我们的课程设计才算是成功。3 设计方案与论证3.1 设计方案1.初选电路形式或根据参考电路确定器件（集成决）类型。根据设计题目要求指标.通过查阅有关资料分析其工作原理;2.画出电路图，完成电路各部分指标分配；3.设算各单元电路的参数和确定各元件的参数值。如：电阻值额定功率。核算集成电路的有关电流.电压等技术指标；4验算电路的技术指标；5对电路工艺进行设计（印刷电路

6、板的设计.元件在板上布局等);6对电路件实验调试;7编写课程设计报告;3.2 设计方案及论证运用集成芯片控制，单片机控制和自激震荡电路，故提出以下三种方案。方案一：选用集成芯片控制集 彩成 灯芯 电片 路比较控制此构思主要用芯片控制电路是的电路中的彩灯能够闪烁方案二：选用单片机及控制单 彩片 灯机 电控 路制电路此构思主要利用单片机对电路进行控制实现电路的循环控制方案三 选用自激振荡电路 自 彩激 灯多 电谐 路振荡器 综合以上三种方案：方案一中运用的是集成芯片对电路的控制，此种电路不能在模拟仿真软件上运行，且实验室里不一定有现成的芯片，还不能彻底的理解电路的原理，故不选此方案。方案二运用的是

7、单片机控制电路，这种方案最常见，但是要编程序做成芯片，但现在还没有学习单片机的使用，故不支持用此做法。方案三运用的是模拟电子的知识，所有的元器件都可以在实验室里找到，结构清晰，原理易懂。所以，最终确定的方案为方案三。4 设计原理及功能说明4.1 电路设计原理光控灯的原理：要设计光控灯，首先要了解并掌握光敏电阻的特性，光敏电阻又称光导管，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值伴随着射光的强弱而发生改变的电阻器，常用的制作材料为硫化镉，另外还有其他很多种材料。这些制作材料具有在特定波长的光照照射下（光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4-0.76）um的响应很接近，只要人眼可接

8、受的光，都会引起它的阻值变化），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。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变换转换为电的变化）。经过测量随着外部环境的变化，这次所用的光敏电阻阻值的变化范围为2k-3m，所以在有光照射时电阻阻值下降，没有光照时其阻值就会上升，根据这一特性可以控制三极管工作状态进而控制灯的亮灭的电路。 三极管的工作状态分为放大、截止和饱和。当工作在放大区时，发射极正偏，集电极反偏；当工作在截止区时，发射机跟集电极均反偏；当工作在饱和状态时，发

9、射机跟集电极均正偏。与此同时，三极管是由两种材料做成，一种为硅管，其正偏发射结导通电压为0.7v；一种为锗管，其正偏发射结导通电压为0.3v。三极管种类有NPN和PNP两种，本次课设用到的三极管为NPN型硅管9014。 声控灯的原理：电路由光控部分，声控部分、放大电路，4011BD与非门，延时部分组成。白天或夜晚光线较亮时光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。当光线较暗时，光控部分将会将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分，电路能否接通取决于声音信号的强弱，当声强达到一定强度（不小于4011BD的开门电压）电路将会自动接通，点亮LED灯，并且开始延时，延时的时间一到，它的开关将会自动

10、断开，等待下一次的声音信号触发。这样，该电路通过对环境声光信号的监测跟处理，完成电路开断的自动开关控制。4.2 原理图说明 1 声光控电路图 图（ 4.1） 如图4.1，R7、R6组成了一个光敏电阻，电路中晶闸管的通断，取决于控制信号的有无。光敏电阻R7、R6的阻值随着光照强度的变化而变化当光照达到一定强度时，其电阻值变小到与R5分压后使BD4011处于逻辑低电平，2脚所在的与非门被封死，这时不管有无声音信号输入，BD4011脚都是低电平，晶闸管正向阻断。随着光照强度的减弱，R7、R6的阻值逐渐增大，2脚的电平逐渐上升，当2脚的电位上升到逻辑高电平后，即满足了开门条件，此时的声控开始起作用，3

11、脚是否翻转只取决于BD4011的1脚电位（声控电路输入端）是否达到了逻辑高电平。2 循环闪光灯电路图 图 4.2 如图4.2是循环闪光灯电路，由三个三极管Q2、Q3、Q4组成。它们组成三级共发射极电路放大器， 因为电容C1C3的耦合作用而产生振荡，电路振荡后三极管Q3Q5均处于开关工作状态，并在导通状态与截止状态之间进行周期性翻转。但在任何时刻总有一只三极管处于导通状态，另两只三极管处于截止状态。此时若导通的那一路是Q4路，那么电容C5开始放电，电容C4开始充电达到能导通D2时，X7,X6就熄灭了，X5,X4 就闪烁了，以此类推，三路灯依次循环不停的闪烁。由于主控电路的三只三极管的开关状态不断

12、的翻转，所以三路彩灯X2X7也就依次点亮或者熄灭。这就是循环闪光灯电路图。5 硬件的制作与调试5.1 焊接实物图5.2 焊接过程出现的问题在焊接前没有整体布局，导致元件放置杂乱紧凑，给焊接电路、连接导线、检查电路带来很大麻烦。以至于第一次焊接失败，不得不拆除所有元器件重新焊接，造成了极大的浪费。另外，由于焊接技术不好，焊点过大，且有过多虚焊导致电路板焊接完成后连接电路不成功。给检修造成了极大的阻碍，浪费了很多时间。影响电路板的整体美观。以后在焊接前，一定会注意整体布局，用铅笔标好元器件的位置后再插好元器件焊接。另外，会注意焊工的提高。争取在以后的实习中能够交出更好的作品。5.3 调试 电路安装

13、焊接完毕后，必须在不通电的情况下，对电路板进行认真细致的检查，以便纠正安装焊接错误。检查应特别注意以下问题： 1. 元器件引脚之间有无短路。在检查电路引脚间的有无短路的时候出现了特别多的问题。在用数字万用表测量的时候真的是处处短路，而有的地方就是处处断路，到处都是虚焊，为了保证的电路的正确性，只有通过数字万用表一条条的线路检查是否导通，引脚间是否短路。所以本次设计实物的走线用导线和焊锡补了不少，同时为了避免短路很多地方用小刀刮了不少了。 2. 所有二极管有电解电容极性有没有接反，集成器件引脚有没有接错，集成电路的型号跟安插方向对不对，引脚连接处有没有接触不良等状况。在安装的时候我们严格按照测量

14、晶体管的步骤和要求进行，用数字万用表分别观察判断出二极管的阳、 阴极；并作了相应的标注。 3.电源的正负、负极性有没有接反，正、负极之间有没有短路现象，电源线、地线是否接触良好。关于电源正、负极问题主要是在本次设计中的单电源供电的导线插在功放电路的插座上，在此应特别注意在测试极性的时候，应注意红、黑表笔不要弄反。 红表笔接正极， 黑表笔接负极。 4.通过观察，通过声控及改变光敏电阻的光照可以控制循环闪光灯的亮或者熄灭。循环闪光灯是每紧挨着的两组同时亮，然后是三组一起闪烁以此依次循环往复。 5. 本次电路反复调试焊接很多遍，主要是虚焊太多，造成短路，另外整体线路不够整洁，不得不用数字万用表一根根

15、的检查线路，元器件。不过最终还是完成了此次电路设计，交出了一份还算合格的作品。6 单元电路的设计（公示及说明）6.1 单元电路的设计 1.电阻的作用：串联分压，并联分流，也可以对电流起阻碍作用：主要参数有 1标称阻值；2额定功率；3允许误差。 2.光敏电阻的作用：通过光敏电阻与三个与非门来控制循环闪光灯是否导通，共同组成了光控电路。 3. 三极管作用：共同组成了一个放大电路。6.2 公式与说明 所用公式说明1. 延时电路公式=R×C，延迟时间为25秒电源电路计算公式 设B1次级电压为E,理想状态下负载R1俩端的电压可以有下面公式求出： Um=22E0.90E 桥式整流计算公式 整流管

16、D1和D2承受的反向峰 值电压为: Ud=2E1.41E 1. 电源电路仿真图2.有声响时的效果图7 心得与总结 实训，就是把我们在课堂上所学的理论知识，运用到客观实际中去，是自己所学到的理论知识有用武之地，只学不实践，那么所学的就等于零。理论应该与实践相结合。另一方面，实践还可以为以后找工作打基础。通过这段时间的实训，学到一些在课堂里学不到的东西。团结协作，这是一个很重要的团队精神。自己能力再强，但我们是一个整体，就应该互相帮助互相体谅，这样才能成功出色的完成任务。比如我和我的搭档，他认为自己是男生就应该负责更多，所以，买元器件跟焊接这种事都是他在做。搭档焊接技术不是很好，所以我也会帮忙，但

17、我的理论知识不如他，所以在整个电路的设计中，几乎都是他在做。我们互补互助，相互鼓励。在第一次焊接失败时，搭档很是沮丧，我鼓励他说，没什么大不了，与其在这纠结，不如破釜沉舟，全力一搏，从新开始。于是，我们共同努力把元器件一件件从电路板上拆除，这是一件比焊接更痛苦的事。答案因为是两个人共同努力，也不是那么烦躁了。永不放弃，不逼自己一把，你永远不知道自己有多优秀。这一点是我从搭档那里感受到的。因为我们选的课题比其他同学的要难，所以一开始的工作就不是那么顺利。我们选好课题后搭档就着手开始设计电路图并开始在MULTISIM中做仿真图。因为这个软件中没有继电器的图，所以不得不用其它的代替，但这导致仿真图一

18、直不成功。我们一直很沮丧。后来不得不向老师求助。开始老师也没能解决这个问题 ，与阿暗看时间在流逝，短短一周的试训时间已过去一小半，现在连仿真图还没成功，老师就建议我们把声光控延迟电路去掉，只要循环闪烁电路。我们沉默了，是接受老师的建议还是继续尝试。搭档于我面面相觑，我问搭档你甘心吗，搭档虽不甘心，答案他担心如果不能成功，会影响我的成绩。我明白他的心意后决定不换课题，加倍努力。一旦下定决心，剩下的的就是吃苦了。我们经过反复调试，反复查资料，终于皇天不负有心人，我们成功了。感谢我们没有放弃。真是不逼自己一把，永远不知道自己有多出色。这短短的一周时间，让我从新了解了我的搭档，更让我看到了自己的另一面。看着那闪烁的彩灯，我的心中也仿佛盛开