声光控制照明节电开关设计论文

1、 PAGE23 / NUMPAGES28信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:声光控制照明节电开关设计 _专 业: 应用电子技术 班 级: 应电08-2 学 号: 0818081 姓 名: 洪 鹃 指导教师: 运 军 二一年九月十日信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名洪鹃学号0818081班级应电082专业应用电子技术设计（或论文）题目声光控制照明节电开关设计指导教师职称工作单位与所从事专业联系方式备 注运军工程师信息职业技术学院电子工程系应用电子技术设计（论文）容：1.电灯具有光控开关作用，白天光线亮时不会点亮，夜间开关呈守备状态。2.电灯具有声控作用，当有走

2、路的声音或振动时，开关即能自动开启，灯亮一定时间后自动关闭。3.正确选择电路元件与设备，给出元件、设备明细表。4.撰写设计论文，要求准确阐述电路选择依据，反映元件、设备选择等设计过程，字数不少于4000字。5.要求自制印刷电路板，装出电路实物，基本达到各项指标要求。进度安排：第5周：在网上查找相关资料，选择参考方案并确定方案； 第6周：在Mulitisim10.0里画仿真图，并验证其功能是否能实现；第78周：撰写论文第1章，查找第2章单元电路里所需资料；第910周：撰写好第2章的论文并检查、理解论文第1章；第1112周：整理论文，初步撰写好论文的初稿； 第1314周：检查定稿；第15周：答辩。

3、主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：1 余成波.传感器与自动检测技术.:高等教育，20042 何希才.传感器技术与应用.：空航天大学，20053 家贵.传感器电路设计手册.:版社， 20024 王俊杰.检测技术与仪表.:理工大学，20025 旭东.实用电子电路精选.:化学工业，19996 华成英.电子技术.:中央广播电视大学，19967 康华光.电子技术基础（第四版）.:高等教育出版，2002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，指导教师一份。目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc280731879

4、摘要 PAGEREF _Toc280731879 h 1HYPERLINK l _Toc280731880绪论 PAGEREF _Toc280731880 h 2HYPERLINK l _Toc280731881第1章电路方案设计 PAGEREF _Toc280731881 h 3HYPERLINK l _Toc2807318821.1 方案选择 PAGEREF _Toc280731882 h 3HYPERLINK l _Toc2807318831.2 方案论证 PAGEREF _Toc280731883 h 4HYPERLINK l _Toc2807318841.3 整机原理介绍 PAGER

5、EF _Toc280731884 h 4HYPERLINK l _Toc280731885第2章单元电路设计 PAGEREF _Toc280731885 h 6HYPERLINK l _Toc2807318862.1 整流电路 PAGEREF _Toc280731886 h 6HYPERLINK l _Toc2807318872.1.1 倍压整流电路 PAGEREF _Toc280731887 h 6HYPERLINK l _Toc2807318882.1.2 桥式整流电路 PAGEREF _Toc280731888 h 6HYPERLINK l _Toc2807318892.2 光控电路设计

6、 PAGEREF _Toc280731889 h 8HYPERLINK l _Toc2807318902.2.1 核心元器件 PAGEREF _Toc280731890 h 8HYPERLINK l _Toc2807318912.2.2 光控电路的工作原理 PAGEREF _Toc280731891 h 8HYPERLINK l _Toc2807318922.3 声控电路设计 PAGEREF _Toc280731892 h 9HYPERLINK l _Toc2807318932.3.1 核心元器件介绍 PAGEREF _Toc280731893 h 9HYPERLINK l _Toc28073

7、18942.3.2 声控电路工作原理 PAGEREF _Toc280731894 h 10HYPERLINK l _Toc2807318952.4 延时电路设计 PAGEREF _Toc280731895 h 10HYPERLINK l _Toc2807318962.4.1 核心元器件介绍 PAGEREF _Toc280731896 h 10HYPERLINK l _Toc2807318972.4.2 延时电路工作原理 PAGEREF _Toc280731897 h 11HYPERLINK l _Toc2807318982.5 整机电路工作原理 PAGEREF _Toc280731898 h

8、12HYPERLINK l _Toc280731899第3章电路仿真与调试 PAGEREF _Toc280731899 h 14HYPERLINK l _Toc2807319003.1 multisim 软件使用平台与功能 PAGEREF _Toc280731900 h 14HYPERLINK l _Toc2807319013.2 介绍Mulitisim10.0中画图步骤 PAGEREF _Toc280731901 h 14HYPERLINK l _Toc2807319023.3 电路仿真 PAGEREF _Toc280731902 h 14HYPERLINK l _Toc280731903第

9、4章实物制作与调试 PAGEREF _Toc280731903 h 18HYPERLINK l _Toc2807319044.1 印制电路板的制作 PAGEREF _Toc280731904 h 18HYPERLINK l _Toc2807319054.2 元器件的安放顺序 PAGEREF _Toc280731905 h 19HYPERLINK l _Toc2807319064.3 焊接 PAGEREF _Toc280731906 h 19HYPERLINK l _Toc2807319074.3.1 焊接的工艺要求 PAGEREF _Toc280731907 h 19HYPERLINK l _

10、Toc2807319084.3.2 焊接的操作 PAGEREF _Toc280731908 h 19HYPERLINK l _Toc2807319094.4 实物 PAGEREF _Toc280731909 h 20HYPERLINK l _Toc2807319104.5 实物调试 PAGEREF _Toc280731910 h 20HYPERLINK l _Toc2807319114.5.1 静态调试 PAGEREF _Toc280731911 h 20HYPERLINK l _Toc2807319124.5.2 动态调试 PAGEREF _Toc280731912 h 21HYPERLIN

11、K l _Toc280731913总结 PAGEREF _Toc280731913 h 22HYPERLINK l _Toc280731914致 PAGEREF _Toc280731914 h 23HYPERLINK l _Toc280731915参考文献 PAGEREF _Toc280731915 h 24HYPERLINK l _Toc280731916附录1整机机电路图 PAGEREF _Toc280731916 h 25HYPERLINK l _Toc280731917附录2 元件明细表 PAGEREF _Toc280731917 h 26摘 要在现代科技发展中，人们因生活水平、文化习

12、俗、道德修养的不同，对一样的节能路灯有不同的评价。如在学校、居民小区、厂矿企业等单位的公共场所等地方安装不同的节能路灯，有些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，从而增大了维修量，浪费了资金。 本课题设计就为围绕这一问题，设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光控节能路灯。其功能达到白天光照好，不管过路者发出多大声音，灯泡都不会被点亮。夜晚和白天光线较暗时，电路的驻极体话筒只要检测到有碎发声响，灯泡就会自动点亮为行人照明，过几十秒后又自动熄灭，节能节点。声光路灯控制器组成、性能，适用围与工作原理，给出各单元电

13、路原理图，如：整流电路、光控电路、声控电路、延时电路。其节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果非常好。 关键词电源电路；光控电路；声控电路；延时电路；节能绪论毫无疑问，20世纪是电子技术飞速发展的世纪。许多行业如医药、交通、科学、商业等都取得很大进步，如果没有电子技术所提供的仪器和设备，这些行业能取得这么大的进步吗？答案是肯定没。没有电子技术，你无法看到自己，在跳动的心脏逼真的三维虚拟图象；没有电子技术，你就无法在星期日的晚上从银行取钱。有电子技术的今天，你愿意去参加一个没有音响放大器，没有大屏幕或灯光效果的流行音乐会吗？电子技术的飞速发展，使电灯的样式、种类以与对灯的

14、控制方式千变万化。随着社会的发展，资源的大量开采，能源的逐渐减少，所以我们要建立起节约能源的意识，电能是我们日常生活中必不可少的，它的节约应首当其冲，而电灯的使用最为普遍，所以设计一种自动控制灯开关的电路是非常必要的，声光控制节电灯开关就是其中的一种。声光控电路已成为人们日常中不可缺少的必须品，它不需要手动开关，当夜晚有人经过时会自动点亮；广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活带来极大的方便。因此，得到了广泛的应用。声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。该电路在设计时应用了仿真软件Multisim，进行仿真完成功能后，确定它能够

15、使人们在不知不觉感受到方便。公共场所和居民居住区的公共楼道普遍使用机械手动开关，由于各种原因往往出现许多灯泡点亮长明的现象，故使灯泡寿命短、浪费电量，为国家、单位、个人经济造成损失。另外，由于频繁开关或其他人为因素，墙壁开关的损坏率很高，既增大了维修量、浪费了资金，又容易造成事故隐患。因此，设计研制一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便的声光控制照明节电自动开关显得相当有必要。使公共场所和居民居住区的公共楼道灯在白天时不亮，晚上闻声自亮，待人走后，几十秒后自动关闭，既方便，又节能。第1章电路方案设计1.1 方案选择方案一：采用模拟电子电路设计，电路由电子开关，整形电路，检波器，声音放大等电

16、路组成。声光控制照明节电开关是一种利用声、光双重控制的无触点开关。原理框图如图1-1所示：检音感光放大电子开关二极整形延时整形照明灯控制门图1-1声光控制照明节电开关原理框图原理简述：这里介绍的声光控制照明节电开关是：晚上，光线暗时，可用声音触动开关开灯，定时40秒左右后，自动熄灭；白天光线充足时，无论多大的声音干扰也不能点亮灯泡。它特别适用于住宅楼、办公楼楼道、走廊、仓库、地下室、厕所等公共场所的照明。电路主要通过芯片CD4011实现延时电路、声控电路的功能，但CD4011芯片不易购买，且价格昂贵、容易损坏，电路图有些复杂，执行起来电路不是那么容易，CD4011中主要是四个非门组成，其中的工

17、作原理有些复杂。方案二：采用的还是模拟电子电路。电路主要是由声源、声电转换电路、放大电路、倍压整流电路、信号处理电路、延时电路和电源电路组成。电路原理方框图如图1-2所示。这里介绍的声光控制照明节电开关，在白天或光线较亮时，节电开关呈关闭状态，灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态。当有人经过该开关附近时，脚步声等把节电开关启动，灯亮，延时30秒左右后节电开关自动关闭，即灯灭。而在本电路中并未使用任何芯片，即选用了一些最基本的元器件组成声光控节电开关，价格便宜，主体电路简单，可靠性强，电路执行起来简易，是比较简洁易于理解的一种集声、光、定时于一体的节能自控开关。220V交流电路声音放

18、大低倍整流光敏开关延时电路电子开关MIC图1-2 方案2声光控制照明节电开关原理框图1.2 方案论证声光控制照明节电开关已被人们广泛应用，此开关白天控制灯不亮，晚上有声音自动点亮，延时一段时间自动关断。此设计汇聚了声、光、定时控制于一体，一个既方便又节能，其普遍应用于住宅楼、办公楼楼道、走廊、仓库、地下室、厕所等公共场所的照明开关。不仅方便了人们，还有显著的节能效果。方案一与方案二的原理基本一样，方案二优点：电路用到的元器件都是比较容易购买到的，电路也简单易懂，不需要任何芯片，从而大大节约了成本；电源电路经整流稳压使电路的稳定性比较强，使用驻极体话筒来实现声电转换，传达声音信号的灵敏度高、效益

19、好，方案一缺点：电路中使用CD4011来实现声光转换相对复杂，使用电源信号来实现声电转换，传达声音的效果不大明显。综上所述：考虑电路的可靠性强、主体电路结构简单与否、执行机构不同、可靠、价廉、有效益等多方面的原因，比较后方案二更适合我的毕业设计，即实现了我所设计的任务又简而易懂。经过两种方案的比较后，即将方案二作为此次设计的总体方案。1.3 整机原理介绍声源产生的声音信号，经驻极体话筒转换成微弱的电信号，该信号经放大后送处理器进行处理，处理器将幅度、频率一样的一群声音信号转换成一次状态改变的控制信号，该信号经过延时处理电路后达到设计所要求的时间和功能，然后经执行机构直接控制负载，电源电路分别向

20、各部分电路提供相应的工作电源。这里介绍的声光控制节电开关，在白天或光线较亮时，节电开关呈关闭状态，灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态。当有人经过该开关附近时，只要有声音发出，就能把节电开关启动，即灯亮，延时30秒左右节电开关自动关闭，即灯灭。在本设计中，主要是由声源、声电转换电路、放大电路、低倍整流电路信号处理电路、延时电路和电源电路组成。其系统框图如图1-3所示：220V交流电路声音放大低倍整流光敏开关延时电路电子开关MIC图1-3总体声光控开关原理框图第2章单元电路设计2.1 整流电路在本次单元电路设计中有两个整流电路，一个是由电容和二极管组成的倍压整流电路，一个是桥式整流电

21、路。两个整流电路在电路中分别起到不同的作用。2.1.1 倍压整流电路由电容和二极管构成的倍压整流电路如图2-1所示。二极管最明显的性质就是它的单向导电特性。在这里选用的D2和D3是整流二极管。C4、D2和D3、C5构成倍压整流电路，把声音信号变成直流控制电压。图2-1 倍压整流电路工作原理：将声音放大电路放大后的信号通过C4耦合，将由D2、D3整流经C5滤波后传入下级光敏电路中。其中电容C4和C5的作用有所不同，C4起到的耦合作用，C5起到的滤波作用。2.1.2 桥式整流电路工作原理：本电路是有四只二极管1N4007组成的全波桥式整流，在这部分电路中，桥式电路是核心部分，故称为桥式整流电路。这

22、部分整流主要是针对电源的整流。220V交流电通过灯丝，经过D6-D9整流，将220V的交流电经D6D9整流、R1、R2、D5降压得到12V-15V的直流脉动电压，但是这种脉动电压不够理想，通过稳压管D4进行稳压，最终获得单向的、平滑的12V直流脉动电压供给控制电路，保证C1上电压不超过15V。C1主要起到退藕的作用。此部分电路作用为提供稳定的工作电压。整流电路是利用半导体二极管的单向导电性把交流电变成单向脉动的直流电。电路原理图如图2-2所示。图2-2 桥式整流电路从图中可以得出：全波桥式整流输入波形如图2-3（a），当U2在正半周，D6、D7因正偏而导通，D8、D9因反偏而截止，此时的输出波

23、形如图2-3（b）所示；当U2在负半周，D8、D9因正偏而导通，D6、D7因反偏而截止，输出波形图如图2-4（c）所示；在U2整个周期，四只二极管分两组轮流导通或者截止，在负载上得到单一方向的脉动直流电压和电流。最后电路输出的波形如图2-3（d）所示：图2-3 全波桥式整流的波形图1.负载上直流电压和电流的计算：单相桥式整流输出电压波形的面积是单相半波整流时的两倍，所以输出的直流平均电压U0也是单相半波整流时的两倍，即 U0=0.9U2=0.9U2=0.9120V=108v （2-1）输出平均电流I0： I0=0.9U2/RL =0.9120V/102k1.0mA（2-2）2.二极管的选择：

24、在单相桥式整流电路中，由于四只二极管两两轮流导电，即每只二极管都只是在半个周期导通，所以流过每个二极管的平均电流是输出电流平均值的一半，即IF=I0/20.5mA（2-3）在工程实际中，变压器二次测压降与二极管的导通压降，使变压器二次电压比理论计算值大约大10%，即：U2=1.1120=132 V（2-4）二极管的最大反向峰值电压：URM=1.414U2169V （2-5）由以上分析可知，单相桥式整流输出电压的直流分量大，纹波小，且每个二极管流过的平均电流也小，因此单相桥式整流的组合电路应用最为广泛。2.2 光控电路设计2.2.1 核心元器件光敏器件包括光敏电阻、光敏二极管与光敏三极管等。光敏

25、器件可以用于可见光或红外光的形式控制报警器、测试仪、自动开关、继电器等多种装置或执行机构。因此光敏器件在自动化技术中起着极其重要的作用。光敏电阻是一种利用光电效应制成的光电器件。它具有精度高、体积小、性能稳定、价格低等特点，所以被广泛应用在自动化技术中作为开关式光电信号传感元件。光敏电阻的符号如图2-4所示。图2-4 光敏电阻2.2.2 光控电路的工作原理工作原理是：当光敏电阻受光照时其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低，即相当于导线。当MIC周围没有声音信号时，各部分电路都不工作，灯泡不亮，当MIC周围有声音信号时，声音放大电路将工作，通过整流将整流后的电信号经R7限流

26、后直接短接，不会经R6流入三极管Q3中，此时三极管Q3将接收不到信号，处于不工作的状态，灯泡同样不会亮。当光敏电阻在黑暗环境里，没有光照时，它的电阻值很高，相当于断路状态。当MIC周围没有声音信号时，同样各部分电路将不会工作，灯泡不会亮；当MIC周围有声音信号时，声音放大电路将工作，此时光敏电阻的阻值很高，不会有信号从其中流过，通过整流将整流后的电信号经R7限流后通过R6到达三极管Q3基极，此时三极管Q3基极电位较高，处于导通状态。其中电路中R7、R6主要是分压限流的作用。图2-5 光控电路2.3 声控电路设计2.3.1 核心元器件介绍驻极体话筒，广泛用于盒式录音机、无线话筒与声控灯电路中。驻

27、极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。如果施以直流电源电压，即可输出音频信号，实现声电转换。具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点。驻极体话筒属于电容式话筒的一种，结构如图2-6所示。图2-6 驻极体话筒2.3.2 声控电路工作原理图

28、2-7 声控电路工作原理：当MIC获取到声音信号后，将会转化成电信号，经过C3耦合出来的信号将由三极管Q1放大，而在本电路中为了获得较高的灵敏度，三极管Q1的值选用大于100，更利于信号放大。而三极管Q1要实现这个功能必须满足，基极电压为高电位，集电极为低电位才会导通。图中的R12主要是起到分压限流的作用，R9、R8分别是给三极管Q1提供基极偏置和集电极偏置。所以，其中R12、R9、R8不宜过小，否则电路容易产生间歇震荡。三极管Q1放大后的电信号将从集电极流入下级单元电路。2.4 延时电路设计2.4.1 核心元器件介绍可控硅又叫晶体闸流管，在强电和弱电领域都有极为广泛的应用。其中在弱电领域中应

29、用的可控硅功率比较小，外形像三极管，是电子爱好者常遇到的元件之一。正确测试可控硅是我们必须具备的基本技能。这里介绍如何用万用表来测试单向可控硅。单向可控硅(晶闸管)：单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导通，一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。单向可控硅是由三个PN结组成的四层三端半导体器件与具有一个PN结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制，与具有两个PN结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。可控硅极性的判定：单向可控硅是由三个PN结的半导体材料构成，其基本结构、符号与等效电路如图2-8所示。

30、图2-8 单向可控硅基本结构与符号可控硅有三个电极：阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)。从等效电路上看，阳极(A)与控制极(G)之间是两个反极性串联的PN结，控制极(G)与阴极(K)之间是一个PN结。根据PN结的单向导电特性，将指针式万用表选择适当的电阻档，测试极间正反向电阻(一样两极，将表笔交换测出的两个电阻值)，对于正常的可控硅，G、K之间的正反向电阻相差很大；G、K分别与A之间的正反向电阻相差很小，其阻值都很大。这种测试结果是唯一的，根据这种唯一性就可判定出可控硅的极性。用万用表R1K档测量可控硅极间的正反向电阻，选出正反向电阻相差很大的两个极，其中在所测阻值较小的那次测量中，黑表笔所

31、接为控制极(G)，红表笔所接的为阴极(K)，剩下的一极就为阳极(A)。通过判定可控硅的极性同时也可定性判定出可控硅的好坏。如果在测试中任何两极间的正反向电阻都相差很小，其阻值都很大，说明G、K之间存在开路故障；如果有两极间的正反向电阻都很小，并且趋近于零，则可控硅部存在极间短路故障。2.4.2 延时电路工作原理工作原理：当MIC有声音信号，光敏电阻没有光照时，将有信号从Q4集电极流出，流入D1和C2组成的充电电路，给C2充电。当光敏电阻有光照时，没有信号流入Q4中，当MIC没有声音信号时电路不会工作。其中D1与延时电路中的C2组成充电电路，R3为Q4提供基极偏置。其起到的主要作用是控制延时电路

32、的电容充放电。C6为抗干扰电容，用于消除灯泡在发光时的抖动现象。而R4、C6和单向可控制MCR、D6-D9组成延时与交流开关控制来决定灯泡的亮与灭。本设计中延时时间t由C2、R4的参数决定。其时间t的计算：t=R4C2=24010310010-6=24s由于需要的灯泡持续点亮时间并不是很长，大概30秒左右，所以考虑用一个电容控制开关的状态即可。当MIC周围有声音，无光照时，电子开关打开，C2导通，即开始充电；电子开关关闭后，C2开始放电。图2-9 延时电路2.5 整机电路工作原理整机电路原理图见附录1所示：本电路为声光控制节电开关。白天，当光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。

33、夜晚，当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。电路是否接通，取决于声音信号强度。当声音强度达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，并开始延时，延时时间结束后开关自动关断，等待下一次声音信号触发。电路有四种工作情况：1.无声音无光时灯泡不亮当声光控照明节电开关周围没有声音，光敏电阻无光照时电路处于不工作状态，灯泡将不亮。2.无声音有光时灯泡不亮当声光控照明节电开关周围没有声音，光敏电阻有光照时电路处于不工作状态，灯泡将不亮。3.有声音有光时灯泡不亮当此电路周围没有声音时将不处于不工作状态。只有当此电路周围有声音时，MIC将声音信号接收后经Q1放大，再经整流电路D2、

34、D3转变为电压信号传入光敏电路中。在光敏电路中光敏电阻RGM有光照上时，其阻值变小，相当于导线的作用，对直流控制电压衰减很大，导致Q3、Q4、和R3、D1组成的电子开关处于关闭状态，不会有信号流入下级电路中，从而C2中无电荷，使单向可控硅MCR处于截止状态，因此灯泡将不亮。4.有声音无光时灯泡亮当此电路周围有声音时，MIC将声音信号接收后经Q1放大，再经整流电路D2、D3转变为电压信号传入光敏电路中，当无光照射在光敏电阻RGM时，RGM阻值很大，相当于开路状态，对直流控制电压衰减很小。Q3、Q4、和R3、D1组成的电子开关导通，使电容C2开始充电。由于充满电时间很迅速，C2充满电荷后通过R4把

35、直流触发电压加到MCR控制端，MCR导通，使灯泡点亮。当C2中电荷放至零时，MCR恢复截止状态，此时灯泡熄灭。当灯泡点亮过程中有新的声源出新时，C2会重新充电后重新放电，即重新计算点亮时间。灯泡点亮时长约为30秒左右。如果需要改变灯亮时间长短，只需要更改C2或者R4的参数即可。第3章电路仿真与调试3.1 multisim 软件使用平台与功能Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows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

36、丰富的仿真分析能力。 工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 3.2 介绍Mulitisim10.0中画图步骤1.用鼠标双击桌面上的“Multisim10.0”，软件打开；2.根据设计的电路图，从元器件库中逐个调用电路所需的元器件，用鼠标左键单击相应的元器件库

37、符号以打开元器件库，然后查找到所需的元器件，将元器件拖到窗口界面中的相应位置。3.电路连线 用鼠标左键分别单击待连线的两个管脚，即可实现元件之间的连线。另外在连线过程中当需要节点时系统将自动形成节点。此外，连线时会自动生成相应的连线数，连线的颜色也可以改变，只要锁定所要改变颜色的连线上，单击鼠标右键，即弹出快捷菜单，其中的Delete命令可删除该连线；Color命令则是设定该连线的颜色。4.仿真 电路图连接好后，检查无错，按窗口右上方的开关即可开始电路仿真。3.3 电路仿真仿真步骤与截图：1.在multisim运行声光控制照明节电开关电路时，J1闭合表示有声音信号输入，断开则无声音信号输入；J

38、2闭合表示白天（即有光），J2断开表示夜晚（即无光）。（按下）。2.开始仿真。由于电路要初始化，无论在什么状态下，刚通电时灯泡都会被点亮，发光时间大约在10S左右，10S后灯泡熄灭，仿真效果如图3-1所示：图3-1 电路仿真图3.验证声光控电路正确与否。（1）有声无光 图3-2 电路仿真图闭合J1（利用函数信号发生器代替驻极体话筒）和断开J2（J2开光代替光敏电阻工作与否），声音信号输入，经函数信号发生器转换为电信号，经电容C3耦合，三极管放大声音信号，此时灯泡被点亮，通过延时电路延时，大约30S钟左右灯泡熄灭。电路仿真效果如图3-2所示： （2）无声有光 图3-3电路仿真图断开J1和闭合J2

39、，即声光控照明节电开关周围没有声音，光敏电阻有光照时电路处于不工作状态，灯泡将不亮。即电路仿真效果如图3-3所示。 （3）无声无光 图3-4电路仿真图断开J1和J2，即声光控照明节电开关周围没有声音信号输入，光敏电阻无光照时电路处于不工作状态，灯泡将不亮。仿真效果如图3-4所示：（4）有声有光 图3-5电路仿真图闭合J1和J2，即声音信号经函数发生器转为电信号，经三极管放大信号，此时无光，光敏电阻的阻值非常大，使三极管基极的电压偏低，而Q3不能导通进行后一级放大，即不能经延时电路，此时灯泡不亮。仿真结论说明：通过multisim软件的仿真证明了：声光控制照明节电开关电路的应用以与功能。只有当光

40、线暗且有声音信号的同时，灯泡才会发亮，也就是当MIC接收到声音后转为电信号，经电容耦合，三极管放大信号，经延时电路延时，灯泡被点亮，亮30秒钟左右灯泡熄灭。其余情况下灯泡不亮。同时经过仿真也证明了应用积分电路来延时，效果十分的理想。第4章实物制作与调试4.1 印制电路板的制作印制电路板简称PCB板，它是采用互连工艺技术，在覆铜板上，按照规定的设计、加工安装孔、连接导线或焊盘而制成的基础组装部件。根据声光控制照明节电开关的设计原理图，采用电子设计自动化软件中的Protel 99 SE进行印制电路板底图图样设计。具体制作步骤如下：1.运用软件Protel 99 SE进行印制电路板底图图样设计，并打

41、印在热转印纸上。2.通过热转印法（150）底图转印到覆铜板上。3.清洗防护层，在高温下进行置换反应（FeCl3溶液）。4.对清洗好的印制电路板，在焊盘上钻孔。5.对制作好的PCB板，要进行严格检查，判断印制线间是否有短路、断路、脱落和起层等问题进行检修。印制电路板底图图样如图4-1图4-1 印制板电路板底图样图4.2 元器件的安放顺序电路板上元器件的安装顺序应该以前道工序不妨碍后道工序为原则，一般是先装低矮的小功率卧式元器件，然后装立式元器件和大功率卧式元器件，再装可变元器件、易损元器件，最后装带散热器的元器件和特殊元器件。印制电路板的装配是整机质量的关键，装配质量的好坏对功放的性能有很大的影

42、响。电路板的装配总是要：元器件装插正确，不能有插错，漏插；焊点要光滑、无虚焊漏焊和连焊；在装插元器件时，要执行工艺指导书的规定，遵循元器件的装插原则。满足电路的电器规则，元器件要分部均匀。此电路的安装先后顺序为：电阻、瓷片电容、电解电容、二极管、可控硅、光敏电阻。4.3 焊接4.3.1焊接的工艺要求1.焊接条件。被焊件端子必须具备可焊性。 被焊金属表面保持清洁。 具有适当的焊接温度280350摄氏度。 具有合适的焊接时间（3秒钟），反复焊接次数不得超过三次，要求一次成形。 2.焊点的基本要求。具有良好的导电性。 焊点上的焊料要适当。 具有良好的机械强度。 焊点光泽、亮度、颜色有一定要求。要求：

43、有特殊的光泽和良好颜色；在光泽和高度与颜色上不应有凹凸不平和明暗等明显的缺陷。 焊点不应有拉尖、缺锡、锡珠等现象。 焊点上不应有污物，要求干净。 焊接要求一次成形。 焊盘不要翘曲、脱落。 3.应避免常见的焊点缺陷如：拉尖、桥连、虚焊、针孔、结晶松散等。 4.3.2焊接的操作1.为了提高电路的可靠性，首选应对元器件进行检查。2.为了便于焊接，应将要焊接的元器件进行刮脚，焊盘应用砂纸砂光滑以便于焊接。3.插入元器件，将烙铁头放在被焊件的焊盘上，使焊点温度升高（有利于焊接）。如果烙铁头上有锡，则会使烙铁头上温度很快传递到焊接点上。 4.用焊锡丝接触到焊接处，熔化适量的焊料。焊锡丝应从烙铁头侧面加入，

44、而不是直接加在烙铁头上。 5.从焊锡丝开始熔化数3秒后，先移开焊锡丝，再移开电烙铁。 6.焊点冷却后，用斜口钳子将元器件的管脚剪掉，剪去管脚的长度应尽可能的要短。 7.焊接完成后检查看是否有错焊、漏焊、线路的走线下、是否正确。注事事项： 移开烙铁头的时间、方向和速度，决定着焊接点的焊接质量，正确的方法是先慢后快，烙铁头移开沿45角方向移动，与时清理烙铁头。4.4 实物图4-2 实物4.5 实物调试由于元器件特性参数的分散性、装配工艺的影响以与其他如元器件缺陷和干扰等各种因素的影响，使得安装完毕的电子电路不能够达到设计要求的性能指标，需要通过调整和试验来发现、纠正、弥补，使其达到预期的功能和技术

45、指标，这就是电子电路的调试。调试的一般步骤是：1.经过初步调试，使电子电路处于正常工作状态。2.调整元器件的参数以与装配工艺分布参数，使电子电路处于最佳工作状态。3.在设计和元器件允许的条件下，改变部、外部因素（如过压、过流、高温、连续长时间运行等）以检验电子电路的稳定性和可靠性，即所谓的考机。调试的一般原则是先静态调试后动态调试。4.5.1 静态调试所谓静态调试即在电路未加输入信号的直流工作状态下测试，调整其静态工作点和静态技术性能指标。4.5.2 动态调试所谓动态调试即对电子电路输入适当信号的工作状态下测试和调整其动态指标。动态调试是在静态调试的基础上进行的。调试的关键发现电路中存在的问题

46、和异常现象，并采取有效措施进行处理，使电路技术性能指标满足预定要求。这需要具备一定的理论知识和调试经验。调试的方法是在电路的输人端接人适当频率和幅值的信号，并循着信号的流向逐级检测各有关点的波形、参数和性能指标。发现故障现象，应采取不同的方法缩小故障围，最后设法排除故障。因为电子电路的各项指标互相影响，在调试某一项指标时往往会影响另一项指标。实际情况错综复杂，出现的问题多种多样，处理的方法也是灵活多变的。动态调试时，必须全面考虑各项指标的相互影响，要用示波器监视输出波形，确保在不失真的情况下进行调试。作为“放大”用的电路，要求其输出电压必须如实地反应输入电压的变化，即输出波形不能失真。1.声光

47、控制照明节电开关接上电源，此时由于电路要初始化，无论在什么状态下，刚通电时灯泡都会被点亮，发光时间大约在10S左右，10S后灯泡熄灭。2.用手遮住光敏电阻，使声光控制照明节电开关处于黑暗状态下，它的电阻值很高，一般在800K左右，等待声音信号的输入，此时在附近发出声音，驻极体话筒接收到声音信号，泡被点亮，经延时电路延时30S左右，灯熄灭。等待下一次声音信号的触发。3.挪开遮住光敏电阻的手，使声光控制照明节电开关处于明亮状态下，它的电阻值很低，一般在50K左右，此时在附近无论发出多大的声音，灯泡都不被点亮。实物的仿真效果已证实了本次课程设计已达到设计的要求。总 结在这次毕业设计中，我做的课题是声

48、光控制照明节电开关电路。这是一种声音和光照双控的照明灯，它可以用于楼梯、过道、库房等场合。白天，不管过路者发出多大声音，都不会使灯泡发亮。夜晚，电路的驻机体话筒只要检测到有碎发声响，就会自动点亮为行人照明，过几十秒后又自动熄灭。本次的毕业设计，对我来说具有非常大的挑战，它将我所学到的知识应用到了实践，使我在设计实践中获得了新知。学习了两年的理论知识和实践操作，我不仅仅得到的是课本上的知识，更重要的是我通过自己的独立动手和老师同学的耐心指导，使我学会了分析电路、设计电路的本领以与计算机辅助作图等。在此设计中利用到了三极管的放大 、光敏效应，特别是让我温习了可控硅的知识与应用， 让我进一步巩固和掌握前面所学的基础知识，加深了对模拟电路、数字电路的理解，对元器件的使用更加深刻明了。本次的设计我基本上完成了声控开关安全节电、结构简单、价格便宜、安装方便、使用寿命长的要求。我为我能把所学的知识利用起来服务于我们生活而感到自豪。但设计刚开始时