电子元器件调研及系统设计

.z---..--总结资料电子元器件调研与系统设计报告指导教师评语考勤〔10〕守纪〔10〕报告〔30〕作品〔30〕辩论〔20〕总成绩〔100〕专业：班级：姓名：学号：指导教师：2013年7月11日-.z声光控制照明灯开关1设计目的和任务1.1设计目的(1)掌握三极管的概念及相关物理量，以及三极管的参数、作用及测量方法。(2)了解可控硅、驻极式话筒和光敏电阻等元件的功能、作用及测量方法。(3)掌握放大电路的简单分析。(4)熟悉四二输入与非门芯片的功能及作用。(5)认识声光控开关电路的原理和构造。(6)根据以上所掌握的知识，设计和模拟出正确的声光控制照明灯的电路图。(7)熟悉掌握焊接技术及方法。(8)了解市场上各元件的价格、功能。1.2设计任务(1)设计稳压、声控、光控以及延时电路的电路图，并说明其原理和功能。(2)汇总以上电路，设计出正确的声光控制照明灯的电路图。(3)用multisim仿真软件模拟电路，使之得出与实际相符的结果。(4)合理购置各元器件，以及所要用的电烙铁、焊锡等。(5)在电路板上合理排列各元器件并进展有效、正确的焊接。(6)焊接完成后，对电路进展检测和验证。(7)封装电路板，并完成实验报告。2市场调研在本次市场调研中，我学习到了很多东西。首先，我明白了市场调研是市场调查与市场研究的统称，它是个人或组织根据特定的决策问题而系统地设计、搜集、记录、整理、分析及研究市场各类信息资料、报告调研结果的工作过程。所以，在本次调研中，我们了解了很多元器件的价格和功能，并且在购置的过程中，我们学会了怎样去比拟各元件的性价比，以使我们能在最少的金钱消耗下买到我们所需的原件。其次，我们也了解到，虽然一些原件已经没有了，但是，它可以用其他功能相似的原件替代。另外，在本次调研中，让我们惊讶的是，同一功能可以用很多很多的方法和路径去实现。随着社会的开展，资源的大量开采，能源在逐渐的减少，因而自动控制开关的节能灯也大量的涌入市场，我们所设计的声光控制照明灯就是其中之一。另外，我们所设计的声光控制的照明灯，在市场上已有高度集成的商品，所以，它在人们的日常生活中的应用已经非常的普遍，并且在大多数场所，只要可以用声光控照明灯的地方，都可以采用声光控作为照明灯的开关，这样，不但为人们提供了方便，还为我们的地球节约了资源。但是，我们设计的电路还存在很大的缺乏。虽然，价格比拟低廉，但在声音采集等方面的灵敏度不是太高，并且电路比拟繁琐，不够集成，并且体积比拟大。所以，我们所设计的的电路还得有大的改良和完善。3功能我们所设计的声光控制照明灯，可以改善在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道的长明灯现象，因为长明灯造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。同时，为了加强我们对模拟电子技术和数字电子技术的理解和稳固，所以我们设计了声光控延时开关，可以在漆黑无光的公共场合或楼道帮助人们自动照明，另外也节约了资源。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，可以到达节能的目的。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。4方案4.1设计技术路线4.1.1模块流程本电路是由电源电路、放大电路、声控电路、光控电路及延时电路等局部组成。电源由家用220伏交流电源供电，由整压稳流电路实现从交流到直流的的转换，再输入整个回路。在供电之后，由光敏控制电路对外界光亮程度的感应以使产生相对应的电压信号，用与非门控制，则由与非门性质可知，白天灯泡不亮；而当晚上遇到声响时，光控电路输出高电平，再由声控电路使灯泡自动点亮，声控电路主要将声音信号转变为电信号，再将电信号放大，从而要实现自动控制；当灯泡点亮之后，由延时电路使声音在消失后可以延长一段光照时间。以增强电路的实用性。4.1.2模块流程图模块流程图如图1所示：图1模块流程图4.2设计中运用到的技术我们在设计中将其分为五大模块：电源模块，光控电路模块,声控电路模块，信号处理模块，延时模块和被控制模块。电源模块通过运用整流，稳压，滤波技术将220V交流电源转换为直流电源。声控电路模块分为声音收集和声音的放大，这个模块的信号来源相对较为微弱，需运用到三级管放大信号然后作用于与非门的技术。并且声音收集模块将声音信号转变为音频电信号从而能够输入电路，起到控制开关的作用。光控电路模块将光强度的改变转变为电压的改变，与声音信号一起控制与非门芯片的输入。在信号处理中需进展设计逻辑电路，且运用到数字电路的技术。信号处理模块即是芯片CD4011对声音，光信号转换的电信号的改变进展处理，从而驱动被控制电路，并作用于延时模块。在延时模块需运用到RC电路延时技术。延时模块是在信号处理模块的作用下工作，起到延时的作用。5电路5.1电路原理图电路原理图如图2所示：图2电路原理图5.2电路原理说明5.2.1声音控制电路声音控制电路如图3所示：图3声音控制电路如图3，声音通过驻极体话筒承受并将声音信号转化为电信号，再由C1耦合，到三极管VT的基极进展放大，再将放大的信号输出，进入之后的与非门。5.2.2光控制电路光控制电路如图4所示：图4光控制电路如图4，由光敏电阻在有光时电阻较小，在无光时电阻特别大，所以，在光敏电阻处于黑暗是，RG处于高电平，这样，与声音传来的信号共同由一个与非门控制，从而实现声和光的共同控制。5.2.3延时电路延时电路如图5所示：图5延时电路如图5，当声音和光照都满足条件是，单向可控硅导通，则延时电路开场计时，由t=R8*C3，当时间完成后，则单向可控硅截止，线路断开，灯泡关闭。5.2.4声、光及延时控制总电路声、光及延时控制总电路如图6所示：图6声、光及延时控制电路图如图6所示，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，当白天有光时，光敏电阻的阻值很小，RG两端的电压低，为低电平，则白天不管有声音无声音，灯都不会亮；反之，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，这时当外界传来声音时，则声音信号由驻极体话筒mic接收并转换成电信号，经C1耦合到二极管的基极进展电压放大，放大的信号送到与非门一脚，另外，R4、R7是二极管偏置电阻，C2是电源滤波电容。这里由声音和光共同进入与非门，则由与非门的性质可知，只有在夜晚无光且有声音时，灯才会亮；而为了实现延时电路，就必须要有一个电容与电阻的回路，所以加了VT5，使电容放电时，不会使与非门的输出端直接加有电压，从而保护了与非门，另外当光和声音都满足时，要使二极管导通，则要对与非之后的信号再非一次，使二极管正向为高电压，且导通。这时二极管C3开场充电，且为高电平，这时，这个信号在经过两个与非之后，进入单向可控硅的G极，而由于为高电平，所以可控硅导通，则灯泡与电源之间的回路导通，灯泡亮，而由延时t=R8*C3，改变R8或C3的值，可改变延时时间，满足不同目的。D2和D3构成两级整形电路，将方波信号进展整形。当C3充电到一定程度时，信号经与非门u2b、u1a后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；由于C3充满电后只向R8放电，当放电到一定电平时，经与非门u2b、u1a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。6光敏电阻和CD4011集成芯片的介绍6.1光敏电阻光敏电阻的工作原理如表1所示：表1光敏电阻的工作原理型号最大电压〔VDC〕最大功耗〔mw〕环境温度光谱峰值(nm)亮电阻〔K〕暗电阻〔M〕MJ20516250500-30~+70560516.2芯片CD4011的原理介绍CD4011是一种将四个根本二输入与非门电路集合在一起制成的集成电路。逻辑表达式：Y=AB真值表Q=*Y真值表如下表2所示：表2芯片CD4011真值表*YQ动作00?制止011设定100重置11不变无CD4011引脚图如图7所示：图7CD4011引脚图CD4011内部构造框图如图8所示：图8CD4011内部逻辑构造图7元器件清单元件清单如表3所示：表3元件清单序号元件名称型号规格数量价格1与非门集成电路Cd40111块32单向可控硅100-61个1.53三极管90141个0.24整流二极管1n40075个0.15驻极体话筒1个16光敏电阻1个17电阻10k120k470k各1个0.068电阻47k2个0.049电阻1M2.2M5.1M各1个0.0610瓷片电容1041个0.211电解电容10uF2个0.312导线3米313电路板2片1014电烙铁及焊锡自备总价格20.468总结在本次课程设计中，有设计电路过程、购置元件过程及焊接元件这三个过程。在这三个过程中，都表达着它们不同的价值和意义。首先，在设计电路过程中，我们查阅了非常多的资料，并结合我们现有的知识进展汇总，但在刚开场的几次设计和检查中，发现我们的设计很多都存在问题，要么声控无法起作用，要么只有声控和延时起作用，所以在当时我们有些气馁，但在屡次的探究和修改之后，最终完成了上述的电路图，在最后成功之后，我们体会到了，只有不断地坚持、努力和探索，才能取得最后的成功。其次，在购置元件过程中，让我们了解到了，虽然，只有一个功能，但实现它的路径却有很多种，这样，也就表达出了它不同的价格，所以，要想买到我们所需的原件，还得对功能和价格进展比拟，才能在价格低廉的根底上买到我们所认为适宜的元件，并且，虽然有时候一个元件可能在市场上没有，但是，我们可以用功能相似或一样的其他元件代替。