光电式电子蜡烛课程设计说明书Word格式文档下载.docx

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自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程

指导教师

学生姓名

课题名称

内

容

及

任

务

一、设计任务

设计一个光电式电子蜡烛;

实现火柴或打火机照亮下，发光二极管发光,采用吹气开关实现发光二极管停止发光，并关停音乐。

二、设计内容

1、电路设计方案比较；

2、电路参数分析计算和选择；

3、单元电路设计并进行分析；

4、实物制作；

5、系统调试（使用的仪器、测试数据表）；

6、撰写设计报告。

拟

达

到

的

要

求

或

技

术

指

标

一、基本要求与指标

1、采用光敏管在使用火柴或打火机照亮下使发光管发光作为蜡烛；

2、通过时基集成电路、继电器和吹气开关实现对发光管的控制；

二、扩展要求与指标

发光的同时，实现播放音乐；

进

度

安

排

起止日期

工作内容

2016.6.10~6.15

下达任务书；

针对课题任务书，收集资料；

2016.6.16~6.18

针对课题任务，进行电路设计与仿真；

2016.6.19~6.20

进行电路制作与调试；

2016.6.21~6.22

进行说明书书写；

2016.6.23

实物答辩与说明书收集。

主

参

考

资

料

[1].王振宇，李香萍，沈燕.实验电子技术. 

北京：

电子工业出版社，2004。

[2]胡宴如，耿苏燕。

模拟电子技术（第二版）.北京：

高等教育出版社，2005.

[3]熊幸明，王新辉，曹才开. 

电工电子技能训练.北京：

电子工业出版社，2004.

[4]金惠幼. 

电子电路.北京：

人民邮电出版社.1986.

指导

教师

意见

签名：

年月日

教研室

电气与信息工程学院

自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程

直流稳压电源

设计一个直流稳压电源，当输入为有效值220V的交流电压时，能产生±

12V、±

9V、±

5V三组直流电压输出。

1、设计要求及技术指标

1、要求输入电压为有效值220V、50HZ的市电交流电压，电源输出电压为±

5V。

2、最大输出电流为Iomax=500mA，纹波电压△VOP-P≤5mV，稳压系数Sr≤5%。

1、能显示电源输出电压值，00.0-12.0V；

2、要求有短路过载保护。

［1］阎石.数学电子技术基础［Ｍ］.第五版.北京：

高等教育出版社，2006.489~497

［2］康华光.电子技术基础模拟部分［Ｍ］.第五版.北京：

高等教育出版社，2006.116~126;

485~516

[3]郭培源.电子电路及电子器件［Ｍ］.北京：

高等教育出版社，2000.286~413

[4]谢自美.电子线路设计［Ｍ］.武汉：

华中理工大学出版社，1994.149~226

[5]熊幸明，王新辉，曹才开.电工电子实训教程［Ｍ］.北京：

清华大学出版社，2007.283~300

摘要

本次模电课程设计课题是光电式电子蜡烛，光电式电子蜡烛是一个模拟真实蜡烛的实验产品，传统蜡烛有各种缺陷，对大气造成污染且容易引起火灾，光电式电子蜡烛用电路来实现蜡烛的功能，利用火柴来点燃蜡烛，用嘴吹灭蜡烛，实现了无污染，无危害，而且随时可以开关，不会造成浪费。

设计的系统主要由传感器、放大电路、比较电路，驱动电路等模块组成，由光照光敏电阻仿真点蜡烛，风吹驻极体仿真吹蜡烛。

在软件设计上引入了状态机的思想，使程序结构清晰化。

电子蜡烛的工作原理，采用光敏管用火柴照亮下使发光管发光作为蜡烛，通过时基集成电路，继电器和吹气开关实现对发光管的控制，设计电路，选取元件并制作出器件，实现电子蜡烛功能。

关键词：

继电器；

吹气；

光敏电阻

1概述……………………………………………………………………………1

2设计方案的论证…………………………………………………………………2

2.1设计方案的比较…………………………………………………………2

2.2设计方案的选择…………………………………………………………2

3电路的设计………………………………………………………………………3

3.1总电路原理分析…………………………………………………………3

3.2元器件的选择……………………………………………………………3

3.3.4稳压电路的选择…………………………………………………9

4电路的制作与调试……………………………………………………………7

4.1电路原理图………………………………………………………………7

4.2电路仿真与调试…………………………………………………………8

4.2.1电路仿真…………………………………………………………8

4.2.2电路的调试………………………………………………………9

4.3直流稳压电源的调试……………………………………………………10

5设计总结与体会………………………………………………………………11

参考文献……………………………………………………………………………12致谢…………………………………………………………………………………13

附录一元件清单……………………………………………………………………14

附录二电路原理图…………………………………………………………………16

附录三电路PCB图…………………………………………………………………17

附录四实物图………………………………………………………………………18

1概述

原始时代的火把是蜡烛的起源。

那时候原始人把脂肪或者蜡一类的东西涂在树皮或木片上，捆扎在一起，做成了照明用的火把。

公元前3世纪左右出现的蜜蜡就是我们今天所见的蜡烛的雏形。

1820年，法国人强巴歇列发明了三根棉线编成的烛心，使烛心燃烧时自然松开，末端正好翘到火焰外侧，因而可以完全燃烧。

但蜡烛还有待进一步完善，它的材料一般是有许多缺点的动物油脂，解决这一难题的是舍未勒尔等人。

1809年6月至7月间，法国科家舍夫勒收到一家纺织厂的来信，请他分析、确定他们寄来的一个软皂样品的成份。

在仪器设备非常简单、朴素的学校实验，他研究了皂化过程中需要使用的各种油脂。

经过大量实验，他第一次发现了这样的事实：

在一切油脂中，不论其来源如何，脂肪酸的含量均占95%，其余的5%则是皂化过程中生成的甘油。

通过研究他搞清了皂化过程的本质，同时他还有一项重大的发现：

当时用油脂做成的蜡烛，由于里面有甘油，燃烧时火焰带烟，气味难闻。

若改用硬脂酸做成蜡烛，燃烧时不仅火焰明亮，而且几乎没有黑烟，不污染空气。

舍夫勒尔把他的发现告诉盖一吕萨克，并建议两人共同研究如何具体解决这个问题。

他们用强碱把油脂皂化，再把得到的肥皂用盐酸分解，担取出硬脂酸。

这是一种白色物质，手摸着有油腻感，用它制成的蜡烛质地很软，价钱更加便宜。

1825年，舍夫勒尔用硬脂酸制成石蜡硬脂蜡烛，在人类照明史上开了一个新纪元。

现在，各种材料的工艺蜡烛已经成为销售的主流，透明的果冻蜡，各种颜色、各种形状、各种功能的艺术蜡烛更是层出不穷，相信以后随着各种技术的不断提高和各种蜡烛原材料的普及使用，艺术蜡烛定会发展到一个相当高的阶段。

到那时，蜡烛不再仅仅是简单的照明，而是融合了浪漫、艺术、养生、欣赏、照明、宗教等等各种功能走入我们平常的生活之中。

2设计方案的论证

2.1设计方案的比较

（1）音乐存储设计方案

按任务要求，一次生日快乐歌和鼓掌声的执行时间需要约20秒；

语音芯片有20秒语音录放电路；

此外，有模拟处理存储方式，使录放音质保真性较高，抑制背景噪音能力强，且断电后语音内容不丢失。

（2）仿真点亮的方案选取

方案一：

传感器采用光敏电阻。

该方式采用非接触式仿真，通过光线的亮暗控制仿真蜡烛与语音芯片。

该方式优点是触发点亮动作较简单；

缺点为光线太亮会触发动作，即点亮蜡烛。

方案二：

传感器采用热敏电阻。

利用热敏电阻的阻值随温度变化的原理，可采用热敏电阻仿真点蜡烛的过程。

其优点为仿真点蜡烛的动作逼真，信号检测稳定；

缺点是火焰直接接触传感器，传感器易于损毁。

经过方案比较，权衡其优缺点，采用光敏电阻通过照亮的方式仿真蜡烛点亮。

2.2设计方案的选择

仿真吹熄的方案选取

方案一：

传感器采用驻极体MIC，信号放大电路采用三极管或场效应管，该方式的优点是原理清晰，结构简单；

缺点是构成比较电路需要的元器件较多，故其成本较高，且三极管的稳定性不好，其性能会随温度的变化而发生改变；

方案二：

传感器采用驻极体MIC，信号放大电路采用运算放大器，由运放构成比较电路比较简单，该方式的优点是稳定性好，多运放的集成电路中多余的运放可应用于其它的用途，因此，在电路系统设计中可降低成本；

其不足之处在于不能够改变内部电路，设计不够灵活。

经过方案比较，采用对驻极体吹气仿真蜡烛吹熄，放大电路采用三极管的设计。

3电路的设计

3.1总电路原理分析

整个电路由直流稳压电源的+5V插口供电，接通电源后，用打火机向光敏电阻光照，其电阻会减少，使发光二极管发光，即点亮蜡烛。

当要熄灭蜡烛时，向MIC吹气，使得放大器的电压增加。

发光二极管熄灭，即实现了灯的关闭。

照明电路也就是电路中的蜡烛由1个发光二极管构成并带有1个10kΩ的电阻保护发光二极。

在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。

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，也可以加交流电压。

3.2元器件的选择

1、光敏电阻

光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。

它在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应，因此，光敏电阻又称光导管。

它的工作原理是：

用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。

通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，然后接出引线，封装在具