即拍亮小夜灯概要Word文档格式.docx
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②延时点亮小夜灯
进度安排
第1周：
周一至周三查资料，完成原理图设计及仿真；
第1周周四—第2周周四完成系统的制作、调试；
第2周周五：
设计结果检查。
学生姓名：
指导时间周一、周三、周四下午
指导地点：
F楼211室
任务下达
2012年2月12日
任务完成
2012年2月25日
考核方式
1.评阅□ 2.答辩□3.实际操作□ 4.其它□
指导教师
张小林
系（部）主任
付崇芳
注：
1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；
任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要
随着低碳理念的不断深入，低能减排越来越被重视。
针对目前社会上很多地方使用长明灯照明，不能实现灯光的照明智能化造成电能的巨大浪费。
为响应科学减排和节能科学发展的号召而设计了声控小夜灯灯控制系统。
本系统采用压电陶瓷片、晶体三极管构成声音采集信号电路。
通过555电路对信号放大并同时由RC充放电路进行延时。
最后再由晶体三极管对电流进行放大使得发光二极管发光，以达到实验目的。
当我们靠近该系统时，只要拍一下掌或者咳嗽一声，小灯泡都能正常发光。
并且在一定时间内自动熄灭，达到了即拍亮并且能延时同时又达到节能减排的作用。
此系统能很好的控制室内小灯的亮灭，即在有声音的情况下发光，是居家的首选。
关键字：
压电陶瓷片晶体三极管NE555芯片RC充放电电路
第一章设计任务及要求·
·
1.1设计任务·
1.2设计要求·
第二章系统组成及工作原理.·
2.1系统的组成·
2.2工作原理·
2.2.1555电路简介·
2.2.2压电陶瓷片·
2.2.3系统工作原理·
第三章电路设计和参数计算·
3.1模块电路设计·
3.2参数的设计·
第四章系统的调试.·
4.1电路的安装与焊接·
4.2电路的调试·
第五章结论·
参考文献·
附录一电路总图·
附录二电路仿真图·
附录三元件清单·
第一章设计任务及要求
1.1设计任务
在不透光的仓库和储藏室，这些地方由于不是经常工作的场所，室内光线
较暗在刚进入时很难找到开关。
声控电灯恰好能解决这个问题，通过声音形成开
关电路，使得灯泡发亮，并且能在一定时间内自动熄灭。
达到声控，延时和节能
的效果。
本次课题是声控灯控制系统设计，此控制灯系统的设计采用模块化结构，
主要有声控电路，放大电路，RC充放电路，延时电路，电源等，在设计此控制
系统时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、容易、条理清晰。
1.2设计要求
声控
当人靠近该系统时，拍一下掌或者咳嗽一声都能使小夜灯正常发光。
也就是说只要有声音，并且达到设计的分贝都能使小夜灯发光。
延时点亮小夜灯
该系统中小夜灯一旦点亮，在设计时间内，小夜灯会自动熄灭。
第二章系统组成及工作原理
2.1系统的组成
电路图如图2.1所示：
（图2.1电路图）
即拍亮延时小夜灯的电路如图一所示，它实际上是一个“声控延时小灯”电路。
压电陶瓷片B与晶体三极管VT1，电阻R1，和电阻R2等组成了声控脉冲触发电路，时基集成电路IC与电阻R3，电容器C等组成了典型单稳态延时电路，晶体三极管VT2，VT3和电阻R4，R5等组成了二极管的功率驱动放大电路。
整个电路的电源由直流稳压电源提供。
2.2工作原理
2.2.1555电路简介
图2.2.1（a）（b）分别为NE555芯片的符号图和实物图，（c）555电路接法
图2.2.1（a）图2.2.1（b）图2.2.1（c）
根据555电路的应用特点，可以分为一下几类：
多谐振荡器的应用方式，单稳态电路的应用方式，双稳态电路的应用方式及施密特电路的应用方式。
在本设计电路中，555电路作为单稳态电路的应用。
所谓单稳态电路，就是该电路只有一个稳定状态，另一个状态为不稳定状态或称暂稳定状态。
单稳态电路的几个特点：
一，电路处于稳态时，若没有外加触发信号，则电路一直处于稳态而不会自动改变其状态；
二是暂稳态的暂稳时间可以根据需要预先设定；
三是到达预订的暂稳时间后，电路可不加任何信号而自动恢复到稳态。
2.2.2压电陶瓷片
图2.2.2为压电陶瓷片实物图
图2.2.2压电陶瓷片
压电陶瓷片是一种电子发音元件，在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料，当在两片电极上面接通交流音频信号时，压电片会根据信号的大小频率发生震动而产生相应的声音来。
当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号，便可以将压电陶瓷用作传感器。
在本设计中，压电陶瓷片B与晶体三极管VT1，电阻R1，和电阻R2等组成了声控脉冲触发电路。
2.2.3系统工作原理
由于晶体三极管VT1的偏流电阻R1取值较大，所以VT1趋于截止状态，其集电极输出电压高于1/3VDD=1.5V（VDD等于电源电压，即4.5V），与之相连的时基集成电路IC的低电位触发端2脚处于高电平，单稳态电路处于稳态。
电容器Ｃ两端通过IC的7，1脚被IC内部导通的三极管短路，IC的3脚输出低电平，VT2，VT3均无偏流而截止，发光二极管H不发光。
当在有效距离范围内拍一下手掌或咳嗽一声时，突发的声波被压电陶瓷片B接收，并转换成微弱的电信号，该信号的正半周经VT1放大后，从其集电极输出负脉冲，时基集成电路IC的2脚获得瞬间低于1/3VDD=1.5V的低电平触发信号,使IC组成的单稳态电路受触发进入暂稳态（即延时状态）,IC的3脚输出高电平,VT2获得适合的偏流而导通,VT3进入完全饱和导通状态,小夜灯通电发出亮光，随着IC的3脚变成高电平，IC内部导通的三极管截止，解除对电容器C的短路，直流稳压电源通过电阻R3向电容器C开始充电，当C两端的充电电压（即IC的高电位触发端6脚电位）达到2/3VDD=3V时，单稳态电路翻转恢复稳态，IC内部三极管重新导通，C通过IC的7，1脚放电并被再次短路，IC的3脚重新输出低电平，导通到VT2，VT3失去偏流而截止，H断电自动熄灭。
小夜灯H每次延时点亮的时间长短，取决于单稳态电路中电阻器R3，电容器C的时间常数。
在晶体三极管VT1电流放大系数β，R1电阻值确定的情况下，通过改变R2的电阻值，可调整静态时IC的2脚电位高低。
第三章模块电路设计和参数计算
3.1模块电路设计
声控延时小夜灯的总体参考方案图如图2.1所示。
它包括声音信号FT-27和555时基集成电路三极管放大电路组成。
其框图如图2.2所示
电流
放大电路
声音信号
电路
555时基集成
（图2.2）
该系统能有效的实现声控和延时，达到本实验设计的要求。
3.2参数的设计
IC选用静态功耗很小的CMOS时基集成电路（又称“555时基集成电路），这种CMOS时基集成电路的静态电流很小，只有75uA左右（4.5V工作电压下测定），而且工作电压低（实测不低于2V就能工作）。
VT1，VT2均选用9014（集电极允许最大电流ICM=0.1A，集电极最大允许功耗PCM=310mW）或3DG8型硅NPN小功率三极管，要求VT1的电流放大系数β>
200，VT2的电流放大系数β>
100，VT3选用9012（ICM=-0.5A,PCM=625mW）或3CG23型硅PNP中功率晶体三极管,要求电流放大系数β>
50。
R1-R5均选用RTX-1/8W型碳膜电阻器（其中R2，R3可以使用电位器）。
电容C用漏电很小的优质CD11-10V型电解电容器。
B用φ27mm压电陶瓷片，本设计采用FT-27。
H用发光二极管，GB直流稳压电源，电压调为4.5V.
根据T=1.1*R（3）*C,可以有效的改变延时时间，通过适当调整R2的电阻值，可以控制声控灵敏度。
通过计算当R3阻值分别取560K，1.8M，2.4M，3M和3.6M时,所对应的延时时间依次为30S，1.5min，2min，2.5min和3.1分钟。
（本实验R3为1M，延时时间为1min.）
根据实验原理图进行仿真，仿真结果见附录二
第四章系统的调试
4.1电路的安装与焊接
电路安装要注意几个原则：
1.先装矮后装高、先装小后装大、先装耐焊等；
2.一定要注意排版，不能东倒西歪，方向应尽量一致；
3.布线尽量使电源线和地线靠近实验电路板的周边，以起一定的屏蔽作用；
4.最好分模块安装。
此外焊接时不能出现虚焊、假焊、漏焊，更不能出现过焊，因为有些器件，不能耐高温，比如焊接三极管时，电烙铁绝对不能停留太久；
同时过焊铜片将脱落，给焊接带来不必要的麻烦、也将影响板子的视觉效果。
4.2电路的调试
在三个模块分别调试成功的前提下，按照电路图将三个模块连接好，检查是否正确连接，待连接正确后接通电源打开稳压电源开关。
调好电压后，用手拍一下，观察二极管是否发光，如果发光，观察一下是否是1min。
如果达不到设计要求或根本不会出现所要的结果，可以用万用表和示波器逐个检测信号，再检查是否存在虚焊的问题。
放调试过程中如果发现电路不是怎么灵敏，可以调节大系统的电位器，改变二极管基极的电压从而实现灵敏度的调节。
如果调试不存在问题，可以尝试改变电位器R2的阻值来改变对声音控制的敏感性，也可以通过改变电位器R3的阻值来改变延时的时间。
在以上基础上，还需要多次上电调试，观察电路是否有其他状况，是否有不稳定的情况发生。
第五章结论
在为期两周的模拟电路课程设计实验中，完成了“即拍亮延时小夜灯的设计”。
本系统适合一些较暗难以找到开关场所，同时又能起到节能环保的作用。
本课程设计主要采用的电路原理基于模拟电子电路的基本知识，LC充放电路为延时部分，三极管起到开关作用，很好的实现了声控和延时的特点，使用起来较为方便，而且比较廉价。
在使用时通过击掌来检验电路工作性能，根据需要来调整工作时间和感应敏感度。
该延时小夜灯由于采用了谐振频率较高（约4K左右）的压电陶瓷片B作为声波传感器，所以对猝发的击掌声，硬物相碰撞声反应灵敏，而对于人们的讲话声以及环境其它低频率的嘈杂声，却反应不灵敏。
也就是说要掌握并统筹兼顾好声音的敏感度。
实验过程中碰到的刚开始不能正常显示并且运行的情况完全是粗心导致的，当时如果认真点的话就不会出现了。
所以，通过实验意识到要从现在开始养成那种细心的好习惯。
这对以后的课程设计甚至是毕业设计都非常有帮助。
再者通过这次实习锻炼了自己的动手及查资料的能力，也体会到了成功带来了的喜悦，可以说是获益非浅。
参考文献
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人民邮电出版社2007
［2］童诗白.模拟电子技术基础（第四版）[M].北京：
高等教育出版社，2006
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电子工业出版社，2002
[4]邱关源.电路（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2006
[5]胡斌.图表细说电子元器件[M].北京：
电子工业出版社2008
[6]康光华.数字电子技术基础（第五版）[M].北京：
附录
附录一
电路总图
附录二
电路仿真图
附录三
元件清单
序号
类型
大小
数量
1
压电陶瓷片
FT-27
2
电容
47UF
3
三极管
9014
9012
4
发光二极管
5
电阻R1
R2
R3
R4
R5
10M
30K
1M
10K
360
6
直流稳压电源
1
7
芯片
NE555
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