声光控开题报告和论文Word格式.docx
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3、2011.01.13~2011.01.25设计电路原理图
4、2011.01.26~2011.02.26进行相应点详细设计，并焊接元器件
5、2011.02.27~2011.03.05整理并撰写毕业设计说明书
6、2011.03.06~2011.03.21上交毕业设计成果并做必要的修改，准备毕业设计答辩。
四、设计条件简介
1、实地考察、了解多控开关的控制要求，以便使设计更加完善。
2、通过学校的图书馆阅览室以与机房查询所需的相关资料来完成课题的设计和绘制。
3、在做毕业设计的过程中遇到的一些疑难问题需要向指导教师请教。
五、应用价值
为了倡导低碳生活，提高人们的生活质量，该电路的设计既满足了节约用电的要求，又方便了人们的生活。
当白天时楼道里无需照明，这时即使满足条件（有声音或触摸到开关）灯也不会亮。
但当晚上楼道里亮度不足时，只要有声音或接触到开关，楼道灯就会启动。
如果担心声音太大而影响邻居的休息，只要用手触摸一下开关，灯就会亮，方便、节能。
此多功能开关比一般的楼道声光控灯更偏向于人性化。
六、参考文献
1、《电子技术基础》龙兴主编高等教育2006.2
2、《电子技能与训练》曾祥富主编高等教育2005.6
3、《电子技能实训与制作》徐伟刚主编电子科技大学2008.8
4、《实用电子电路200例》庆双，等编著机械工业2003.4
七、指导教师意见
指导教师签字
年月日
第一章概述·
·
5
1.1课题意义·
1.2电路功能·
1.3电路特点·
第二章电路介绍·
5
2.1电路原理图·
2.2电路元器件明细表·
6
2.3电路组成·
2.4工作原理·
7
第三章基本元件介绍·
7
3.1CD4011·
3.2驻极体话筒·
9
3.3可控硅·
10
3.5光敏电阻·
11
第四章总结·
12
第五章致·
12
参考文献·
12
第一章概述
1.1课题意义
随着科技的发展，各种声控、光控、触摸开关如同雨后春笋般的出现。
这些开关广泛应用于楼道、厅堂乃至家居照明设备的控制。
但无论是声控延时开关、触摸延时开关还是光控开关，在使用中都存在一些问题。
三种智能控制开关都有其缺点和应用局限。
本设计将声控延时开关、触摸延时开关和光控开关有机结合，并配以逻辑判断电路和延时电路，控制晶闸管的触发，从而控制照明设备。
通过三种技术的有机结合，有效地克服这三种开关单独使用时的缺点，延伸了智能控制开关的应用围。
1.2电路功能
本设计从声音检测电路、触摸检测电路、光照检测电路、逻辑判断电路以与晶闸管延时触发电路等方面出发，详细设计了声光控触摸延时开关的电路结构和组成。
有效地克服了三种控制方式单独使用时的缺点和问题，更加有效地方便人们使用和节约能源。
本设计电路设计时采用声音、光照和人体电阻控制灯座的自动接通，在人未离开且持续活动的情况下,负载持续工作,在人离开后,开关进行延时,自动关闭负载,这样就达到了“人来灯亮,人走灯熄”的智能化控制效果。
1.3电路特点
本产品采用光敏控制,具自动测光功能,只有光线较暗时才会工作。
节约电能,寿命长,无触点,无火花,无污染,安全可靠。
有效地克服声控延时开关、触摸延时开关和光控开关这三种开关单独使用时的缺点，延伸了智能控制开关的应用围。
第二章电路介绍
下图是一款简单，实用的自动灯控制电路，可以由声光控制与人体触摸控制。
该装置安装在楼道、走廊或卫生间等场所。
在夜间，有人走动或发声时，灯会自动点亮延时数分钟后自动熄灭。
在白天，若触摸电极片A，则自动灯也会受触发而点亮。
2.1电路原理图
注：
1）图中两个A是等电位点，两个B为等电位点。
2）D8和D6共同作用起到一个或门电路的作用。
从而使电路起到判断信号是来自声光还是触摸的作用。
3）T1中的1、2、3管脚为DD1与非门电路，4、5、6管脚为DD2与非门电路，8、9、10管脚为DD3与非门电路，11、12、13管脚为DD4与非门电路。
T2中的1、2、3管脚为DD5与非门电路，4、5、6管脚为DD6与非门电路，8、9、10管脚为DD7与非门电路，11、12、13管脚为DD8与非门电路。
2.2电路元器件明细表
元件名称
型号与大小
R11
180KΩ
R18
1.5MΩ
R26
T1
CD4011
R12
20KΩ
R
光敏电阻
D1~D6
1N4007
T2
R13
R21
680KΩ
U1
MCR100-6
C13
104pf
R14
2MΩ
R22
120KΩ
D7
LED
C21
4.7uf
R15
56KΩ
R23
10KΩ
D8~D9
C22
R16
R24
5.6MΩ
C11
22uf
BG
9014
R17
R25
1MΩ
C12
BM
话筒
2.3电路组成
整个控制电路由电源电路、声光控电路、触摸控制电路、延时电路等组成。
电源电路由D1~D4、R11、R12、C11组成。
其中D1~D4起到整流作用，R11降压（与R22作用一样），R12和C11（R23和C21）共同作用起到滤波的作用。
（1）声光控电路
声光控电路由R13、C13、驻极体话筒BM、R14、R15、三极管、R16和光敏电阻R组成。
其中，驻极体话筒BM采集声音，并且和C13、R13、R14、三极管BG以与R15组成一个共射放大器。
（2）触摸电路
触摸电路由触摸金属片R21、R22、R23、C21、D7、A、R24、R25组成。
（3）延时电路
延时电路由D5、R18、C12、CD4011部的两个与非门电路、R17、U1组成。
其中，R18和C12（R26和C22）共同起到充放电作用，以控制可控硅U1的导通与关断。
2.4工作原理
接通通电源后，整个控制电路工作在守候状态。
U1无触发脉冲，可控硅无法导通，电路不能工作，照明灯HL不亮。
当有人走近自动灯或有声响发出时，驻极体话筒BM将声音信号变换成电信号，此电信号经三极管BG等构成的放大电路放大后，传送到CD4011芯片部的与非门电路DD1的输入端。
在白天，即使有脚步声或其他声响，也不会有高电平加入DD1的输入端，因为光敏电阻R受光照而阻值变小，与非门电路DD1的输入端始终都有低电平输入，而且与非门的逻辑功能是“由0出1，全1出0”，所以DD1的输出一直为高电平，从而使CD4011部的与非门电路DD2的输出始终保持低电平。
这时D5的阳极为低电平，处于截止状态。
从而导致DD3和DD4的输出为低电平，使U1处于截止状态，电路不能导通，照明灯HL不亮。
夜晚，光敏电阻R的阻值变大，此时若驻极体话筒BM拾取到声音信号，则会有高电平加入到与非门电路DD1的输入端，此时与非门电路DD1遵循“全1出0”的逻辑功能输出低电平，同时与非门电路DD2输出高电平，使D5导通。
此高电平经与非门电路DD3、DD4转变之后输出为高电平，使可控硅U1触发导通接通电路，照明灯HL点亮。
不管在白天和晚上，只要有手触摸到电极片A后，人体感应信号将使与非门电路DD5输出低电平，DD6输出高电平，使V9导通。
信号经与非门电路DD8、DD9输出高电平，使U1导通，照明灯HL点亮。
第三章基本元件介绍
3.1CD4011
CD4011是一个四2与非门输芯片，它部由四2输入端与非门单元电路构成，采用N和P沟道增强型MOS晶体管提供的对称电路，具有很高的抗干扰度。
CD4011的各管脚功能：
1A数据输入端1B数据输入端
2A数据输入端2B数据输入端
3A数据输入端3B数据输入端
4A数据输入端4B数据输入端
VDD电源正VSS地
1Y数据输出端3Y数据输出端
2Y数据输出端4Y数据输出端
上图的逻辑表达式是：
CD4011的参数如下：
1）高电压型（20伏额定值）；
2）在CL=50pF，VDD=10V时，传播延迟时间为60ns（标准值）；
3）缓冲的输入和输出；
4）标准的对称输出字符；
5）在20V时，100%测试最大静态电流；
6）5V、10V和15V参数额定值；
7）噪声边界（全温度围）：
在VDD=5V时为1V；
在VDD=10V时为2V；
在VDD=15V时为2.5V。
各个管脚的功能：
1、2、4、5、8、9、12、13管脚为与非门的数据输入端，3、4、10、11管脚为与非门的数据输出端，14引脚为+5V电源输入端，7引脚为接地端。
3.2驻极体话筒
（1）实物图如下：
（2）特点
驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒与声控等电路中。
属于最常用的电容话筒。
由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。
（3）极性判别方法
首先检查引脚有无断线情况，然后检测驻极体电容式话筒。
驻极体话筒体积小，结构简单，电声性能好，价格低廉，应用非常广泛。
驻极体话筒的部结构如图所示。
由声电转换系统和场效应管两部分组成。
它的电路的接法有两种：
源极输出和漏极输出。
源极输出有三根引出线，漏极D接电源正极，源极S经电阻接地，再经一电容作信号输出；
漏极输出有两根引出线，漏极D经一电阻接至电源正极，再经一电容作信号输出，源极S直接接地。
所以，在使用驻极体话筒之前首先要对其进行极性的判别。
在场效应管的栅极与源极之间接有一只二极管，因而可利用二极管的正反向电阻特性来判别驻极体话筒的漏极D和源极S。
将万用表拨至R×
1kΩ档，黑表笔接任一极，红表笔接另一极。
再对调两表笔，比较两次测量结果，阻值较小时，黑表笔接的是源极，红表笔接的是漏极。
3.3可控硅
（1）外形示意图
可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件,一般由两晶闸管反向连接而成.它的功用不仅是整流，还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。
可控硅和其它半导体器件一样，其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。
它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。
（2）管脚的识别
晶闸管T在工作过程中，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路
晶闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3三个PN结图一，可以把它中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管图。
当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导通，必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。
图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。
因此，两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门极电流Ig流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通，晶体管饱和导通。
（3）晶闸管的部结构与工作原理示意图
3.4光敏电阻
（1）外形与型号示意图：
光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。
这些制作材料具有在特定波长的光照射下，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。
通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。
当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。
为了获得高的灵敏度，光敏电阻的电极常采用梳状图案，它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。
一般光敏电阻器结构如上图所示。
第四章结论
实践是检验真理的唯一标准，当然也是检验学习成果的标准。
在经过一段时间的学习之后，我们需要了解自己的所学应该如何应用在实践中，因为任何知识都源于实践，归于实践，所以要将所学的知识在实践中来检验。
实习之前觉得这二个月太短，也学不到什么实质性的东西。
但当我真正着手处理时，就不能有丝毫小瞧的意思了。
一切的一切都需要我们用心去领悟并结合所学知识去操作。
实践，是一面很亮的镜子，能够通过它看出我们自身的缺点，能够通过它查找出自身缺乏的知识。
通过这次设计，我明显感觉到“书到用时方恨少”。
在以后的生活中我会不断地学习充实自己。
第五章致
经过几个月的时间，我终于完成了本科的毕业论文。
在这里，我首先要由衷地感我的指导老师石连文老师。
从选题的确定、提纲的拟定、文献的收集、到论文的撰写、最终的修改，都凝结了导师的心血。
正是在他的指导帮助下，我的论文才得以顺利完成。
感自动化系系各位老师三年来给予我的教诲。
在此向系所有的老师致以诚挚的意。
感我的父母，不仅在生活上给我无限的关怀，更在精神上给我的极大鼓励和支持。
感各位老师一直以来对我的关心和照顾。
最后向曾给予我帮助的所有同学致！
参考文献
1）、《电子技术基础》龙兴主编高等教育2006.2
2）、《电子技能与训练》曾祥富主编高等教育2005.6
3）、《电子技能实训与制作》徐伟刚主编电子科技大学2008.8
4）、《实用电子电路200例》庆双，等编著机械工业2003.4
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