即拍亮延时小夜灯解读.docx
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即拍亮延时小夜灯解读
课程设计说明书
课程设计名称：
模拟电路课程设计
课程设计题目：
即拍亮延时小夜灯
学院名称：
专业：
通信工程班级：
学号：
姓名：
评分：
教师：
2015年5月12日
模拟电路课程设计任务书
2014－2015学年第2学期第7周－9周
题目
即拍亮延时小夜灯
内容及要求
①声控；
②延时点亮小夜灯注：
可使用实验室电源。
进度安排
第1周周一至第1周周五：
查资料，完成原理图设计及仿真；第2周周一至第2周周五：
完成系统的制作、调试；第3周：
制作结果检查，撰写报告。
学生姓名：
指导时间：
第7-9周
指导地点：
综合楼中506室
任务下达
2014年4月13日
任务完成
2014年4月30日
考核方式
1.评阅□√2.答辩□3.实际操作□√4.其它□
指导教师
系（部）主任
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
声控延时灯在日常生活中具有广泛应用，主要用于公共照明，在节能减排方面有重要的作用。
对于通信专业的大学生来说，弄清楚其中的原理对以后的学习生活具有积极作用。
在设计过程中，最初的设计方案，查找资料，选择两套方案，最后经过比较确定一套。
经过仿真，焊接，调试。
到最后成功使小灯能够声控并延时。
电路通过3V干电池供电，用电容延时，当声音信号达到一定强度时，电路传递信号使发光二极管将会亮，延时一段时间后熄灭。
关键字：
声控延时小夜灯
前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4
第一章系统设计方案选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5
1.1方案一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5
1.2方案二⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6
1.3方案比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6
第二章系统组成及工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
2.1总体设计思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
2.2电路各模块设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
2.2.1声控电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
2.2.2延时电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8
2.3参数设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8
第三章仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9
3.1仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9
第四章电路的焊接与调试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10
4.1电路的安装与焊接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10
4.2调试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10
小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11
参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12
附录一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13
附录二⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15
前言
自爱迪生发明电灯，电灯在人们日常生活中拥有广泛的应用。
可以说电灯是世界上最伟大的发明之一。
科技带给我们许多方便。
公共场所的照明设备越来越朝着人性化，智能化发展。
而声控灯则成本较低，安装方便且性能良好。
而本课题即拍亮声控延时小夜灯，在日常生活中也拥有大量应用，比如夜晚起床，比如楼梯过道的灯。
现在基本上每栋楼都有声控延时灯，一是因为声控可以随需要开启，节约用电。
二是声控灯方便使用。
拟采用方案如下：
①当周围环境有一定强度声音信号时，声波被压电陶瓷片接收，并转换成微弱的电信号，再利用三极管的开关特性和555定时器的延时，控制小灯点亮和熄灭。
②当周围环境有一定强度声音信号时，咪头MIC接收到音频信号后，通过电容耦合给三极管基极，再利用三极管的开关特性控制小灯的亮灭，由于电容充放电需要一个过程，所以小灯会延时一段时间。
第一章系统设计方案选择
1.1方案一
图1-1方案一原理图
声控延时小灯”电路。
延时小夜灯的电路如图1-1所示，它实际上是压电陶瓷片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等组成了小电珠H的功率驱动放大电路。
整个电路的电源由干电池GB提供。
平时，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1/2VDD=1.5V，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，发光二极管不发光。
当在有效距离范围内拍一下手掌时，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1/2VDD=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,小电珠通电发出亮光，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，电池GB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VDD=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。
电路中，发光二极管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，具体可以通过公式：
T=1.1R3C来估算。
选择R3和C的值，H延时点亮的时间约为1min。
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，也就是说，通过适当调整R2的电阻值，可以控制声控灵敏度。
1.2
方案二
图1-2方案二原理图
R1为话筒MIC的偏置电阻，R2、R3使Q1处于临界截止状态，当话筒MIC接收到音频信号后，通过C1耦合给Q1基极，在音频信号的正半周加深Q1的导通，Q1导通，同时把Q2的基极电位拉低，Q2截止，对电路没有多大影响；在音频信号的负半周使Q1反偏压截止，Q2导通，Q3也导通，发光二极管点亮。
由于电容C1充放电需要一个过程，所以发光二极管点亮后会延时一段时间。
调整C1
的大小可以改变点亮后延时熄灭的时间，容量小延时时间短，容量大，延时时间长，可以在1微法到几百微法选取。
改变R2阻值的大小可以改变Q1临界截止度，也就是改变灵敏度，阻值大，灵敏度高，反之则低。
1.3方案比较
比较方案一和方案二，方案一优点是延时电路时间稳定可调。
缺点是电路焊接较复杂，且学校缺少必需的压电陶瓷片FT-27。
方案二优点是焊接简单，所需元器件较少且学校库房都有，缺点是不能准确控制延时时间。
最终选择方案二。
第二章系统组成及工作原理
2.1总体设计思路
声控延时灯又咪头讲声信号转化为电信号传入电路。
通过电容充放电时间达到延时效果。
当电容放电完毕后二极管熄灭。
电源由两节1.5V干电池供电。
总体方框图如下：
电容充电耦合
三极管导通
咪头接收音频
电容放电延时
图2-1总方框图
2.2电路各模块设计
2.2.1声控电路
声控电路为声音信号采集电路，利用咪头将声音信号转化为电信号输入电路中。
R1为咪头MIC的偏置电阻。
图2-1声控电路
2.2.2
延时电路
音频信号的负半周使Q1反偏压截止，Q2导通，Q3也导通，发光二极管点亮。
通过电容的充放电特性是发光二极管延时。
R2阻值的大小决定Q1临界截止度，阻值大，灵敏度高。
阻值越小，灵敏度越低。
电容C1则控制小灯泡延时时间。
电容越大，延时时间越长。
图2-2延时电路
2.3参数设置
声音通过咪头MIC进去电路。
R1位MIC偏置电阻，根据查资料得R1为2K左右时，能使MIC放大信号最大化。
三极管选用9014NPN小功率三极管，要求电流放大系数β>200。
R2，R3控制Q1三极管导通。
R4，R5控制Q2，Q3反偏和导通。
发光二极管正向电压为1.6V～2.1V,正向电流为20mA.电压选用两节干电池串联3V.
3.1仿真
第三章仿真
图3-1仿真实验图
由于咪头MIC为声信号转换为电信号，在仿真软件Multisim中没有该元器件。
所以使用交流电压源输出1mV与1μF电容串联替代。
9014采用2N2222ANPN三极管替代。
将各元器件在仿真软件中找到并连线。
仿真结果显示发光二极管受声控且延时。
结果为下图。
图3-2仿真实验结果图
-9-
第四章电路的焊接与调试
4.1电路的安装与焊接
①现在电路板上按照原理图放上元件并根据位置大小适当调整。
②焊接时先将元件固定在电路板上，再进行元件之间的焊接。
③把元件焊接完整。
注意烙铁焊接时间接触不易过长。
时间过长容易因为温度过高损坏元件。
④注意不虚焊，使用锡丝拖锡完成焊接。
若软件间阻挡不能拖锡，使用导线完成连接。
4.2调试电路焊接完成后，将电池接入电路。
发现发光二极管不亮。
使用万用表检查，最终发现为R2电阻拿错了，使用了一个200的电阻。
经过改正焊接后。
小灯泡延时时间太短。
将47μF电容换成470F电容后，延时十五秒。
-10-
小结
经过正确的焊接，调试。
最终成功制作出声控延迟小夜灯。
拍手即亮，延时十五秒左右后熄灭，再拍手再亮。
通过本次课程设计，通过合作设计电路，增加了将书本知识运用到实践中的能力，增加了对学习的热情。
同时也学习了对仿真软件Multisim的运用。
经过3周紧张的时间。
最终成功将延时小夜灯制作成功。
当然还有各种不足。
设计要求中只有声控延时。
如果改进可以增加光控效果。
现在人们使用的都是含有光控设置的，节能减耗。
-11-
参考文献
2010
1】邱关源，《电路（第5版）》【M】高等教育出版社，20062】华成英，《模拟电子技术基本教程》【M】清华大学出版社3】郝红安，《555集成电路使用大全》【M】上海科学普及出版社4】杨欣等，《电子设计从零开始（第2版）》【M】清华大学出版社，5】贾达，《数字电子技术基础》【M】北京化学工业出版社，20016】陶希平，《模拟电子技术基础》【M】北京化学工业出版社，20017】郑应光，《模拟电子线路》【M】东南大学出版社，2004
-12-
附录
附录一
实物图
-13-
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e-14-
附录二元器件列表
元件名称
型号
数量
电阻
10M
1
电阻
30K
1
电阻
1M
3
电阻
10K
1
电阻
360
1
电阻
220
1
电阻
100K
1
电阻
2K
3
电容
47μ
1
电容
470μ
1
三极管
9014
5
三极管
9012
1
咪头
MIC
2
-15-
升级会员 