毕业论文声控开关的设计.docx

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毕业论文声控开关的设计

机电信息技术学校

题目声控开关

姓名李莹

所在学院

专业班级11级机电二班

学号

指导老师

日期

引言

当今世界在以电子信息技术为前提下推动社会跨越式的进步，科学技术的飞

速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。

由此可见科技已成为各国竞争

竞争的核心，尤其是电子信息技术更显得极为重要，在国民生产各部门电子

信息技术得到了广泛的应用。

由于电子计数器的出现使得声控电路能更好的实现

智能化。

在白天由光控部件控制电路，无论外界有无声音发出电路都不会工作，而到了夜晚光控部件就不再起作用由声控部件控制电路，只要在一定范围内有声音发出且达到一定响度电路就会导通工作，又由延时部件控制其工作时间。

该电路的设计较完备，在电能节约方面处理的较好，但该电路也存在一定的缺陷如要使灯常亮则该电路无法实现；为此要对该电路进行升级，所谓升级就是对电路的功能进行进一步完善。

我们可以为其添加一些硬件使在不影响电路正常智能化实现的前提下，电路能受人为所控制以至更好的为人们服务。

1.声控开关元件的介绍及检测

1.1电阻

电阻，物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。

电阻小的物质称为电导体，简称导体。

电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。

电阻器，简称电阻，英文名字resistance，通常用“r”表示。

是所有电子电路中使用最多的元件。

电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可以说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。

电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。

电阻的基本单位是欧姆，用希腊字母“Ω”表示，表示电阻阻值的常用单位还有千欧（kΩ），兆欧（mΩ）。

电阻的种类有很多，按阻值特性：

固定电阻、可调电阻、特种电阻（敏感电阻）。

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，电子奔向电源的负极，从而使光敏电阻起的阻值迅速下降。

光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。

光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换。

常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。

光敏电阻器的阻值随入射线的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值可达1~10M欧；在强光条件下，它的阻值仅有几百至几千欧姆。

光敏电阻器对于光的敏感性与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的组织变化。

设计光控电路时，都用白炽灯泡光线或自然光线作控制光源，是设计大为简化。

光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片和电阻等组成。

光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。

根据光敏电阻的光谱特性，可分为：

紫外光敏电阻器、红外光敏电阻器、可见光光敏电阻器三种电阻器。

将两表笔分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。

为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。

由于欧姆档刻度的非线性关系，它的中间一段分度较为精细，因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置，即全刻度其实的20％～80％弧度范围内，以使测量更准确。

根据电阻误差等级不同。

读数与标称阻值之间分别允许有±5％、±10％或±20％的误差。

如不相符，超出误差范围，则说明该电阻值变值了。

1.2电容

电容器是“储存电荷的容器”，简称电容，用字母C表示。

尽管电容器品种繁多，但它们的基本结构和原理相同。

两片距离很近的金属中间被某物质（固体、气体或液体）所隔开，就构成了电容器。

两片金属称为的极板，中间的物质叫做介质。

电容器也分为容量固定的与容量可变的。

但常见的是固定容量的电容，最多见的是电解电容和瓷片电容。

在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。

电容器的选用涉及到很多问题。

首先是耐压的问题。

夹在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压，电容器就会被击穿破坏。

固定电容器的检测：

因10pF以下的固定电容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电，内部短路或击穿现象。

测量时，可选用万用表R×10k档，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。

若测出阻值为零，则说明电容漏电损坏或内部击穿、检测10PF～0.01μF固定电容器是否有充电现象，进而判断其好坏。

万用表选用R×1k档。

两只三极管的β值均为100以上，且穿透电流要小。

可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。

万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。

由于复合三极管的放大作用，把被测电容的充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观察。

应注意的是：

在测试操作时，特别是在测较小容量的电容时，要反复调换被测电容引脚接触A、B两点，才能明显地看到万用表指针的摆动。

对于0.01μF以上的固定电容可用万用表R×10k档直接测试电容器有无充电过程及有无内部短路或漏电，并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。

因为电解电容的容量较一般固定电容大得多，所以，测量时应针对不同容量选用合适的量程。

（1）根据经验，一般情况下，1～47μF间的电容，可用R×1k档测量，大于47μF的电容可用R×100档测量。

（2）将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大偏度（对于同一电阻档，容量越大，摆渡越大），接着逐渐向左回转，直到停在某一位置。

此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。

实际使用经验表明，电解电容的漏电阻一般应在几百KΩ以上，否则，将不能正常工作。

在测试中，若正向、反向均无充电的现象，即表针不动，则说明容量消失或内部断路；如果所测阻值很小或为零，说明电容漏电大或以击穿损坏，不能再使用。

（3）对于正、负级标志不明的电解电容器，可利用上述测量漏电电阻的方法加以判别。

即先任意测一下漏电阻，记住其大小，然后交换表笔再测出一个阻值。

两次测量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。

使用万用表电阻档，采用给电解电容进行正、反充电的方法，根据指针向右摆动幅度的大小，可估测出电解电容的容量。

1.3二极管

二极管又称晶体二极管，简称二极管（diode）。

它只往一个方向传送电流的电子零件。

它是一种具有1个零件号接合的2个端子的器件，具有按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。

当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的飘移电流相等而处于电平衡状态。

二极管最明显地性质就是它的单向导电特性，就是说电流只能从一边过去，却不能从另一边过来（从正极流向负极）。

二极管的种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。

根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管、硅功率开关二极管、旋转二极管等。

按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。

点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固的烧结在一起，形成一个“PN结”。

由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。

面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。

平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。

用万用表测试二极管性能好坏。

测试先把万用表的转换开关拨到欧姆档得R×1k档位（注意不要使用R×1档，以免电流过大烧坏二极管），再将红、黑两根表笔短路，进行欧姆调零。

（1）将发光二极管放在一个光源下，观察两个金属片的大小，通常金属片大的一端为负极，金属片小的一端为正极。

（2）用万用表R×10k档，测量发光二极管的正、反向电阻值。

正常时，正向电阻值（黑表笔接正极时）约为10～20KΩ，方向电阻值为250KΩ～∞（无穷大）。

较高灵敏度的发光二极管，在测量正向电阻值时，管内会发微光。

若用万用表R×1k档测量发光二极管的正、反向电阻值，则会发现其正、反向电阻值均接近∞（无穷大），这是因为发光二极管的正向压降大于1.6V（高于万用表R×1k档内电池的的电压值1.5V）的缘故。

也可用3V直流电源，在电源的正极串接1值32Ω电阻后接发光二极管的正极，将电源的负极接发光二极管的负极（见图1），正常的发光二极管应发光。

或将1节1.5V电池串接在万用表的黑表笔（将万用表置于R×10或R×100档，黑表笔接电池负极，等于与表内的1.5V电池串联），将电池的正极接发光二极管的正极，红表笔接发光二极管的负极，正常的发光二极管应发光。

图1用电源检测发光二极管

1.4三极管

半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重要的器件。

它最主要的功能是电流放大和开关作用。

三极管顾名思义具有三个电极。

二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，公用的一个电极成为三极管的基极（用字母b表示）。

其它的两个电极成为集电极（用字母c表示）和发射极（用字母e表示）。

由于不同的组合方式，形成了一种是NPN型的三极管，另一种是PNP型的三极管。

三极管按其材料可分为：

硅管、锗管。

按其结构分：

NPN、PNP。

按功能分：

开关管、功率管、达林顿管、光敏管。

按功率分：

小功率管、中功率管、大功率管。

按工作频率分：

低频管、高频管、超频管。

按结构分：

合金管、平面管。

按安装方式分：

插件三极管、贴片三极管。

1.5555定时器

555定时器的定义：

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规矩集成器件。

一般用双极性工艺制作的成为555。

555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V～16V工作，7555可在3～18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。

555定时器是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了三个5K电阻，故取名555电路。

其电路类型有双极性和CMOS型两大类，二者的结构和工作原理类似。

二者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。

555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输出端的电压为2VCC/3，C2的反相输入端的电压为VCC/3。

若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阀值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。

555定时器内部电路图如下图。

图2555定时器内部结构图

555电路的引脚排列图如下图。

图3555定时器引脚排列图

555定时器的功能表如下图所示。

555电路构成，单稳态触发器，如图所示。

输出电压Vo的脉宽t=RCln3