光电式电子蜡烛课程设计说明书Word格式文档下载.docx

1、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

2、容2016.6.106.15下达任务书；针对课题任务书，收集资料；2016.6.166.18针对课题任务，进行电路设计与仿真；2016.6.196.20进行电路制作与调试；2016.6.216.22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、

3、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-P5mV，稳压系数Sr5%。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.第五版.北京：高等教育出版社，2006.489497 2康华光.电子技术基础模拟部分.第五版.北京：高等教育出版社，2006.116126;485516 3

4、郭培源.电子电路及电子器件.北京：高等教育出版社，2000.286413 4谢自美.电子线路设计.武汉：华中理工大学出版社，1994.149226 5熊幸明，王新辉，曹才开.电工电子实训教程.北京：清华大学出版社，2007.283300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

5、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 22.1 设计方案的比较 2 2.2 设计方案的选择 23 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 94 电路的制作与调试 7 4.1 电路原理图 74.2 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

6、压电源的调试 105 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 181 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

7、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

8、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

9、；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MI

10、C，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

11、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10k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