课程设计报告10958.docx

1、课程设计报告10958模拟与数字电子技术课程设计报告设计课题： 台灯自动开关盒 出租车里程计价器 专业班级：电气工程及其自动化1002班 学生姓名： 张文晓 指导教师： 王枫 陈秀宏 设计时间： 2012.12.24- 2013.1.7 模电部分 台灯自动开关盒1、设计任务与要求 任务：设计并制作一个“台灯自动开关盒” 要求：1）它有两根交流电源输入线和一个交流电源输出插座，后者可插接额定电压为220V，功耗不超过60W的台灯。2）它有两个传感器，即：一个光敏元件（光敏管或光电池）。可将它安在开关盒上恰当的位置。一个对人体敏感的传感器，它可以是台灯的金属灯罩。如果灯罩是非金属制器，则可粘贴铝箔

2、或铁皮等作为传感器。3）自动开关盒做好后，将台灯（220V，不超过60W）的电源插头插入开关盒的交流电源输出插痤，便可实现以下功能：在晚上，当没有光源照射到光敏元件上时，若有人靠近台灯，它便自动接通电源发光。人离开台灯后，它能自动断开电源。在白天有足够的光线（以适合阅读为标准）照射到光敏元件上时，无论是否有人靠近台灯，它都不会亮。2、方案设计与论证 此开关盒的作用是：当晚上来临时，有人（或提高温度的物体）经过时，通过开关盒连接的台灯亮，人（或提高温度的物体）离开时，台灯灭；白天时，无论有没有人，台灯都不亮。方案、光温感应式 结构图： 人（热量信号） 光信号 图一图中有三个核心部分： （1）温度

3、感应器，其作用是将感觉到的温度信号的强弱转化为电阻的大小，并实时的告知控制元件； （2）光敏控制器，其作用是将感觉到的光信号的强弱转化为电阻的大小，并实时的告知控制元件； （3）控制单元，其作用是根据台灯周围的光线和是否有人靠近来控制台灯的亮与灭。三、单元电路设计与参数计算 1、 电源部分：由电容C1、C2、C3、C4，电阻R1、R2，二极管D1、D2、D3、D4，三端稳压器7809组成。使用C1、C2和C3将交流220V电压降至10V左右，经二极管D1、D2、D3、D4构成的单相桥式整流和电容C4滤波后，由三端稳压器输出稳定的9V直流电压。电容C5用于抑制稳压器可能产生的自激，电阻R1、R2

4、为泄放电阻，作用是停电以后，释放C1、C2和C3中储存的电荷。电路图如下2、感应部分：A、温度感应器：有人来时温度升高，热敏电阻阻值降低。 温控电路图 B、光敏感应器：光敏电阻感知光线的强度，它的的阻值随光线强弱的变化而变化，光强时阻值变小，光弱时阻值变大。3、控制部分：由555定时器，三极管T2，晶闸管2N6145，电阻R5、R6、R7，电容C6共同组成。555的1、2、3、4、6、8端分别为接地端、低电平触发、输出、复位端、高电平触发端、电源端。为了防止光线在一定的范围内发生微小的变化而使得台灯时阴时暗，在555的2端（低电平触发端）接一个三极管T2，以锁定台灯的工作状态。4、总原理图级元

5、器件清单 1、总原理图（附图） 工作原理：当光线不够强，且有人靠近的时候，热敏电阻检测到人活动信号，由于阻值的变化将生成一个低电平加在T1管的基极，三极管T1截止，从而使得T1的集电极处于高电平，555定时器开始工作。当光线比较弱时，光敏电阻阻值较大，此时光敏电阻与R4的分压点的电压低于1/3*VCC，555定时器的输出端（附图中555的第3端）输出高电平，使得晶闸管导通，台灯点亮。同时这个高电平通过R6加在了三极管T2的基极，使T2管导通，T2管的集电极则处于低电平，从而锁定此种工作。当人离开后台灯一定距离时，热敏电阻由于阻值变化将生成一个高电平加在T1管的基电极，三极管T1截止，从而使得T

6、1的集电极处于低电平，555定时器不工作，即使光线暗灯也不会亮。当光线比较强时，光敏电阻的阻值就比较小，光敏电阻与R5的分压点的电压高于2/3*VCC，555电路的输出端输出低电平，则双向晶闸管截止，此时，即使有人靠近灯也不会亮。注：555定时器6引脚-阈值输入vi1 2引脚-触发输入vi2 4引脚-复位端RD3引脚-输出v0当RD=1定时器运行时， vi1=vi2（在此设计图中）1/3*VCCv0=1即输出高电平 vi1=vi2（在此设计图中）1/3*VCCv0=0即输出低电平 当RD=0定时器不工作。2、元件清单元件序号型号主要参数数量备注C1Capaci- -tance0.36uF1C2

7、0.36uF1C34.7uF1C4100uF1C50.1uF1C60.1uF1R1 Resis-tance1K1R21K1R32.1K1R410K1R51K1R610K1R710K1RTNTCRc1001T,RRLLXD陶瓷基板直径3mm1FWBCASE312-023N2511U1CASE221AMC7809CT1U2M08ALM555CM1T1TO-392N17111T2TO-392N17111TRIACCASE311-022N61451 五、性能测试与分析六、结论与心得 在这次课程实际中实，我在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟。 在此过程中，我们查阅找了大量的资料，请教老师以及不懈

8、的努力不仅培养了独立思考的能力并在各中其他方面上也有所提高。更重要的是：在这里我们学会了很多学习的方法。而这是日后中实用，真是受益匪浅。要面对社会的挑战只有不断的学习、实践、在学习、在实践。并且还学会了团队合作精神，组员之间相互帮助，相互讨论 一起努力一起奋斗。深深体会了团队合作的重要性，我和搭档在这两周相互帮助，相互讨论，一起努力，一起奋斗，尽管才短短的两个星期时间，但是我学到很多东西，对我以后的学习，生活都有非常大的帮助！尽管才短短的一个星期时间，但是我学到了以上这些东西，对我以后的学习、生活都有非常大的帮助。让我懂得了仅仅学习知识，掌握知识是远远不够的，还要懂得如何把所学到的东西进行运用

9、而且要运用。七、参考文献1 康华光.模拟电子技术基础M.第五版.北京：高等教育出版社, 2006. 101-140. 485-504.2 康华光.数电电子技术基础M.第五版.北京：高等教育出版社, 2006. 414-424.3 陈光明 施金鸿 桂金莲.电子技术课程设计与综合实训M.北京：北京航空航天大学出版社,2007. 1-29. 54-57.4 张国云.电子技术基础实验教程M.长沙：中南大学出版社, 2006. 136-141.5 杨志忠.电子技术课程设计M.北京：机械工业出版社, 2008. 1-16.6 朱雪璇.一种简易台灯自动开关盒J.新余高专学报，2004,9（5）：35-36.

10、数电部分智力竞赛抢答器1、设计任务与要求 任务：设计一个电子抢答器决定最先给出控制信号的答题人 要求： 1、通道数4个，输入用开关键表示，输出用数码管指示； 2、只对最先给出控制信号的通道做出反应，显示对应的数字； 3、设置复位开关，可使电路恢复到初始状态。2、方案设计与论证 构成框图 输入信号 方案一、脉冲产生器使用门电路组成的多谐振荡器 多谐振荡器是一种自激振荡器，它不需要输入触发信号，接通电源后就可自动输出矩形脉冲。由于矩形脉冲中含有丰富的谐波分量，因此，常将矩形脉冲产生电路称为多谐振荡器。 门电路构成的多谐振荡器一般由CMOS或TTL反相器和定时元件R、C构成。方案二、脉冲产生器使用施

11、密特触发器构成的多谐振荡器 施密特触发器有两个稳定状态，当外触发信号上升到施密特电路的正向阀值电压UT+时，电路从初始稳态翻转到另一稳定状态，并且稳定状态需要外触发电平来维持，一旦外触发电平幅度下降到负向阀值电压UT-以后，电路立即返回到初始稳定状态。利用这个特性并加入RC定时元件可组成多谐振荡器。方案三、脉冲产生器使用555定时器构成的多谐振荡器 将555定时器6端阀值输入和2端触发输入相连，对地接电容C1 ，对电源接VDD接电阻R1和R2，为C1提供充电回路。R2为C1放电回路中的电阻，C2起滤波作用，主要用于消除高频干扰，以保证内部比较器阀值电平的稳定，这样便组成了多谐振荡器。 门电路组

12、成的多谐振荡器和施密特触发器构成的多谐振荡器，频率稳定性较差，容易受到电源电压的波动、温度变化和RC参数误差等因素的影响，而555定时器构成的多谐振荡器相对它们来说各方面要稍好一些，所以我选用方案三。3、单元电路设计与参数计算 1、确定脉冲产生器为555定时器构成的多谐振荡器电路图如下 由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，2端与6端直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端DC放电，使电路产生振荡。电容C在2/3Vcc和1/3Vcc间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，波形图如下。 输出信

13、号的时间参数是： T= =0.7（R1+R2）C =0.7R2C 其中，为VC由1/3Vcc上升到2/3Vcc所需的时间，为电容C放电所需的时间。振荡频率 f=1.43/（R1+2*R2）*C =1.43/(430+2*500)*10=100Hz 2、触发器部分此部分按下复位开关，抢答器清零，数码管显示0。电路图以及74175触发器引脚图与功能表如下74HC175 四 D 触发器 抢答时，当14号任意一个按键最先按下去之后，该元件输出端就给74ls175的相应D触发器的输入端输入一个高电平信号，通过74ls175处理后相应的Q端输出低电平信号，经与门后1Y端输出低电平，又经第二个与门后2Y端输

14、出低电平，屏蔽了脉冲时钟信号，使得74ls175停止工作，不再接受其它按键的触发。 3、编码器译码器和显示部分此部分由编码器CD4532和译码器4511以及数码显示其构成。电路图如下 编码器4532接收来自74175的低电平经由非门转化后的高电平，经过编码后，由Y0、Y1、Y2输出到译码器4511的D2、D1、D0端，然后再由译码器输入到数码显示管使其显示数字。以下为编码器4532与七段显示译码器4511芯片引脚图与功能表： 优先级编码器CD4532功能表 CD4532引脚图 75HC4511引脚图4、总原理图及元器件清单 1、总原理图（附图） 工作原理： 管理人员按下复位开关，抢答器清零，数码管显示0，随时可以抢答。 抢答时，当14号任意一个按键最先按下去之后，该按键输出端就给74ls175的相应D触发器的输入端输入一个高电平信号，通过74ls175处理后相应的Q端输出低电平信号，经与门后1Y端输出低电平，又经第二个与门后2Y端输出低电平，屏蔽了脉冲时钟信号，使得74ls175停止工作，锁定其输出，既不接受其它按键的触发，也不会改变输出结果。 同时，74ls175将抢答有效的按键对应触发器Q端的低电平信号送至编码器453