即拍亮延时小夜灯解读.docx

1、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20 14 20 15 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 声控； 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2

2、014 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

3、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 51.1方案一 51.2方案二 61.3方案比较 6第二章 系统组成及工作原理 72.1总体设计思路 72.2电路各模块设计 72.2.1声控电路 72.2.2延时电路 82.3参数设置 8第三章 仿真 93.1仿真 9第四章 电路的焊接与调试 104.1电路的安装与焊接 104.2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

4、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：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。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

5、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

6、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 ,

7、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，

8、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， 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

9、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

10、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

11、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 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 Multi

12、sim 中没有该元器 件。所以使用交流电压源输出 1mV与1F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。 焊接时先将元件固定在电路板上，再进行元件之间的焊接。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。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

13、，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 47F 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

14、用的都是含有光控 设置的，节能减耗。- 11 -参考文献20101】邱关源，电路（第 5 版） 【M】高等教育出版社， 2006 2】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， 2001 6】陶希平，模拟电子技术基础【 M】北京化学工业出版社， 2001 7】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 -J *e rc* * f a e-14-附录二 元器件列表元件名称型号数量电阻10M1电阻30K1电阻1M3电阻10K1电阻3601电阻2201电阻100K1电阻2K3电容471电容4701三极管90145三极管90121咪头MIC2- 15 -