课程设计报告—即拍亮延时小夜灯

1课程设计说明书摘要关键字：555时基、延时、单稳态电路本次课题是设计一简单的即拍延时小夜灯,它实际上是一个“声控延时小灯”。设计采用压电陶瓷片、晶体三极管构成声音采集信号电路，通过555电路对信号放大并同时由RC充放电路进行延时，最后再由晶体三极管对电流进行放大，采用5.0V的直流供电，使小电珠发光，以达到实验目的。此设计能很好地控制灯的亮灭,即在有声音或震荡的情况下灯亮，其他情况下灯灭,从而达到节能的效果。本次课题设计的目的是：设计一简单的即拍延时小夜灯，它可以利用压电陶瓷片将声音信号转化为电信号。压电陶瓷片与晶体三极管、电阻等组成了声控脉冲触发电路，555时基集成电路与电阻、电容等组成典型的单稳态延时电路。晶体三极管和电阻等组成了小灯泡功率驱动放大电路。采用3.0V的直流供电，RC充放电执行。此设计能够很好的控制等的亮与灭，即在有声音或者震动的情况下，小灯泡会亮，否则就不会亮。2目录摘要...........................................................................................................................................1目录...........................................................................................................................................2前言.........................................................................................................................................3第一章任务要求及方案论证.................................................................................................31.1基本要求.........................................................................................................................31.2设计方案一.....................................................................................................................4第二章设计原理.....................................................................................................................52.1总体设计思路................................................................................................................52.2电路各模块设计简介..................................................................................................6第三章器件的选择及其原理分析.........................................................................................73.1综合控制模块的设计思路............................................................................................73.2延时控制模块原理.........................................................................................................73.3555集成电路的框图及工作原理..................................................................................73.4设计方法与参数的确定.................................................................................................8第四章电路的焊接与调试.....................................................................................................94.1电路的安装与焊接........................................................................................................94.2分模块的调试................................................................................................................9第五章实验结论及体会.........................................................................................................9参考文献.................................................................................................................................10附录.........................................................................................................................................10附录1：元器件清单..........................................................................................................10附录2：电路原理总图......................................................................................................113前言自1879年爱迪生点燃了第一盏真正有广泛实用价值的电灯后,电灯就被人类广泛的应用，然而我们经常使用的灯泡都是人为机械地控制它的，这对于当今社会各种智能化的建筑来说是非常不实用的。随着人类社会的进步和电子科技的发展，人们想到并做到了用声音来控制灯泡的点亮，使得人来灯亮，人走灯熄。这一方面迎合了当今所提倡的科学发展观，节省电能，另一方面也体现了科技的进步以及人类的聪明才智。因此，我们首先要设计出一个接收设备，专门用来接听声音信号并将声音信号转化为电信号传送到下一级电路。但是声控电路对声音信号的要求是既不能太强也不能太弱，太强难以控制，太弱则会使电路过于复杂，所以最好是能接收到如人的讲话声，脚踏地板声。当这类信号转化为电信号时，电信号一般较弱，必须对其进行放大，这就要用到功放电路、运放电路、差分电路等。根据电路对信号的要求一般选择运放电路较好，能提高输出电压。如今，有了声音传感器，可以直接将声信号转换为电信号，大大简化了电路结构，使声控电路的设计更加容易。完成了声信号到电信号的转换后，我们可以用产生的电信号去触发触发器使电路导通。电路对元器件的要求也较高，特别是半导体器件要有较高的灵敏度。只有各电参数精确稳定，才能使电路高效稳定的工作。目前，声控技术更是引领着科技的发展和时代的潮流。如现在最新的iphone4s智能手机，其最大的特色就在于语音控制。我们声控技术今后能更广泛更深入地被人类应用，造福人类第一章任务要求及方案论证1.1基本要求通过对已学知识的了解，试着设计一个电路。要求：（1）达到用声音控制灯泡的亮灭；（2）一定时间过后小灯泡会自动熄灭。41.2设计方案一本方案利用压电陶瓷片、555时基集成电路等，基本电路图如图1.1所示图1.1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1/3VDD=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，小电珠H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1/3VDD=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2/3VDD=3V时，单稳态电路翻转恢复稳态，IC内部三极管重新导通，通过IC的7，脚放电并被再次短路，的3脚重新输出低电平，C1IC导通到VT2，VT3失去偏流而截止，H断电5自动熄灭。电路中，小电珠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。按图选择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。设计方案二方案二采用咪头进行声电转换，咪头可当做一个声音传感器，与R1组成声控电路，将声音信号转换成电信号。芯片LM324与电阻等连成一个两级电压放大电路，同时，电路中还有连接耦合电容起旁路作用。NE555定时器与电阻、电容连接成单稳态触发器，实验时应选择灵敏度较高的发光二级管等元器件，延时可通过调节电容、电阻来实现，但一般不要使延时时间过长。整个电路的电源由5V直流稳压电源提供。比较方案一和方案二，方案一所用的元器件更为常用，且方案一的电路更为简单，在焊接操作过程中更易操作。因此，选择方案一。第二章设计原理2.1总体设计思路系统组成及工作原理声控灯主要是依据声控原理来设计的。利用声控电路是为了节约能源。整个电路由电声控电路、延时电路等部分组成。电源由实验提供稳压电压。通过声6控电路使灯泡自动点亮，声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而来实现自动控制，延时电路声