硬件课程设计--自动节能开关的设计与实现

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1、 电 子 信 息 工 程 学 院电 子 信 息 工 程 学 院 电子技术综合实验室电子技术综合实验室 课程设计报告课程设计报告 题题 目：目： 自动节能开关的设计与实现 指导教师：指导教师： 年年 级：级： 09 级 专专 业：业： 电子 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 年年 月月 日日 课 程 设 计 报 告 书课 程 设 计 报 告 书 1、功能与技术指标： 实现一个由声音和环境亮度共同控制的开关， 其功能是在白天， 电路总是关断。 在黑暗条件下， 电路处于等待工作状态， 当有声音出现时 （或有人经过） ， 可控硅导通， 驱动灯泡发光，并开始进入延时状态，一段时间后可控硅自动关断，灯

2、泡熄灭。 2、原理框图： 感应电路对信号进行采集后将信号传至控制与延时电路，进而控制可控硅通断， 实现课题所要求的功能与指标。 220v 控制电路 延时电路 信号采集 检音 放大 光 敏 电 路 控制门 延 时 电 路 电 子 开 关 课 程 设 计 报 告 书课 程 设 计 报 告 书 3、电路图 课 程 设 计 报 告 书课 程 设 计 报 告 书 4、安装调试 （1） 、首先按照电路图将元器件在面包板上搭建电路，对原理图的可行性进行检验， 此时电压由稳压源提供，用发光二极管代替灯泡作为测试的物理量； （2） 、在面包板上测试成功，发光二极管能按照理论预期进行工作，此时证明电路图 正确、可

3、行，随之在用电烙铁在万能板上进行焊接，焊接过程中不停的检测有没有漏 焊、虚焊； （3） 、焊接完成后，检测灯泡能否正常工作，此时发现灯泡没有按预期工作，而且整 流二极管有烧掉的迹象，经检测，发现忽略的万能板的连线以至于造成整流桥的短路； （4）换上新的整流二极管，重新焊接完成并对万能板的连线进行的一点改变后，重新 测量灯泡能否正常工作，此时发现一切正常，灯泡能在预期中工作并能达到要求的时 间范围； （5） 、此时，将灯泡与万能板连线封装好并将灯座固定在万能板上，随后将完成作品 交由老师检验，检测合格后上交。 元件清单 序号 名 称 型号规格 位号 数量 1 CMOS 与非门 CD4011 4

4、2 单向可控硅 100-6 1 3 三级管 9013 Q 1 4 整流二级管 IN4001 VD1-VD5 5 5 驻极体 542dB MIC 1 6 光敏电阻 625A RG 1 7 电阻器 10K R6 1 8 电阻器 120K R1 1 9 电阻器 47K R2 2 10 电阻器 47K R3 1 11 电阻器 2.2M R4 1 12 电阻器 23K R5 1 13 电阻器 10K R6 1 14 电阻器 470K R7 1 15 瓷片电容 104 C1 1 16 电解电容 10uF/10v C2、C3 2 课 程 设 计 报 告 书课 程 设 计 报 告 书 5、设计方案与方案比较

5、此电路设计原理结构模块比较清晰，其中电源、声控、光控部分基本相同，只有在 延时部分可以用不同方案实现，现有如下两种方案： 方案一：采用 555 定时器 优点：555 定时器能实现精确的延时时间，延时时间比较稳定； 缺点：设计线路复杂，成本较高。 方案二：采用 RC 延时电路 优点：设计简单，成本较低，使用方便； 缺点：延时时间不稳定。 考虑到此次设计要求中要求延时时间为 12 分钟，要求不是很精确，再考虑经济成 本，此次设计优先选择方案二。 课 程 设 计 报 告 书课 程 设 计 报 告 书 6、单元电路设计与参数计算 （1 1）电源部分）电源部分 D1 到 D4 整流部分，将市电 220v

6、 整流为 12v 的直流电。电容 C1 的功能只是为了改善 电源的性能，减小电源的内阻，尤其在电池使用较久、电压下降时，C1 可以使声控放 大电路继续发挥较好的作用。 （2 2）声控电路）声控电路 由麦克风BM、三极管9013、电容C1 及电阻R2R4 、R5 等组成,其中BM 为声检测 元件。当环境声音信号很弱时,三极管9013 处于饱和状态, 集电极为低电平,11 脚亦为 低电平,晶闸管T 阻断。 当环境声音信号达到一定强度时,通过BM 拾音输出经C1 耦合 到9013 的基极,使集电极亦即IC(2) 脚电位随着声强而高低变化,当(2) 脚处于高电平 时,由于(1) 脚早已处于高电平而满足了与非门反转条件, (3) 脚跳变为低电平。 （3）4011 内部几个与非门电路的工作过程 由四二输入与非门IC(CD4011) 及R6 、R7 等组成。当白天或光线很亮时,与非门IC(a) 的(1) 脚为低电平, (3) 脚输出为高电平,经过IC(b) 、 IC(c) 、 IC(d) 的电平转换,IC(d) 的 (11) 脚