声光控制照明节电开关设计 毕业论文

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1、四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:声光控制照明节电开关设计 _专 业: 应用电子技术 班 级: 应电 08-2 学 号: 0818081 姓 名: 洪 鹃 指导教师: 陈 运 军 二一年九月十日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名洪鹃学号0818081班级应电 082专业应用电子技术设计（或论文）题目声光控制照明节电开关设计指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注陈运军工程师四川信息职业技术学院电子工程系应用电子技术15883518875设计（论文）内容：1.电灯具有光控开关作用，白天光线亮时不会

2、点亮，夜间开关呈守备状态。2.电灯具有声控作用，当有走路的声音或振动时，开关即能自动开启，灯亮一定时间后自动关闭。3.正确选择电路元件与设备，给出元件、设备明细表。4.撰写设计论文，要求准确阐述电路选择依据，反映元件、设备选择等设计过程，字数不少于 4000字。5.要求自制印刷电路板，装出电路实物，基本达到各项指标要求。进度安排：第 5 周：在网上查找相关资料，选择参考方案并确定方案； 第 6 周：在 Mulitisim10.0 里画仿真图，并验证其功能是否能实现；第 78 周：撰写论文第 1 章，查找第 2 章单元电路里所需资料；第 910 周：撰写好第 2 章的论文并检查、理解论文第 1

3、章；第 1112 周：整理论文，初步撰写好论文的初稿； 第 1314 周：检查定稿； 第 15 周：答辩。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：1 余成波.传感器与自动检测技术.北京:高等教育出版社，20042 何希才.传感器技术及应用.北京：空航天大学出版社，20053 赵家贵.传感器电路设计手册.北京:版社， 20024 王俊杰.检测技术与仪表.武汉:武汉理工大学出版社，20025 杨旭东.实用电子电路精选.北京:化学工业出版社，19996 华成英.电子技术.北京:中央广播电视大学出版社，19967 康华光.电子技术基础（第四版）.北京:高等教育出版社出版，2002审批

4、意见教研室负责人：年 月 日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 目录摘 要 .1绪论 .2第 1 章电路方案设计 .31.1 方案选择 .31.2 方案论证 .41.3 整机原理介绍 .4第 2 章 单元电路设计 .62.1 整流电路 .62.1.1 倍压整流电路 .62.1.2 桥式整流电路 .62.2 光控电路设计 .82.2.1 核心元器件 .82.2.2 光控电路的工作原理 .82.3 声控电路设计 .92.3.1 核心元器件介绍 .92.3.2 声控电路工作原理 .102.4 延时电路设计 .102.4.1

5、核心元器件介绍 .102.4.2 延时电路工作原理 .112.5 整机电路工作原理 .12第 3 章电路仿真与调试 .143.1 MULTISIM 软件使用平台及功能 .143.2 介绍 MULITISIM10.0 中画图步骤.14 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) I 3.3 电路仿真 .14第 4 章实物制作与调试 .184.1 印制电路板的制作 .184.2 元器件的安放顺序 .194.3 焊接 .194.3.1 焊接的工艺要求 .194.3.2 焊接的操作 .194.4 实物 .204.5 实物调试 .204.5.1 静态调试 .204.5.2 动态调试 .21总 结 .22

6、致 谢 .23参考文献 .24附录 1整机机电路图.25附录 2 元件明细表.26 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 0 页 共 26 页摘 要在现代科技发展中，人们因生活水平、文化习俗、道德修养的不同，对相同的节能路灯有不同的评价。如在学校、居民小区、厂矿企业等单位的公共场所等地方安装不同的节能路灯，有些长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，从而增大了维修量，浪费了资金。 本课题设计就为围绕这一问题，设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光控节能路灯。其功能达到白天光照好，不管过路者发出多大声音

7、，灯泡都不会被点亮。夜晚和白天光线较暗时，电路的驻极体话筒只要检测到有碎发声响，灯泡就会自动点亮为行人照明，过几十秒后又自动熄灭，节能节点。声光路灯控制器组成、性能，适用范围及工作原理，给出各单元电路原理图，如：整流电路、光控电路、声控电路、延时电路。其节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果非常好。 关键词关键词 电源电路；光控电路；声控电路；延时电路；节能 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 1 页 共 26 页绪论毫无疑问，20 世纪是电子技术飞速发展的世纪。许多行业如医药、交通、科学、商业等都取得很大进步，如果没有电子技术所提供的仪器和设备，这些行业能取

8、得这么大的进步吗？答案是肯定没。没有电子技术，你无法看到自己，在跳动的心脏逼真的三维虚拟图象；没有电子技术，你就无法在星期日的晚上从银行取钱。有电子技术的今天，你愿意去参加一个没有音响放大器，没有大屏幕或灯光效果的流行音乐会吗？电子技术的飞速发展，使电灯的样式、种类以及对灯的控制方式千变万化。随着社会的发展，资源的大量开采，能源的逐渐减少，所以我们要建立起节约能源的意识，电能是我们日常生活中必不可少的，它的节约应首当其冲，而电灯的使用最为普遍，所以设计一种自动控制灯开关的电路是非常必要的，声光控制节电灯开关就是其中的一种。声光控电路已成为人们日常中不可缺少的必须品，它不需要手动开关，当夜晚有人

9、经过时会自动点亮；广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活带来极大的方便。因此，得到了广泛的应用。声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。该电路在设计时应用了仿真软件 Multisim，进行仿真完成功能后，确定它能够使人们在不知不觉感受到方便。公共场所和居民居住区的公共楼道普遍使用机械手动开关，由于各种原因往往出现许多灯泡点亮长明的现象，故使灯泡寿命短、浪费电量，为国家、单位、个人经济造成损失。另外，由于频繁开关或其他人为因素，墙壁开关的损坏率很高，既增大了维修量、浪费了资金，又容易造成事故隐患。因此，设计研制一种电路新颖、安全节电

10、、结构简单、安装方便的声光控制照明节电自动开关显得相当有必要。使公共场所和居民居住区的公共楼道灯在白天时不亮，晚上闻声自亮，待人走后，几十秒后自动关闭，既方便，又节能。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 2 页 共 26 页第 1 章电路方案设计1.1 方案选择方案一：采用模拟电子电路设计，电路由电子开关，整形电路，检波器，声音放大等电路组成。声光控制照明节电开关是一种利用声、光双重控制的无触点开关。原理框图如图 1-1 所示：检音感光放大电子开关二极整形延时整形照明灯控制门图 1-1 声光控制照明节电开关原理框图原理简述：这里介绍的声光控制照明节电开关是：晚上，光线暗时，可用声音

11、触动开关开灯，定时 40 秒左右后，自动熄灭；白天光线充足时，无论多大的声音干扰也不能点亮灯泡。它特别适用于住宅楼、办公楼楼道、走廊、仓库、地下室、厕所等公共场所的照明。电路主要通过芯片 CD4011 实现延时电路、声控电路的功能，但 CD4011 芯片不易购买，且价格昂贵、容易损坏，电路图有些复杂，执行起来电路不是那么容易，CD4011 中主要是四个非门组成，其中的工作原理有些复杂。方案二：采用的还是模拟电子电路。电路主要是由声源、声电转换电路、放大电路、倍压整流电路、信号处理电路、延时电路和电源电路组成。电路原理方框图如图 1-2所示。这里介绍的声光控制照明节电开关，在白天或光线较亮时，节

12、电开关呈关闭状态，灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态。当有人经过该开关附近时，脚步声等把节电开关启动，灯亮，延时 30 秒左右后节电开关自动关闭，即灯灭。而在本电路中并未使用任何芯片，即选用了一些最基本的元器件组成声光控节电开关，价格便宜，主体电路简单，可靠性强，电路执行起来简易，是比较简洁易于理 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 3 页 共 26 页解的一种集声、光、定时于一体的节能自控开关。220V交流电路声音放大低倍整流光敏开关延时电路电子开关MIC图 1-2 方案 2 声光控制照明节电开关原理框图1.2 方案论证声光控制照明节电开关已被人们广泛应用，此开关白天

13、控制灯不亮，晚上有声音自动点亮，延时一段时间自动关断。此设计汇聚了声、光、定时控制于一体，一个既方便又节能，其普遍应用于住宅楼、办公楼楼道、走廊、仓库、地下室、厕所等公共场所的照明开关。不仅方便了人们，还有显著的节能效果。方案一与方案二的原理基本相同，方案二优点：电路用到的元器件都是比较容易购买到的，电路也简单易懂，不需要任何芯片，从而大大节约了成本；电源电路经整流稳压使电路的稳定性比较强，使用驻极体话筒来实现声电转换，传达声音信号的灵敏度高、效益好，方案一缺点：电路中使用 CD4011 来实现声光转换相对复杂，使用电源信号来实现声电转换，传达声音的效果不大明显。综上所述：考虑电路的可靠性强、

14、主体电路结构简单与否、执行机构不同、可靠、价廉、有效益等多方面的原因，比较后方案二更适合我的毕业设计，即实现了我所设计的任务又简而易懂。经过两种方案的比较后，即将方案二作为此次设计的总体方案。1.3 整机原理介绍声源产生的声音信号，经驻极体话筒转换成微弱的电信号，该信号经放大后送处理器进行处理，处理器将幅度、频率相同的一群声音信号转换成一次状态改变的控制信号，该信号经过延时处理电路后达到设计所要求的时间和功能，然后经执行机构直接控制负载，电源电路分别向各部分电路提供相应的工作电源。这里介绍的声光控制节电开关，在白天或光线较亮时，节电开关呈关闭状态，灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状

15、态。当有人经过该开关附近时，只要有声音发出，就能把节电开关启动，即灯亮，延时 30 秒左右节电开关自动关闭，即灯灭。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 4 页 共 26 页在本设计中，主要是由声源、声电转换电路、放大电路、低倍整流电路信号处理电路、延时电路和电源电路组成。其系统框图如图 1-3 所示：220V交流电路声音放大低倍整流光敏开关延时电路电子开关MIC图 1-3 总体声光控开关原理框图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 5 页 共 26 页第 2 章 单元电路设计2.1 整流电路在本次单元电路设计中有两个整流电路，一个是由电容和二极管组成的倍压整流电路，一个是

16、桥式整流电路。两个整流电路在电路中分别起到不同的作用。2.1.1 倍压整流电路由电容和二极管构成的倍压整流电路如图 2-1 所示。二极管最明显的性质就是它的单向导电特性。在这里选用的 D2 和 D3 是整流二极管。C4、D2 和 D3、C5 构成倍压整流电路，把声音信号变成直流控制电压。图 2-1 倍压整流电路工作原理：将声音放大电路放大后的信号通过 C4 耦合，将由 D2、D3 整流经 C5 滤波后传入下级光敏电路中。其中电容 C4 和 C5 的作用有所不同，C4 起到的耦合作用，C5 起到的滤波作用。2.1.2 桥式整流电路工作原理：本电路是有四只二极管 1N4007 组成的全波桥式整流，

17、在这部分电路中，桥式电路是核心部分，故称为桥式整流电路。这部分整流主要是针对电源的整流。220V 交流电通过灯丝，经过 D6-D9 整流，将 220V 的交流电经 D6D9 整流、R1、R2、D5 降压得到 12V-15V 的直流脉动电压，但是这种脉动电压不够理想，通过稳压管 D4 进行稳压，最终获得单向的、平滑的 12V 直流脉动电压供给控制电路，保证C1 上电压不超过 15V。C1 主要起到退藕的作用。此部分电路作用为提供稳定的工作电 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 6 页 共 26 页压。整流电路是利用半导体二极管的单向导电性把交流电变成单向脉动的直流电。电路原理图如图 2

18、-2 所示。图 2-2 桥式整流电路从图中可以得出：全波桥式整流输入波形如图 2-3（a） ，当 U2 在正半周内，D6、D7 因正偏而导通，D8、D9 因反偏而截止，此时的输出波形如图 2-3（b）所示；当U2 在负半周内，D8、D9 因正偏而导通，D6、D7 因反偏而截止，输出波形图如图 2-4（c）所示；在 U2 整个周期内，四只二极管分两组轮流导通或者截止，在负载上得到单一方向的脉动直流电压和电流。最后电路输出的波形如图 2-3（d）所示：图 2-3 全波桥式整流的波形图1.负载上直流电压和电流的计算：单相桥式整流输出电压波形的面积是单相半波整流时的两倍，所以输出的直流平 四川信息职业

19、技术学院毕业设计说明书(论文)第 7 页 共 26 页均电压 U0也是单相半波整流时的两倍，即 U0=0.9U2 =0.9 U2 =0.9 120V=108v （2-1） 输出平均电流 I0： I0=0.9U2/RL = 0.9 120V/102k 1.0mA （2-2）2.二极管的选择： 在单相桥式整流电路中，由于四只二极管两两轮流导电，即每只二极管都只是在半个周期内导通，所以流过每个二极管的平均电流是输出电流平均值的一半，即 IF=I0/20.5mA （2-3）在工程实际中，变压器二次测压降及二极管的导通压降，使变压器二次电压比理论计算值大约大 10%，即： U2=1.1 120=132

20、V （2-4）二极管的最大反向峰值电压： URM=1.414U2169V （2-5）由以上分析可知，单相桥式整流输出电压的直流分量大，纹波小，且每个二极管流过的平均电流也小，因此单相桥式整流的组合电路应用最为广泛。2.2 光控电路设计2.2.1 核心元器件光敏器件包括光敏电阻、光敏二极管及光敏三极管等。光敏器件可以用于可见光或红外光的形式控制报警器、测试仪、自动开关、继电器等多种装置或执行机构。因此光敏器件在自动化技术中起着极其重要的作用。光敏电阻是一种利用内光电效应制成的光电器件。它具有精度高、体积小、性能稳定、价格低等特点，所以被广泛应用 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 8

21、页 共 26 页在自动化技术中作为开关式光电信号传感元件。光敏电阻的符号如图 2-4 所示。图 2-4 光敏电阻2.2.2 光控电路的工作原理工作原理是：当光敏电阻受光照时其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低，即相当于导线。当 MIC 周围没有声音信号时，各部分电路都不工作，灯泡不亮，当 MIC 周围有声音信号时，声音放大电路将工作，通过整流将整流后的电信号经 R7 限流后直接短接，不会经 R6 流入三极管 Q3 中，此时三极管 Q3 将接收不到信号，处于不工作的状态，灯泡同样不会亮。当光敏电阻在黑暗环境里，没有光照时，它的电阻值很高，相当于断路状态。当MIC 周围没有声

22、音信号时，同样各部分电路将不会工作，灯泡不会亮；当 MIC 周围有声音信号时，声音放大电路将工作，此时光敏电阻的阻值很高，不会有信号从其中流过，通过整流将整流后的电信号经 R7 限流后通过 R6 到达三极管 Q3 基极，此时三极管 Q3基极电位较高，处于导通状态。其中电路中 R7、R6 主要是分压限流的作用。图 2-5 光控电路2.3 声控电路设计2.3.1 核心元器件介绍驻极体话筒，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控灯电路中。驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 9 页 共 26 页的塑料膜片，

23、在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。如果施以直流电源电压，即可输出音频信号，实现声电转换。具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点。驻极体话筒属于电容式话筒的一种，结构如图 2-6 所示。图 2-6 驻极体话筒2.3.2 声控电路工作原理图 2-7 声控电路工作原理：当 MIC 获取到声音信号后，将会转化成电信号，经过 C3 耦合

24、出来的信号将由三极管 Q1 放大，而在本电路中为了获得较高的灵敏度，三极管 Q1 的 值选用大于 100，更利于信号放大。而三极管 Q1 要实现这个功能必须满足，基极电压为高电位，集电极为低电位才会导通。图中的 R12 主要是起到分压限流的作用，R9、R8 分别是给三极管 Q1 提供基极偏置和集电极偏置。所以，其中 R12、R9、R8 不宜过小，否则电路容易产生间歇震荡。三极管 Q1 放大后的电信号将从集电极流入下级单元电路。2.4 延时电路设计2.4.1 核心元器件介绍可控硅又叫晶体闸流管，在强电和弱电领域都有极为广泛的应用。其中在弱电领域中应用的可控硅功率比较小，外形像三极管，是电子爱好者

25、常遇到的元件之一。正 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 10 页 共 26 页确测试可控硅是我们必须具备的基本技能。这里介绍如何用万用表来测试单向可控硅。单向可控硅(晶闸管)：单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导通，一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。单向可控硅是由三个 PN 结组成的四层三端半导体器件与具有一个 PN 结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制，与具有两个 PN 结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。可控硅极性的判定：单向可控硅是由三个 PN 结的半导体材料构成，其基本

26、结构、符号及等效电路如图2-8 所示。 图 2-8 单向可控硅基本结构与符号可控硅有三个电极：阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)。从等效电路上看，阳极(A)与控制极(G)之间是两个反极性串联的 PN 结，控制极(G)与阴极(K)之间是一个 PN 结。根据 PN 结的单向导电特性，将指针式万用表选择适当的电阻档，测试极间正反向电阻(相同两极，将表笔交换测出的两个电阻值)，对于正常的可控硅，G、K 之间的正反向电阻相差很大；G、K 分别与 A 之间的正反向电阻相差很小，其阻值都很大。这种测试结果是唯一的，根据这种唯一性就可判定出可控硅的极性。用万用表 R1K 档测量可控硅极间的正反向电阻，选出正

27、反向电阻相差很大的两个极，其中在所测阻值较小的那次测量中，黑表笔所接为控制极(G)，红表笔所接的为阴极(K)，剩下的一极就为阳极(A)。通过判定可控硅的极性同时也可定性判定出可控硅的好坏。如果在测试中任何两极间的正反向电阻都相差很小，其阻值都很大，说明 G、K 之间存在开路故障；如果有 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 11 页 共 26 页两极间的正反向电阻都很小，并且趋近于零，则可控硅内部存在极间短路故障。2.4.2 延时电路工作原理工作原理：当 MIC 有声音信号，光敏电阻没有光照时，将有信号从 Q4 集电极流出，流入 D1 和 C2 组成的充电电路，给 C2 充电。当光敏电

28、阻有光照时，没有信号流入 Q4中，当 MIC 没有声音信号时电路不会工作。其中 D1 与延时电路中的 C2 组成充电电路，R3 为 Q4 提供基极偏置。其起到的主要作用是控制延时电路的电容充放电。C6 为抗干扰电容，用于消除灯泡在发光时的抖动现象。而 R4、C6 和单向可控制 MCR、D6-D9组成延时与交流开关控制来决定灯泡的亮与灭。本设计中延时时间 t 由 C2、R4 的参数决定。其时间 t 的计算：t=R4C2=24010310010-6=24s由于需要的灯泡持续点亮时间并不是很长，大概 30 秒左右，所以考虑用一个电容控制开关的状态即可。当 MIC 周围有声音，无光照时，电子开关打开，

29、C2 导通，即开始充电；电子开关关闭后，C2 开始放电。 图 2-9 延时电路2.5 整机电路工作原理整机电路原理图见附录 1 所示：本电路为声光控制节电开关。白天，当光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。夜晚，当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 12 页 共 26 页断受控于声控部分。电路是否接通，取决于声音信号强度。当声音强度达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，并开始延时，延时时间结束后开关自动关断，等待下一次声音信号触发。电路有四种工作情况：1.无声音无光时灯泡不亮当声光控照明节电开关周围没有声音，光敏电

30、阻无光照时电路处于不工作状态，灯泡将不亮。2.无声音有光时灯泡不亮当声光控照明节电开关周围没有声音，光敏电阻有光照时电路处于不工作状态，灯泡将不亮。3.有声音有光时灯泡不亮当此电路周围没有声音时将不处于不工作状态。只有当此电路周围有声音时，MIC将声音信号接收后经 Q1 放大，再经整流电路 D2、D3 转变为电压信号传入光敏电路中。在光敏电路中光敏电阻 RGM 有光照上时，其阻值变小，相当于导线的作用，对直流控制电压衰减很大，导致 Q3、Q4、和 R3、D1 组成的电子开关处于关闭状态，不会有信号流入下级电路中，从而 C2 中无电荷，使单向可控硅 MCR 处于截止状态，因此灯泡将不亮。4.有声

31、音无光时灯泡亮当此电路周围有声音时，MIC 将声音信号接收后经 Q1 放大，再经整流电路 D2、D3转变为电压信号传入光敏电路中，当无光照射在光敏电阻 RGM 时，RGM 阻值很大，相当于开路状态，对直流控制电压衰减很小。Q3、Q4、和 R3、D1 组成的电子开关导通，使电容 C2 开始充电。由于充满电时间很迅速，C2 充满电荷后通过 R4 把直流触发电压加到 MCR 控制端，MCR 导通，使灯泡点亮。当 C2 中电荷放至零时，MCR 恢复截止状态，此时灯泡熄灭。当灯泡点亮过程中有新的声源出新时，C2 会重新充电后重新放电，即重新计算点亮时间。灯泡点亮时长约为 30 秒左右。如果需要改变灯亮时

32、间长短，只需要更改 C2 或者 R4 的参数即可。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 13 页 共 26 页第 3 章电路仿真与调试3.1 multisim 软件使用平台及功能Multisim 是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics 简称IIT 公司)推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。 工程师们可以使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim 提炼了 SPICE 仿

33、真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过 Multisim 和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 3.2 介绍 Mulitisim10.0 中画图步骤1.用鼠标双击桌面上的“Multisim10.0” ，软件打开；2.根据设计的电路图，从元器件库中逐个调用电路所需的元器件，用鼠标左键单击相应的元器件库符号以打开元器件库，然后查找到所需的元器件，将元器件拖到窗口界面中的相应位置。3.电路连线 用鼠标左键分别单击待连线的

34、两个管脚，即可实现元件之间的连线。另外在连线过程中当需要节点时系统将自动形成节点。此外，连线时会自动生成相应的连线数，连线的颜色也可以改变，只要锁定所要改变颜色的连线上，单击鼠标右键，即弹出快捷菜单，其中的 Delete 命令可删除该连线；Color 命令则是设定该连线的颜色。4.仿真 电路图连接好后，检查无错，按窗口右上方的开关即可开始电路仿真。3.3 电路仿真仿真步骤及截图：1.在 multisim 运行声光控制照明节电开关电路时，J1 闭合表示有声音信号输入， 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 14 页 共 26 页断开则无声音信号输入；J2 闭合表示白天（即有光） ，J2

35、断开表示夜晚（即无光） 。（按下）。2.开始仿真。由于电路要初始化，无论在什么状态下，刚通电时灯泡都会被点亮，发光时间大约在 10S 左右，10S 后灯泡熄灭，仿真效果如图 3-1 所示：图 3-1 电路仿真图3.验证声光控电路正确与否。（1）有声无光 图 3-2 电路仿真图闭合 J1（利用函数信号发生器代替驻极体话筒）和断开 J2（J2 开光代替光敏电阻工作与否） ，声音信号输入，经函数信号发生器转换为电信号，经电容 C3 耦合，三极 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 15 页 共 26 页管放大声音信号，此时灯泡被点亮，通过延时电路延时，大约 30S 钟左右灯泡熄灭。电路仿真效

36、果如图 3-2 所示： （2）无声有光 图 3-3 电路仿真图断开 J1 和闭合 J2，即声光控照明节电开关周围没有声音，光敏电阻有光照时电路处于不工作状态，灯泡将不亮。即电路仿真效果如图 3-3 所示。 （3）无声无光 图 3-4 电路仿真图断开 J1 和 J2，即声光控照明节电开关周围没有声音信号输入，光敏电阻无光照时电路处于不工作状态，灯泡将不亮。仿真效果如图 3-4 所示：（4）有声有光 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 16 页 共 26 页图 3-5 电路仿真图闭合 J1 和 J2，即声音信号经函数发生器转为电信号，经三极管放大信号，此时无光，光敏电阻的阻值非常大，使三

37、极管基极的电压偏低，而 Q3 不能导通进行后一级放大，即不能经延时电路，此时灯泡不亮。仿真结论说明：通过 multisim 软件的仿真证明了：声光控制照明节电开关电路的应用以及功能。只有当光线暗且有声音信号的同时，灯泡才会发亮，也就是当 MIC 接收到声音后转为电信号，经电容耦合，三极管放大信号，经延时电路延时，灯泡被点亮，亮 30 秒钟左右灯泡熄灭。其余情况下灯泡不亮。同时经过仿真也证明了应用积分电路来延时，效果十分的理想。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 17 页 共 26 页第 4 章实物制作与调试4.1 印制电路板的制作印制电路板简称 PCB 板，它是采用互连工艺技术，在

38、覆铜板上，按照规定的设计、加工安装孔、连接导线或焊盘而制成的基础组装部件。根据声光控制照明节电开关的设计原理图，采用电子设计自动化软件中的 Protel 99 SE 进行印制电路板底图图样设计。具体制作步骤如下：1.运用软件 Protel 99 SE 进行印制电路板底图图样设计，并打印在热转印纸上。2.通过热转印法（150）底图转印到覆铜板上。3.清洗防护层，在高温下进行置换反应（FeCl3溶液） 。4.对清洗好的印制电路板，在焊盘上钻孔。5.对制作好的 PCB 板，要进行严格检查，判断印制线间是否有短路、断路、脱落和起层等问题进行检修。印制电路板底图图样如图 4-1图 4-1 印制板电路板底

39、图样图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 18 页 共 26 页4.2 元器件的安放顺序电路板上元器件的安装顺序应该以前道工序不妨碍后道工序为原则，一般是先装低矮的小功率卧式元器件，然后装立式元器件和大功率卧式元器件，再装可变元器件、易损元器件，最后装带散热器的元器件和特殊元器件。印制电路板的装配是整机质量的关键，装配质量的好坏对功放的性能有很大的影响。电路板的装配总是要求是：元器件装插正确，不能有插错，漏插；焊点要光滑、无虚焊漏焊和连焊；在装插元器件时，要执行工艺指导书的规定，遵循元器件的装插原则。满足电路的电器规则，元器件要分部均匀。此电路的安装先后顺序为：电阻、瓷片电容、电解

40、电容、二极管、可控硅、光敏电阻。4.3 焊接4.3.1 焊接的工艺要求1.焊接条件。被焊件端子必须具备可焊性。 被焊金属表面保持清洁。 具有适当的焊接温度 280350 摄氏度。 具有合适的焊接时间（3 秒钟），反复焊接次数不得超过三次，要求一次成形。 2.焊点的基本要求。具有良好的导电性。 焊点上的焊料要适当。 具有良好的机械强度。 焊点光泽、亮度、颜色有一定要求。要求：有特殊的光泽和良好颜色；在光泽和高度及颜色上不应有凹凸不平和明暗等明显的缺陷。 焊点不应有拉尖、缺锡、锡珠等现象。 焊点上不应有污物，要求干净。 焊接要求一次成形。 焊盘不要翘曲、脱落。 3.应避免常见的焊点缺陷如：拉尖、桥

41、连、虚焊、针孔、结晶松散等。 4.3.2 焊接的操作1.为了提高电路的可靠性，首选应对元器件进行检查。2.为了便于焊接，应将要焊接的元器件进行刮脚，焊盘应用砂纸砂光滑以便于焊接。3.插入元器件，将烙铁头放在被焊件的焊盘上，使焊点温度升高（有利于焊接）。如果烙铁头上有锡，则会使烙铁头上温度很快传递到焊接点上。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 19 页 共 26 页4.用焊锡丝接触到焊接处，熔化适量的焊料。焊锡丝应从烙铁头侧面加入，而不是直接加在烙铁头上。 5.从焊锡丝开始熔化数 3 秒后，先移开焊锡丝，再移开电烙铁。 6.焊点冷却后，用斜口钳子将元器件的管脚剪掉，剪去管脚的长度应尽

42、可能的要短。 7.焊接完成后检查看是否有错焊、漏焊、线路的走线下、是否正确。注事事项： 移开烙铁头的时间、方向和速度，决定着焊接点的焊接质量，正确的方法是先慢后快，烙铁头移开沿 45角方向移动，及时清理烙铁头。4.4 实物图 4-2 实物4.5 实物调试由于元器件特性参数的分散性、装配工艺的影响以及其他如元器件缺陷和干扰等各种因素的影响，使得安装完毕的电子电路不能够达到设计要求的性能指标，需要通过调整和试验来发现、纠正、弥补，使其达到预期的功能和技术指标，这就是电子电路的调试。调试的一般步骤是：1.经过初步调试，使电子电路处于正常工作状态。2.调整元器件的参数以及装配工艺分布参数，使电子电路处

43、于最佳工作状态。3.在设计和元器件允许的条件下，改变内部、外部因素（如过压、过流、高温、 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 20 页 共 26 页连续长时间运行等）以检验电子电路的稳定性和可靠性，即所谓的考机。调试的一般原则是先静态调试后动态调试。4.5.1 静态调试所谓静态调试即在电路未加输入信号的直流工作状态下测试，调整其静态工作点和静态技术性能指标。4.5.2 动态调试所谓动态调试即对电子电路输入适当信号的工作状态下测试和调整其动态指标。动态调试是在静态调试的基础上进行的。调试的关键发现电路中存在的问题和异常现象，并采取有效措施进行处理，使电路技术性能指标满足预定要求。这需要

44、具备一定的理论知识和调试经验。调试的方法是在电路的输人端接人适当频率和幅值的信号，并循着信号的流向逐级检测各有关点的波形、参数和性能指标。发现故障现象，应采取不同的方法缩小故障范围，最后设法排除故障。因为电子电路的各项指标互相影响，在调试某一项指标时往往会影响另一项指标。实际情况错综复杂，出现的问题多种多样，处理的方法也是灵活多变的。动态调试时，必须全面考虑各项指标的相互影响，要用示波器监视输出波形，确保在不失真的情况下进行调试。作为“放大”用的电路，要求其输出电压必须如实地反应输入电压的变化，即输出波形不能失真。1.声光控制照明节电开关接上电源，此时由于电路要初始化，无论在什么状态下，刚通电

45、时灯泡都会被点亮，发光时间大约在 10S 左右，10S 后灯泡熄灭。2.用手遮住光敏电阻，使声光控制照明节电开关处于黑暗状态下，它的电阻值很高，一般在 800K左右，等待声音信号的输入，此时在附近发出声音，驻极体话筒接收到声音信号，泡被点亮，经延时电路延时 30S 左右，灯熄灭。等待下一次声音信号的触发。3.挪开遮住光敏电阻的手，使声光控制照明节电开关处于明亮状态下，它的电阻值很低，一般在 50K左右，此时在附近无论发出多大的声音，灯泡都不被点亮。实物的仿真效果已证实了本次课程设计已达到设计的要求。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 21 页 共 26 页总 结在这次毕业设计中，我

46、做的课题是声光控制照明节电开关电路。这是一种声音和光照双控的照明灯，它可以用于楼梯、过道、库房等场合。白天，不管过路者发出多大声音，都不会使灯泡发亮。夜晚，电路的驻机体话筒只要检测到有碎发声响，就会自动点亮为行人照明，过几十秒后又自动熄灭。本次的毕业设计，对我来说具有非常大的挑战，它将我所学到的知识应用到了实践，使我在设计实践中获得了新知。学习了两年的理论知识和实践操作，我不仅仅得到的是课本上的知识，更重要的是我通过自己的独立动手和老师同学的耐心指导，使我学会了分析电路、设计电路的本领以及计算机辅助作图等。在此设计中利用到了三极管的放大 、光敏效应，特别是让我温习了可控硅的知识与应用， 让我进

47、一步巩固和掌握前面所学的基础知识，加深了对模拟电路、数字电路的理解，对元器件的使用更加深刻明了。本次的设计我基本上完成了声控开关安全节电、结构简单、价格便宜、安装方便、使用寿命长的要求。我为我能把所学的知识利用起来服务于我们生活而感到自豪。但设计刚开始时我还不知从何下手，后来经过广泛查阅资料和老师的指点后就明朗了许多。我们无论是生活还是学习都离不开外界的力量，当然也要有自己的努力，老师说：“做得好不好是另外一回事，但是要自己动手去做，认真思考这种过程才是人生中最充实的、最美好的” 。我自知这次的毕业设计有很多的不足，做得比较多效果却不是很好，很多东西平时学得也不透彻，我觉得这次毕业设计从每一个

48、细节都在促进着我。我希望我都能从中收获一些，能把知识真正的变成自己的财富。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 22 页 共 26 页致 谢本设计从拟定题目到完成，历时数月。当指导老师肯定我的设计可以参加答辩的那一刻，我的心情久久不能平静，那是发自内心的高兴。想想自己在设计过程中的酸甜苦辣，真的很满足。在此设计中能得到陈运军老师对本设计的定期检查，针对存在的问题及时指出，并提供修改方法。他循循教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。 还传授了我做人的准则。这些都将使我终生受益。无论是在理论学习阶段，还是在设计的选题、资料查询、开题、研究和撰写总结的每一个环节，无不得到指导老师的细心指导

49、和帮助。正是由于他的耐心指导，我才能顺利的完成整个设计。借此机会我向指导老师陈运军表示衷心的感谢！同时，我要感谢大学三年来所有教过我的老师们和在这次设计过程中花费自己休息时间帮助过我的同学，朋友。正是你们的无私的帮助，我的设计才能顺利完成。最后，在遣词造句上，虽然我对全文做了细致修改，但个别语句语序凌乱、语句僵硬、口语化的问题依然不可避免。书到用时方恨少，事非经过不知难。在老师的指导下，我知道怎么设计电路。通过此次设计，我越发感觉到自己知识的匮乏和视野的狭窄。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。小小拙作，敬请各位老师雅正。再一次感谢我的母校四川信息职业技术学院，是您为我们提供了良好的学习环境和生活

50、环境，才让我顺利的完成自己的大学生活。再次对陈运军老师、所有教过我的老师和帮助过我的同学、朋友们表示衷心的感谢，在这里请接受我诚挚的谢意！ 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 23 页 共 26 页参考文献1 余成波.传感器与自动检测技术.北京:高等教育出版社，20042 何希才.传感器技术及应用.北京:北京航空航天大学出版社，20053 赵家贵.传感器电路设计手册.北京:中国计量出版社，20024 王俊杰.检测技术与仪表.武汉:武汉理工大学出版社，20025 杨旭东.实用电子电路精选.北京:化学工业出版社，19996 马忠梅.单片的 C 语言应用程序设计.北京:北京航空航天大学出版

51、社，20037 康华光.电子技术基础（第四版）.北京:高等教育出版社出版，20028 华成英.电子技术.北京:中央广播电视大学出版社，19969 郑应光.模拟电子线路(一).南京:南京东南大学出版社，200010 于安红.简明电子元器件手册.上海:上海交通大学出版社，200511 孙余凯.模拟集成电路基础与应用.北京:北京电子工业出版社，200612 赵培功.集成电路应用.成都:成都电子科技大学出版社，199713 周亦武.放大电路指南.福建:福建科学出版社，2004 14 蔡坚勇.青少年音频电路制作指南.福建:福建科学技术出版社，1997 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 24

52、页 共 26 页附录 1整机机电路图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 25 页 共 26 页附录 2 元件明细表项目代号代 号名称、型号、规格数量备注更改R1RJ0.12551K5%1R2RT0.12551K10%1R3RT0.12510K10%1R4RT0.5240K10%1R5RT0.125100K10%1R6RT0.12547K10%1R7RT0.125b300K10%1R8RT0.125b47K10%1R9RT0.125b2M10%1R10RT0.125b10K10%1C1CD263V220101C2CD225V100101C3CD210V1F101C4CD263V1F101C5CD263V100nF101C6CD263V30nF101D11N41481D21N41481D31N40011D6-D91N40074D41D5SML47061MCR100-81Q1、Q390141Q490121RGM光敏电阻1MIC驻极体话筒1旧底图总号更改标记数量更改单号签名日期底图总号拟 制洪鹃审 校洪鹃日期签名等级标记第 1 张共 1 张标准化批 准声光控照明节电开关设计 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 26 页 共 26 页