【正文】 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。本設(shè)計基于節(jié)能性要求，利用所學(xué)電子技術(shù)基礎(chǔ)的相關(guān)知識，為照明燈設(shè)計了一款自動控制電路，該電路能夠?qū)崿F(xiàn)聲光雙控功能，可廣泛應(yīng)用于道路，樓梯等不需要連續(xù)長時間照明的場所的照明設(shè)施的控制，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的目的。第二節(jié) 技術(shù)要求一、要求電路能夠通過照明燈開關(guān)對光線強(qiáng)弱的感應(yīng)，控制照明燈第一級開關(guān)。三、要求電路能夠?qū)崿F(xiàn)照明燈點(diǎn)亮?xí)r間t后自動關(guān)斷，并且可以手動調(diào)節(jié)。二、熟練掌握555定時器的幾種工作模式及其應(yīng)用。四、學(xué)會利用Protel軟件來繪制電路原理圖及PCB板圖。第二章 電路方案的選擇第一節(jié) 解讀技術(shù)要求一、要求電路能夠通過照明燈開關(guān)對光線強(qiáng)弱的感應(yīng)，控制照明燈第一級開關(guān)。在電路中，光電傳感器根據(jù)光線強(qiáng)弱的變化而變化，從而使電路參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化。因此，光控電路可使用555定時器來實(shí)現(xiàn)對電壓變化的轉(zhuǎn)換。 該要求主要針對聲控電路，要使電路能夠?qū)崿F(xiàn)對聲強(qiáng)的感應(yīng)，則應(yīng)使用對聲音信號敏感的電子器件，如小型駐極電容話筒、壓電陶瓷片等聲電傳感器。又因為聲音信號是連續(xù)振蕩的不確定信號，為了便于處理，先將信號波形進(jìn)行整形，這可以由模擬遲滯比較器來實(shí)現(xiàn)。另外，由光控電路的輸出控制此555定時器的復(fù)位端，來決定聲控電路的開啟與關(guān)閉。三、要求電路能夠?qū)崿F(xiàn)照明燈點(diǎn)亮?xí)r間t后自動關(guān)斷，并且可以手動調(diào)節(jié)。對時間t的手動調(diào)節(jié)可利用電位器來實(shí)現(xiàn)。一、電源電路 電源電路主要為控制電路提供工作電壓，本設(shè)計采用傳統(tǒng)的電源電路設(shè)計方法，即降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓，使電路輸出12V直流電壓供給控制電路。該電路可以對聲控延時電路進(jìn)行控制，在白天光線較強(qiáng)時，光控電路輸出低電平將聲控電路封鎖；在晚上光線較弱時，光控電路輸出高電平，則聲控功能打開。三、聲控延時電路 該電路主要在光線較弱時起作用。在白天，該電路在光控電路的控制作用下，處于關(guān)閉狀態(tài)，對任何聲音信號都不響應(yīng)；在晚上，光控電路將該電路的功能打開，使得該電路能根據(jù)外界聲音信號作出相應(yīng)的響應(yīng)。四、晶閘管開關(guān)電路 該電路受聲控電路555定時器輸出端的控制。第三章 電源電路設(shè)計 本設(shè)計的電源電路部分為控制電路部分提供12V直流電壓。第一節(jié) 電源電路原理圖 本設(shè)計的電源電路原理圖如圖31所示，電路包含降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四部分。第二節(jié) 電路元件的選擇及型號的確定式中，V2=12V，則電容兩端電壓Vc≈，符合三端穩(wěn)壓器7812的輸入電壓要求。正常輸出直流電壓（V）輸出電壓變化范圍（V）輸入電壓允許范圍（V）輸出電流（A）電壓調(diào)整率最小最大~~10mV/V由表可知，要使三端穩(wěn)壓器輸出12V的直流電壓，則經(jīng)整流濾波后，~（因為一般輸入電壓要比輸出電壓大3～5V ，才能保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)）。橋式整流電路中的二極管選用最大反向工作電壓為400V，額定工作電流為1A的硅整流二極管1N4004。由于三端集成穩(wěn)壓器的輸入阻抗很高，相當(dāng)于開路，則Vc≈√2V2 （31）~630V，~10 000μF，因此，濾波電容C11可以采用鋁電解電容CD1125V?？捎锚?dú)石電容。電容C22的選擇：由于電解電容電解電容C1C12取得比較大，只能濾除低頻波動。二、電源電路圖根據(jù)以上內(nèi)容，下面給出完整的電源電路圖，如圖32所示。第一節(jié) 電路原理圖及各部分電路的功能分析 通過對技術(shù)要求的解讀可知，該電路可由光敏電阻和普通電阻組成的分壓電路及一片555定時器來實(shí)現(xiàn)，其原理電路圖如圖41所示。原理圖41中的的電阻R1~R3均為保護(hù)電阻。R3為限流電阻，防止在光線較強(qiáng)時，RL阻值大大下降，造成電路電流過大而燒毀555定時器。在光線較強(qiáng)時，光敏電阻呈低阻狀態(tài)，使得R3 R2+RP1，則電源通過RL、RR3向電容快速充電，使電容電壓VC迅速升高到2/3 VCC，555（1）輸出低電平將聲控延時電路封鎖。當(dāng)外界光線較暗時，光敏電阻呈高阻狀態(tài)，使得RLR2+RP1，電容C4通過RRRP1回路放電，其兩端電壓VC下降，當(dāng)下降到低于1/3VCC時，555（1）輸出高電平，聲控延時電路開啟。因此，555（1）工作在施密特觸發(fā)器模式。經(jīng)查資料，MG4514型光敏電阻滿足要求，其最大亮阻（10KΩ）與最小暗阻（10MΩ）相差1000倍，反應(yīng)時間小于20ms。 在光線較強(qiáng)時，RL1=10 KΩ，此時應(yīng)有，555（1）的2腳和6腳的電壓大于2/3VCC,假設(shè)就等于2/3VCC，并將電位器的取值定為100 KΩ，則有VCC(R2+RP1)/[（RL1+R1）+(R2+RP1)]= 2/3VCC （41）當(dāng)RP1=100 KΩ時，有2R1R2=80（KΩ） （42）若取R2=51KΩ，則R1=15KΩ。取R3=10KΩ。電阻與電源電路中一樣，電容C4用鋁電解電容，耐壓值為16V就能滿足要求，即可采用CD1116V型；為使電路的充放電時間常數(shù)盡量小，則電容的C4容值要取得小一些，可取為100μF。二、光控電路圖根據(jù)以上所確定的電路元件參數(shù)及型號，下面給出該電路的完整線路圖，如圖42所示。第一節(jié) 電路結(jié)構(gòu)及功能分析 由對技術(shù)要求的解讀可知，該電路由四部分構(gòu)成，分別為：音頻信號采集放大電路、模擬比較器電路、工作于單穩(wěn)模式的555定時電路及晶閘管開關(guān)電路。圖51 聲控延時電路原理圖一、電路結(jié)構(gòu)圖中聲電傳感器件為壓電陶瓷片JT；晶體管VTVT2及其偏置電路組成兩級音頻放大電路；電阻R7~R10及集成運(yùn)放U1組成模擬比較電路，經(jīng)放大后的聲音信號，從模擬比較器的反相輸入端輸入；為了提高電路對聲音信號的敏感性，在555（2）的觸發(fā)輸入端（2腳）加上由CR12組成的微分電路；定時器555（2）工作于單穩(wěn)態(tài)模式，電源對電容C9的充電過程實(shí)現(xiàn)照明燈點(diǎn)亮?xí)r間的延遲；555（2）的輸出控制晶閘管SCR，晶閘管SCR與電燈EL串聯(lián)，從而能夠通過控制晶閘管的導(dǎo)通和截止來控制電燈EL的亮滅。當(dāng)外界光線較強(qiáng)時，555（1）始終輸出低電平，致使555（2）的總是處于復(fù)位狀態(tài)，即輸出始終為低電平，晶閘管SCR處于截止?fàn)顟B(tài)，燈EL不亮。比較器的基準(zhǔn)電壓由R8 、R9組成的分壓電路提供基準(zhǔn)電壓為VREF=VCCR9/（R9+R8） （51）當(dāng)外界有聲音信號時，有VI VREF，比較器輸出低電平脈沖，經(jīng)CR12組成的微分電路后，變?yōu)榈碗娖秸}沖，使555（2）觸發(fā)翻轉(zhuǎn)為高電平，即進(jìn)入暫態(tài)。由于555（2）工作在單穩(wěn)態(tài)模式，經(jīng)時間t后，555（2）回到穩(wěn)態(tài)，該時間可用下式來計算 t≈（R11+RP2）C9 （52）即燈EL點(diǎn)亮?xí)r間t后自動熄滅。第二節(jié) 元器件參數(shù)的計算及型號選擇一、計算元