【正文】 穩(wěn)壓，濾波 整流，降壓 聲音拾取 聲音放大 控制部分 受控部分 延時電路 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 方案三 系統(tǒng)總框圖如圖 所示。整個系統(tǒng)主要由聲控電路、光控電路、放大電路、延時電路四部分組成。聲控部分其實是一個負(fù)反饋放大器，主要是將駐極體話筒接收到的信號進行放大，輸出到電壓比較電路中，通過電壓的變化來決定 LM324輸出的是高還是低電平，最終決定是否能驅(qū)動 NE555 工作。當(dāng)有光時，光敏電阻器阻值很小，電流經(jīng)反向端輸出低電平，有無聲音信號經(jīng)過時， LED燈都不亮，且 NE555 復(fù)位；當(dāng)無光或光線暗時，光敏電阻阻值很大，電流經(jīng)同向端輸出高電平，當(dāng)有聲音信號經(jīng)過時， LED 燈亮， NE555 輸出高電平。 圖 方案三系統(tǒng)總框圖 經(jīng)三種方案的比較，方案一設(shè)計到的核心元件是 AT89S52 單片機，單片機功耗低，編程麻煩， 軟件 調(diào)試復(fù)雜；方案二電路中使用 CD4011 來實現(xiàn)聲光轉(zhuǎn)換相對復(fù)雜，使用電源信 號來實現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換，傳達(dá)聲音效果不明顯。綜上考慮，我決定使用方案三作為本次設(shè)計的總體方案。接通 +12V電壓后，經(jīng)過 LM7809 將電壓穩(wěn)定在 9V左右輸出，電源指示燈 L2 亮起。 NE555 的 ② 腳是一個低電平觸發(fā)腳，此時如果是夜晚光線較暗時，光敏電阻 Rg 組成的光控電路輸出高電平觸發(fā) NE555 工作， LED 亮起， NE555 的 ⑥、⑦ 腳控制延長時間 2 秒后， LED 燈自動熄滅，如果是白天光線較強時，由于 Rg 阻值較小，輸出低電平觸發(fā) NE555 的 ④ 腳復(fù)位， NE555 不工作 LED 不亮。本級電路采用的是由駐極體話筒接收到的信號首先進入此由一個 NPN 三極管和幾個電阻電容構(gòu)成的三極管共射極放大電路，該電路是由直流電源 UCC 通過 R R R R5 使三極管獲得合適的偏置，為三極管的放大作用提供必要的條件， R R3 稱為基極偏置電阻， R5 為發(fā)射極電阻， R4 為集電極負(fù)載電阻，利用 R4 的降壓作 用，將三極管集電極電流的變化轉(zhuǎn)換成集電極電壓的變化，從而實現(xiàn)信號的電壓放大。 圖 三極管放大電路 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 帶阻濾波電路 帶阻濾波電路如圖 所示。電容的作用通常是阻 止直流信號通過，而允許交流信號通過，或者是減小低頻信號的通過能力，增加高頻信號的通過能力。再輸送到下一級。輸入電壓通過電阻 R11 作用于集成運放的反相輸入端，反饋電阻跨接在集成運放的輸出端和反相輸入端之間，引入的是電壓并聯(lián)負(fù)反饋。 上一級接 收到的信號進入此電路后進行單電源放大，主要由 LM324 起作用，反饋電阻是變阻器 Rp1和 R14 串聯(lián)連接到 LM324 的反向輸入端⑥腳中，⑤腳連接了電阻 R12 和R13，該電路主要是一個負(fù)反饋放大電路，擴展通頻帶、減小失真，使輸出的信號更加穩(wěn)定。 A=（ R14+Rp1）／ R11=（ 14K+5K）／ 1K=15 （式 ） 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 圖 單電源放大電路 檢波和電壓比較電路 檢波和電壓比較電路 如圖 所示。該集成件的具體介紹見下章 。 圖 檢波和電壓比較電路 此電路中主要由上一級接收的信號通過兩個 4007 二極管對信號進行檢波，然后進入一個由運放 LM324 比較器和電阻 R1 RP2 構(gòu)成的電壓比較觸發(fā)電路， LM324 的⑨腳是一個基準(zhǔn)電壓，該電壓作為一個門 限電壓，平時此處的電壓約為189。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 光控電路 光控電路如圖 。 UCC，白天光照較好的時候，電阻 Rg 的阻值很小，所以（ 12）腳 處的電壓很低，低于基準(zhǔn)電壓（比較器的（ 13）腳），比較器輸出低電平，因為 NE555 芯片的④腳其實是一個使能端，低電平進入④腳后會復(fù)位， NE555 芯片不工作，光控電路輸出的信號被封鎖，此時無論有無聲音都不會導(dǎo)通 LED 燈不會亮。 圖 光控電路 延時電路 延時電路如圖 所示。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 圖 延時電路 電源電路 電源電路如圖 所示。電容用來實現(xiàn)頻率補償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩和抑制電路引入的高頻干擾。這里的 4007 二極管是一個保護二極管，當(dāng)輸入端短路時，給電解電容一個放電回路，防止電解電 容兩端電壓作用于調(diào)整管 7809 的 be結(jié)擊穿而損壞。與 L2 串聯(lián)的 R22 電阻是一個限流電阻，可以有效保護發(fā)光二極管，防止電流過大時二極管擊穿。駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒及聲控等電路中。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個場效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話筒在工作時需要直流工作電壓，其工作電壓通常在 ～ 12V。根據(jù)電荷的公式 Q=C?U，駐極體總的電荷量不變，當(dāng)極板在聲波壓力下后退時，電容量減小，電容兩極間的電壓就會成反比的升高。由于場效應(yīng)管是有源器件，需要一定的偏置和電流才可以工作在放大狀態(tài)，因此，駐極體話筒都要加一個直流偏置才能工作。光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電 壓，其中便有電流通過，受浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 到一定波長的光線照射時，電流就會隨光強的增大而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。 NE555 是屬于 555 系列的計時 IC 的其中的一種型號， 555 系列 IC 的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而 555 是一個用途很廣且相當(dāng) 普遍的計時芯片，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久 ； 操作電源范圍極大，可與 TTL， CMOS 等邏輯電路配合，也就是它的 輸出電平及輸入觸發(fā)電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配；其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負(fù)載； 它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。 圖 NE555定時器 NE555 引腳位 的 介紹 ： Pin 1 (接地 ) 地線 (或共同接地 ) ，通常被連接到電路共浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 同接地。觸發(fā)信號上緣電壓須大于 2/3 VCC，下緣須低于 1/3 VCC 。周期的結(jié)束輸出回到 O 伏左右的低電位。 Pin 4 (重置 ) 一個低邏輯電位送至這個腳位時會重置定時器和使輸出回到一個低電位。 Pin 5 (控制 ) 這個接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。 Pin 6 (重置鎖定 ) Pin 6 重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。 Pin 7 (放電 ) 這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為 ON時為 LOW，對地為低阻抗，當(dāng)輸出為 OFF 時 為 HIGH，對地為高阻抗。供應(yīng)電壓的范圍是 + 伏特 (最小值 )至 +16 伏特 (最大值 )。 圖 NE555功能圖 本 次聲光控照明燈 設(shè)計中的應(yīng)用（ 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 ） 介紹 ： 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 的原理和波形圖 如圖 。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時時間就是輸出脈沖的寬度 Tw（見式 ）。 LM324 系列由四個獨立的，高增益，內(nèi)部頻率補償運算放大器，其中專為從單電源供電的電壓范圍經(jīng)營。它有 5個引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個信號輸入端，“ V+”、“ V”為正、負(fù)電源端，“ Vo”為輸出端。 圖 LM324的引腳排列 三端穩(wěn)壓器管 直流穩(wěn)壓芯片用 LM78/LM79系列三端穩(wěn)壓 IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。 因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。這兩種封裝的圖形及引腳序號、引腳功能如圖 所示。從圖中可以看出，不論 78 系列、還是 79系列，②腳均為輸出端。對于 79 負(fù)壓系列，輸入為最低電位，自然是③腳 ，而地端為最高電位，為①腳，輸出為中間電位，為②腳。用萬用表判斷三端穩(wěn)壓器的方法與三極管的判斷方法相同，三端穩(wěn)壓器類似于大功率三極管。 電路圖的確定 本設(shè)計電路主要由 LM32 NE55 LM780駐極體話筒、光敏電阻、二極管 400414 NPN 三極管和若干個電阻與電容組成的電路。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 PCB板制作流程 。 PCB。放置元器件完成后，最后進行 DRC 檢查，以排除各個元器件在布線時的引腳或引線交叉錯誤，當(dāng)所有的錯誤排除后，一個完整的 PCB 設(shè)計過程完成。 3．利用專門的復(fù)寫紙張將設(shè)計完成的 PCB 圖通過噴墨打印機打印輸出，然后將印有電路圖的一面與銅板相對壓緊，最后放到熱交換器上進行熱印，通過在高溫下將復(fù)寫紙上的電路圖墨跡粘到銅板上。 4．制板。放入腐蝕液中等待 20 分鐘左右，等銅板上除墨跡以外的地方全部被腐蝕之后，將銅板取去，然后將清水將溶液沖洗掉。依據(jù) 電子元件管腳的粗細(xì)選擇不同的鉆針，在使用鉆機鉆孔時，線路板一定要按穩(wěn)，鉆機速度不能開的過慢也不能過快否則很容易打偏，鉆孔完成后，在 PCB板表面涂上一層松香水以防止被空氣氧化。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 4 硬件電路安裝與調(diào)試 根據(jù)電路圖將元器件安裝在相應(yīng)的地方，對焊點的質(zhì)量要求包括電氣接觸良好、機械結(jié)合牢固和美觀三個方面。焊接時利用烙鐵頭的對元件引線和焊盤預(yù)熱，烙鐵頭與焊盤的平面最好成 45176。被焊金屬未經(jīng)預(yù)熱，而將焊錫直接加在烙鐵頭上，使焊錫直接滴在焊接部位，這種焊接方法常常會導(dǎo)致虛焊。被焊件必須具備可焊性，被焊金屬表面應(yīng)保持清潔，要使用合適的助焊劑，并且具有適當(dāng)?shù)暮附訙囟?，還要保持合適的焊接時間。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。主要包括錯線、開路、短路。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯誤，并重點檢查系統(tǒng)總線是否存在相互之間短路或與其它信號 線路短路。其次要 排除元器件失效 ， 造成這類錯誤的原因有兩個：一個是元器件買來時就已壞了；另一個是由于安裝錯誤，造成器件燒壞。在保證安裝無誤后，用替 換方法排除錯誤。加電后檢查各插件上引腳的電位 。這些工具是單片機開發(fā)的最基本工具。如果長時間亮起不滅關(guān)閉電源，調(diào)試電路，直到 LED 燈亮 2秒后熄滅，在調(diào)試過程中，一開始狀態(tài)不是很穩(wěn)定，通過對 Rp4 變阻器的調(diào)節(jié)達(dá)到波形穩(wěn)定的狀態(tài)。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 18 在本次調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)光敏電阻我在焊接時是直接貼著焊板焊接的，這樣對調(diào)試時極其麻煩且光敏電阻對光的靈敏感度會大大降低，所以我將光敏電阻拔起重焊，盡可能撐高點。把兩端換過來后，紅燈亮起，電路正常。在整個設(shè)計過程中，本著節(jié)約的精神，我用的 都是簡 單廉價的元器件，降低了系統(tǒng)成本。 從 學(xué)習(xí)的理論知識和實踐操作 上 我不僅僅得到的是課本上的東西，更重要的是我通過自己的獨立動手 學(xué)會了分析 、設(shè)計電路。在此設(shè)計中利用到了放 大、光敏、延時的知識，讓我進一步鞏固和掌握所學(xué)的基礎(chǔ)知識，加深 了 我 對模擬 、數(shù)字電路的理解。我自知這次的設(shè)計有很多的不足，很多東西平時學(xué)得也不透徹， 我希望能從中收獲良多的知識， 把知識真正變成自己的東 西。在中國這個高速發(fā)展的國家，只有不斷更新自己，不斷的吸取知識的精華，才能在這現(xiàn)實而又充滿排擠的社會上生存下來！在這次的設(shè)計中，我發(fā)覺自己還很弱，還得不斷的充電，以使自己的能力再有所提高。在這充滿陽光味道的季節(jié)里，我的心情卻充滿著失落。設(shè)計確實很辛苦，但苦中有樂，隨著論文的終結(jié)，意味著我生命中最純美的學(xué)生時代即將結(jié)束。我所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識，更重要的是在閱讀、實踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達(dá)能力和廣闊視野。 從開學(xué)初的資料查找，論題選擇，到中間的思忖和寫作，再到最后的修改與潤色，這篇拙文也成 形 ，只怪自己知識積淀得還不夠深厚，但還是有很多人需要感謝，我真的心存 感激。因為你們課堂上的指導(dǎo)和課外的交流，我才可以學(xué)習(xí)到很多知識和做人的道理，為論文的寫作做準(zhǔn)備，為今后的人生做準(zhǔn)備。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 21 參考文獻(xiàn) [1] 劉君華 .傳感器技術(shù)及應(yīng)用實例 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,. 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