模电课程设计声控灯开关 课题报告.doc

模电课程设计声控灯开关 目录 一 设计的目的和任务…………………………………………………3 二 设计要求……………………………………………………………3 三 总体框图设计………………………………………………………3 四 功能设计……………………………………………………………3 4.1 VCC值的确定…………………………………………………5 4.2 延迟的确定……………………………………………………5 4.3 与非门的高低电平的输入确定……………………………...5 4.4 整流电路的设计……………………………………………...6 4.5 电容滤波电路…………………………………………………7 4.6 晶闸管的工作原理……………………………………………9 五 总原理图…………………………………………………………....10 六 元件清单……………………………………………………………10 七 总结………………………………………………………………….11 八 参考文献…………………………………………………………….11 一 设计的目的和任务 1、巩固加深对模拟电子技术基础的理解，提高综合运用所学知识的能力，培养学生独立分析问题、解决问题的能力。 2、通过查找资料、选方案、设计电路、写报告等环节的训练，熟悉设计过程、步骤。为今后从事电子线路的设计、研制电子产品打下良好的基础。 3、设计模拟和数字电子混合电路，实现特定功能。学习这一技能，积累这方面的经验。 二 设计要求 1、办公楼或居民楼应用的声控开关； 2、白天光线充足时，灯不亮； 3、晚上光线暗，若无人声，灯不亮；若有人声，则亮。 三 总体框图设计 据技术要求，此声控灯开关可由以下几个单元组成： 图1 整体框图 四 功能设计 本设计主要由桥式整流电路、降压滤波电路、声音信号输入电路、光信号输入电路、延时控制电路以及外接电路6部分组成。 图2 声光控制电路图 根据图2 电路，原理如下： 由四个二极管组成的桥式整流电路将输入电路的220V 50Hz交流电压变换成脉动直流。该脉动直流电压一路有R3和R1、C3分压并滤波后得到传感及逻辑控制电路所用的电压VCC；另一路接到晶闸管BT169的阳极。 当BT169的控制级（栅极）为高电平且输入的交流信号Vi=COS(wt+Φ) 处于正半周期时，电流由D2→地→D4→灯流过而将灯点亮。当Vi处于负半周期时，电流由灯→D3→地→D1而将灯点亮。当BT169的控制级为低电平时，晶闸管截止，此时不会产生驱动灯的电流，此时灯是熄灭的。由此可见，灯的亮灭是由晶闸管的控制级电平决定的。因此，关键问题是如何控制其栅极电平的高低。 有光时灯灭；无光无声时灯灭；无光有声时灯亮。参考图2，对光敏电阻RW而言，当有光时，RW 2kΩ，此时HD14011的1脚即第一个与非门的一个输入端为低电平（地），所以3脚为高电平、4脚为低电平，10脚为高电平，11脚为低电平，则此时晶闸管截止，灯泡是灭的。相反，如果无光时，RW 2MΩ，此时HD14011的1脚是高电平，此时第一个与非门的输出取决于2脚的状态，而2脚的状态将由噪声传感器来决定，当没有声音时，2脚为低电平，因此A为高电平，B为低电平，C为高电平，D为低电平，此时晶闸管截止，灯泡灭。当有声音产生时，在麦克风两端产生一个交流信号，经过电容而将2脚置为高电平，此时A为低电平，B为高电平，C为低电平，D为高电平，从而将晶闸管触发导通，灯泡点亮，同时由于B为高电平，可对电容C2充电，这样，当声音消失后，由于C2和R7的存在，使C点维持在低电平直到C2放电结束，在此过程中，灯泡将会一直保持在亮的状态直至此过程结束。 4.1 VCC值的确定 可由R3、R1的分压作用将家用电压经整流后所得电压V0=220x1.414=311V，输入电压的表达式为：Vcc=R1*V0/(R1+R3)，算的VCC=5V。 4.2 延迟的确定 图3 延迟电路部分 由R7、C2组成延迟电路，要求延迟时间为1min，与非门工作高低电平为3.4V，0.3V，延迟T计算公式：T= R7 C2ln(Vt+/Vt-)，算得R7=1.1MΩ，C2=22uf 4.3 与非门的高低电平的输入确定 如果无光时，RW 2 MΩ,与非门有一脚是高电平，此时第一个与非门的输出取决于另脚的状态，此脚的状态将由噪声传感器来决定。 当没有声音时： 灯不亮，要求第一个与非门的一脚为低电平，即使三极管工作在饱和区满足条件且输入的电压为0.3V。此时A为高电平，B为低电平，C为高电平，D为低电平，此时晶闸管截止，灯泡为暗。 由三极管的工作参数得:Ibs=(Vcc-Vce)/R8β=0.2uA Ib=( Vcc-Vce)/R2=1.4uA 在饱和工