1、 課 程 設 計 報 告題 目：聲光控延時開關電路的設計 系 別：電子信息與電氣工程系 專 業：電子信息工程_ _ 班 級： 姓 名：導 師： 成 績：_ 年 月 日 聲光控延時開關控制器設計摘 要介紹一種聲光控節能燈的組成性能，適用范圍及工作原理，并介紹出了電路原理及元件參數選擇。整個電路由聲控電路、延時電路、光控電路、電子開關、電源電路組成。220V供電電壓供電，光敏控電路對外界光亮程度進行檢測，輸出與亮度程度相對的電壓信號。從而實現白天燈泡不亮，晚上遇到聲響時，通過聲控電路使燈泡自動點亮，聲控電路主要將聲音信號轉變為電信號，從而要實現自動控制，延時電路聲音消失后延長一段光照時間。關鍵詞：

2、聲光控制開關；聲光技術；光電效應；聲控電路Optical delay switch controller designABSTRACTThis paper introduces a kind of acoustic electric energy-saving lamps performance, scope of application and working principle, and introduces the circuit principle and component parameter selection. The whole circuit by acoustic cont

3、rol circuit, time delay circuit, electric circuit, electronic switches, power supply circuit. 220 v power supply voltage of power supply, light control circuit to test the degree of external light, the output voltage signal with brightness relatively. So as to realize the day light bulb not bright,

4、evening when you meet the noise automatically by the voice control circuit to make the light bulb light, acoustic control circuit is mainly the voice signal into electrical signal, thus to achieve automatic control, time delay circuit noise disappear after prolonged a period of light. Keywords: soun

5、d and light control switch; Acousto-optic technology; The photoelectric effect. Voice control circuit目 錄目 錄4第一章 實驗目的和任務1第二章 分析與設計12.1設計任務與分析12.2實驗原理22.2.1局部模塊工作原理22.2.2整體電路工作原理2第三章 元件原理33.1光敏電阻33.1.1光敏電阻原理圖43.2駐極體話筒43.3集成模塊CD401143.3.1集成模塊CD4011工作原理43.3.2集成電路CD4011各引腳功能圖53.4可控硅5第四章 實驗步驟64.1電路原理設計步驟6

6、4.2硬件焊接步驟6第五章 電路原理圖及元器件庫設計75.1原理圖設計75.2CD4011原件庫設計75.3元件清單85.4電氣規則檢查（ERC）95.5CD4011封裝庫設計95.6網表生成/載入105.7PCB板圖10第六章 心得體會11參考文獻11致 謝12附 件12第一章 實驗目的和任務1要求電路能夠通過照明燈開關對光線強弱的感應和通過照明燈開關對聲強的感應設置兩級開關，控制照明燈的亮滅。2要求電路能夠實現有光線時滅，無光線時有聲亮，并且照明燈點亮一段后自動關斷。3要求電路如果在照明燈點亮期間又有新的聲源出現，照明燈應重新開啟。4根據上述要求選定設計方案，畫出系統框圖，寫出詳細的設計過

7、程。5學習掌握焊接技術以及電路元件的裝配。熟悉手工焊錫的常用工具的使用及其維護與修理。6.針對原理電路，通過計算參數，選擇合適的元器件，搭建電路，并調試通過。第二章 分析與設計2.1設計任務與分析顧名思義，聲光控延時開關就是用聲音和光來控制開關的“開啟"，若干分鐘后延時開關“自動關閉"。因此，整個電路的功能就是將聲音信號處理后，變為電子開關的開動作。明確了電路的信號流程方向后，即可依據主要元器件將電路劃分為若干個單元，由此可畫出圖所示的方框圖。圖1聲光控開光延時控制器方框圖2.2實驗原理2.2.1局部模塊工作原理聲光控延時開關電路共有四個模塊：整流濾波模塊、光控模塊、聲控模

8、塊、延時模塊和集成模塊CD4011。整流濾波模塊：220V交流電經過整流橋整流、200K電阻降壓和電解電容100uF濾波輸出直流電壓3.55V給集成塊CD4011供電。光控模塊：由光敏電阻3K-5M構成，在光控模塊電路中，光敏電阻和270K電阻串聯形成分壓電路，當有光照時，光敏電阻阻值變小，分壓小；當無光時，光敏電阻阻值大，分壓大。聲控模塊：由駐極體話筒MK1構成，聲音信號經過駐極體話筒轉化為微弱的電信號，由于駐極體話筒內部有放大電路，可以將微弱的電信號放大，使其能夠采集。延時模塊：由47uF電解電容和1M的電阻構成 RC充放電電路，實現延時功能。集成模塊CD4011：CD4011是由4個與非

9、門模塊構成，在本實驗中使用了3個與非門模塊。2.2.2整體電路工作原理為了使聲光控開關在白天開關斷開，即燈不亮，由光敏電阻R5等元件組成光控電路，R5和R6組成串聯分壓電路，夜晚環境無光時，光敏電阻的阻值很大，R5 兩端的電壓高，即為高電平間t=2R4C2，改變R4或C2的值，可改變延時時間，滿足不同目的。D3和D4構成兩級整形電路，將方波信號進行整形。當C2充電到一定電平時，信號經與非門11腳后輸出為高電平，使單向可控硅導通，電子開關閉合；C2充滿電后只向R4放電，當放電到一定電平時，經與非門11腳D3、D4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關斷開，完成一次完整的電子開關由開到關的過程。

10、 二極管VD11VD44將交流220v進行橋式整流，變成脈動直流電，又經R1降壓，C2濾波后即為電路的直流電源，為Mk、CD4011等供電。220V電壓經過整流降壓、濾波模塊輸出電壓3.55V左右使集成模塊正常工作。當有聲音時MK1駐極體話筒將聲音信號轉化為電信號，經過瓷片電容C3使集成模塊CD4011的8、9引腳由低電平變成高電平，從而使10號引腳由高電平瞬間變為低電平，由于聲音信號非常短暫，8、9引腳由剛才的高電平變為低電平，所以10號引腳也會瞬間從低電平變成高電平，在這瞬間變化的過程中，由電流信號經過瓷片電容C5，經過上拉電阻R7使集成模塊5號引腳變為高電平；當無光時，光敏電阻R5阻值變

11、大，在與電阻R6串聯電路中分壓大，集成模塊6號引腳得到高電平，從而使集成模塊4號引腳輸出低電平。由于集成模塊12、13號引腳和4號引腳是由二極管D6連接，當集成模塊4號引腳變為低電平時，集成模塊12、13號引腳由高電平變為低電平，從而使集成模塊11號引腳輸出高電平，控制可控硅D5為高電平，使可控硅導通，燈發光。由于RC充放電電路在集成模塊4號引腳變為低電平時，實現充電；當集成模塊4號引腳變為高電平時，由于電容兩端電壓不能躍變，RC電路放電使集成模塊12、13號引腳持續為低電平導致集成模塊11號引腳持續為高電平，可控硅D5持續導通，實現延時功能。 當有聲有光、無聲有關、無聲無光時都無法使可控硅導

12、通，從而使燈無法發光。第三章 元件原理3.1光敏電阻光敏電阻的工作原理是基于內光電效應。在半導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成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。通常采用涂敷、噴涂、燒結等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體。3.1.1光敏電阻原理圖圖2光敏電阻原理圖3.2駐極體話筒駐極體話筒體積小，結構簡單，電聲性能好，價格低廉，應用非常廣泛。高分子極化膜上生產時就注入了一定的永久電荷(Q)，由于沒有放電回路，這個電荷量是不變的，在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動，因此和背極的距離也跟著變

13、化，也就是鎖極化膜和背極間的電容是隨聲波變化。我們知道電容上電荷的公式是Q=C·U，反之U=Q/C也是成立的。駐極體總的電荷量是不變，當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，反之電容量增加時電容兩極間的電壓就會成反比的降低。最后再通過阻抗非常高的場效應將電容兩端的電壓取出來，同時進行放大，我們就可以得到和聲音對應的電壓了。由于場效應管是有源器件，需要一定的偏置和電流才可以工作在放大狀態，因此，駐極體話筒都要加一個直流偏置才能工作。3.3集成模塊CD4011 3.3.1集成模塊CD4011工作原理管腳功能：1A 數據輸入端2A 數據輸入端3A 數據輸入端

14、4A 數據輸入端1B 數據輸入端2B 數據輸入端3B 數據輸入端4B 數據輸入端VDD 電源正VSS 地1Y 數據輸出端2Y 數據輸出端3Y 數據輸出端4Y 數據輸出端VDD電壓范圍：.5V to 18功耗：雙列普通封裝 700mW小型封裝 500mW工作溫度范圍：CD4011BM -55 - +125 CD4011BC -40 - +85       3.3.2集成電路CD4011各引腳功能圖圖3 CD4011各引腳功能圖3.4可控硅可控硅是P1N1P2N2四層三端結構元件，共有三個PN結，分析原理時，可以把它看作由一個PNP管和一

15、個NPN管所組成，其等效圖解如右圖所示 圖4 可控硅等效圖解圖“一觸即發”。但是，如果陽極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導通。控制極的作用是通過外加正向觸發脈沖使晶閘管導通，卻不能使它關斷。那么，用什么方法才能使導通的晶閘管關斷呢?使導通的晶閘管關斷，可以斷開陽極電源（圖3中的開關S）或使陽極電流小于維持導通的最小值（稱為維持電流）。如果晶閘管陽極陰極之間外加的是交流電壓或脈動直流電壓，那么，在電壓過零時，晶閘管會自行關斷。第四章 實驗步驟4.1電路原理設計步驟1、查閱相關資料對設計說明2、先給出總體方案并對工作原理進行說明3、依次對各部分給出模塊設計功能參數計算、分析計算說明4、列出

16、標準的元件清單5、利用Protel 99 SE繪制原理圖以及PCB板圖6、總體電路的繪制及電路原理說明7、繪制實物圖4.2硬件焊接步驟1分析原理圖，掌握其局部原理以及基本功能2購買元器件3掌握焊接基本功能與方法，正確使用電烙鐵，在焊接過程中不能出現虛焊等問題4利用工具檢測器件是否完好無損，進行篩選5完成焊接，調試控制器。第五章 電路原理圖及元器件庫設計5.1原理圖設計 圖5聲光控延時開光控制器原理圖5.2CD4011原件庫設計圖6 CD40115.3元件清單圖7 元件清單5.4電氣規則檢查（ERC）圖8電氣規則檢查5.5CD4011封裝庫設計圖9 CD4011封裝庫設計5.6網表生成/載入圖1

17、0網表生成/載入5.7PCB板圖圖11 聲光控延時開光PCB板圖第六章 心得體會這次課程設計將我們學到知識應用到實踐，深化了對傳感器設計的認識，是我們從實踐中獲得新知。本次設計還有很多的不足，做得比較辛苦效果也許不好，很多東西平時學得也不透徹，我覺得這次課程設計從每一個細節都在鍛煉著我們。我希望我們都能從中收獲很多，能把知識變成自己的東西。在設計過程中，通過查閱資料，閱讀文獻，我們學到了很多切實有用的分析方法和技巧，這對于我們以后的學習有很大的幫助。這更使我們認識到，學習學的是方法，設計學的是思想。因此，要多總結別人的方法，來形成自己的思想，這樣學到的東西才實實在在。在這次課程設計中我們不僅學

18、會了對于電子專業不可缺少的一種軟件PROTEL 99 SE,而且由于本次實訓還使我們更加了解到想要成功設計出一種可以實現并且實用價值的電路是一件困難的事，在實訓中了解到更多知識和設計電路時所必要的技巧。從課程設計的選題，分析、設計到電路的焊接，再到電路的調試，最終完成課程設計，我們小組每一個人都付出了辛勤的勞動，我們每一個人都積極思考，認真對待，將自己的智慧貢獻出來，最終完成設計。在課程設計過程中，我們出現了很多問題，比如：在設計過程中，面對電路的設計，我們通過信息檢索，選擇了很多設計方案，最終確定了以集成模塊CD4011構成的聲光控演延時開光控制器。在原理圖的設計過程中，我們通過學習Protel 99 se軟件，將原理圖進行設計，繪制，