1、<p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1 樓道聲光控制</p><p>　　隨著社會的發(fā)展，國家“十一五”規(guī)劃把節(jié)能和環(huán)保作為兩個主題，而且國家節(jié)能中長期專項規(guī)劃明確提出照明用電占全國用電量的13%，可見照明節(jié)能顯得非常重要。這就要求更加節(jié)能和環(huán)保的聲、光雙控延時開光照明燈的出現(xiàn)，以滿足人們對高質量生活的需求?！　”菊n題研究的

2、內(nèi)容是樓道照明燈控制電路設計。通過對聲光延時控制電路的電路組成、電路原理、單元電路設計、電路調試與選擇以及數(shù)據(jù)與分析等幾方面的研究，實現(xiàn)了聲光延時樓道照明燈在白天不工作，而夜晚收到突發(fā)聲響信號時自動開燈，并延時5s后自動熄滅的控制要求。減小了無效電能的損耗，達到了節(jié)能的效果。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案認證</p><p><b>　　2.1設計目的</b>

3、;</p><p>　　1.了解聲光控照明燈工作原理。</p><p>　　2.能夠利用仿真軟件對所設計的聲光控照明電路進行仿真。3.掌握基本元件的使用。其中寶庫光敏電阻，駐極體話筒，運算放大器，LM358，NE555定時器構成的施密特觸發(fā)器及74LS122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器. </p><p><b>　　2.2方案設計要求</b></p

4、><p>　　本次課程設計的題目是樓道聲光控制燈設計，要求是在夜間（黑罩模擬）有聲音信號時。使燈（用LED發(fā)光管模擬）點亮：無聲時延遲5秒后熄滅，聲音間隔小于5秒則LED持續(xù)點亮，白天有聲無聲均不點亮。</p><p>　　2.3方案的設計與論證</p><p>　　方案論證：利用聲控，光控電路將聲音信號，光信號轉化為電信號，其中的運放LM358將信號放大，用555構成

5、的施密特觸發(fā)器對波形整形，使輸出為方波，用74122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制延時時間，接LED發(fā)光二極管，從而實現(xiàn)整個電路的設計。</p><p>　　2.4聲光控制燈設計所需要的器件</p><p>　　這次課程設計主要用了74122、LM358和NES555三個集成器件，發(fā)光二極管，光敏電阻，駐極體話筒以及一些基本電路元器件。下面介紹一下主要元件：</p><p>　　

6、①LM358內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器， 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工 作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益 模組,音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供的使用運算放大器的場合。 </p><p>　　LM358是2輸入-二運算放大器集成電路，其內(nèi)部電路及管腳排布如下：</p>

7、<p>　　圖2-1 LM358內(nèi)部電路及管腳排布</p><p>　?、?555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結合的中規(guī)模集成器件。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，輸出驅動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電平兼容。 555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸

8、發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。</p><p>　　NE555是一種應用特別廣泛作用很大的的集成電路于小規(guī)模集成電路，在很多電子產(chǎn)品中都有應用。NE555的作用是用內(nèi)部的定時器來構成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖。</p><p>　　NE555內(nèi)部結構、引腳排列及功能表如下列圖所示：</p><p>　　圖2-2 NE555內(nèi)部結構及引腳排列&l

9、t;/p><p>　　表2-1 NE555功能表</p><p>　?、?74122是可重復單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它的功能表見表1-4-1，是直接清“0”端，是觸發(fā)輸入端，其中是低電平信號觸發(fā)端，是高電平信號觸發(fā)端，是輸出端，Rint和Cint是外接定時電阻和定時電容的接入端。</p><p>　　當=0時，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器清零，Q=0。功能表中的符號↑和↓表示觸發(fā)信號的觸發(fā)邊沿，

10、都可以做觸發(fā)輸入端使用，除了做清零端使用外，也可以做觸發(fā)端使用，見功能表的最后二行。功能表中的符號表示單穩(wěn)工作狀態(tài)。</p><p>　　74122是一個TTL 可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器集成電路，它的引腳排布如下： </p><p>　　表2-274122功能表</p><p>　　圖2-3 74122引腳排列圖</p>&

11、lt;p>　　表2-3 其他電路元件</p><p>　?、?發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。</p><p>　　它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能，

12、發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。</p><p>　　圖2-4 發(fā)

13、光二極管</p><p>　?、?駐極體話筒：駐極體話筒具有體積小、結構簡單、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。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設置一個場效應管作為阻抗轉換器，為此駐極體電容式話筒在工作時需要直流工作電壓。駐極體話筒如圖：</p><p>　　圖2-5 駐極體話筒</p><p&g

14、t;　?、薰饷綦娮杵鳎╬hotovaristor）又叫光感電阻，是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器。入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。通常，光敏電阻器都制成薄片結構，以便吸收更多的光能。當它受到光的照射時，半導體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子—空穴對，參與導電，使電路中電流增強。光敏電阻如下圖：</p><p

15、>　　圖2-6 光敏電阻 </p><p>　　第三章 聲光控制燈設計原理</p><p>　　3.1 聲光控制燈的電路原理</p><p>　　① 用LM358接成的聲控放大電路原理圖：</p><p>　　圖3-1 聲控放大電路</p><p>　?、?用LM358接成電壓

16、跟隨器，光控電路原理圖：</p><p>　　圖3-2 光控電路</p><p>　?、?將NE555的6腳和2腳相連作為信號輸入端即可構成施密特觸發(fā)器。施密特觸發(fā)器可對輸入波形進行變換和整形，最重要的特點是能夠把變化緩慢的輸入信號整形成邊沿陡峭的矩形脈沖，它的電壓傳輸特性是一條具有滯回特性的曲線，即觸發(fā)器輸出由低電平變?yōu)楦唠娖胶陀筛唠娖阶優(yōu)榈碗娖剿鶎拈撝惦妷菏遣煌摹Ｆ鋬?nèi)部電路和波

17、形如下圖所示：</p><p>　　圖3-3 555構成的施密特觸發(fā)器</p><p>　?、?用74122為可重復單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，根據(jù)其輸出脈沖寬度實現(xiàn)延時5s。</p><p>　　圖3-4 74LS122構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p>　?、?總的電路的設計是將聲控放大電路、光控電路、555構成的施密特觸發(fā)器和74122構成的單穩(wěn)態(tài)

18、觸發(fā)器組合起來，這樣即可以實現(xiàn)聲控、光控、波形整形和延時的功能。</p><p>　　整體電路原理圖如下圖所示：</p><p>　　圖3-5 聲光控制燈電路原理圖</p><p>　　3.2 電路工作原理及參數(shù)計算</p><p>　　應用LM358集成電路的5腳和6腳作為輸入，7腳作為輸出接成聲控放大電路，2腳和3腳作為輸入，1腳作為

19、輸出接成光控電路。將NE555電路2引腳和6引腳連在一起使其具有施密特觸發(fā)器功能，后一并與接成放大電路的LM358集成塊7引腳相連，NE555電路控制端4引腳與接成放大器電路的LM358集成塊1引腳相連。分別將74122可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的1、2引腳，3、4引腳相連，將1、2引腳與NE555電路輸出端相連，3、4引腳與電源高電平相連，6腳接發(fā)光二極管和電阻。</p><p>　　電路的延時功能體現(xiàn)在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)

20、器的波形整理功能及連接在其11和13引腳的電容與電阻的適當組合上，本次課程設計使用的是低功耗實驗電路所以選擇150K歐及47uF電容串聯(lián)方式，經(jīng)計算其延時時間約為5秒。</p><p>　　當光線充足時，光敏電阻阻值很小，LM358的3腳分壓小，電壓比較器輸出1腳為低電平。NE555電路4引腳為低電平有效，此時不管2腳和6腳輸入為高或低，OUT輸出端直接復位為0。74122的1腳和2腳也為低，其Q端輸出也為低，Q

21、’端為高電平，發(fā)光二極管負端為高，燈不會亮。</p><p>　　當光線不充足時，光敏電阻阻值很大，LM358的3腳分壓大，故電壓比較器反相輸入，輸出為高電平，NE555的直接復位端4腳無效。這時若有聲音信號通過駐極體話筒輸入，通過電容濾波后輸入LM358聲控放大電路，經(jīng)放大后輸入NE555的2腳和6腳，正弦波形被施密特變換為反相矩形波。NE555的2腳和6腳輸入大于的電壓，3腳輸出OUT由低變?yōu)楦撸?4122的

22、1腳和2腳接收到一個上升沿脈沖，輸入到74122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后再次經(jīng)波形變換，Q端產(chǎn)生一個上升沿脈沖。由于LED接入74122的Q’引腳，故其在Q’引腳是一個下降沿脈沖，此時發(fā)光二極管負端為低，燈會亮，亮時延遲時間為脈沖寬度。聲音信號消失，Q端上升沿維持5s后燈會自動熄滅。</p><p>　　74122為可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其主要特點就是可重復觸發(fā)性，它能使計時裝置重新計時，以達到延長燈亮時間的目的。只要是

23、在無光有聲的情況下給聲音信號，燈就會亮。</p><p>　　要使LM358的聲控放大電路的放大倍數(shù)為30～50，</p><p>　　即,可選用=4.7K、=150，此時算得。</p><p>　　，要使LM358的2腳和5腳的電壓為，必須選用兩對阻值一樣的電阻，這里在5引腳選用4.7K，在2引腳選用1K。</p><p>　　要使延時時間

24、為5s，即使=5s，選用150的電阻和47uF的電容，即在11腳和13腳間接入47uF的電容，在13腳和間接入150電阻。</p><p>　　第四章 硬件制作過程和調試</p><p>　　任何電子產(chǎn)品，從幾個零件構成的整流器到成千上萬個零部件組成的計算機系統(tǒng)，都是由基本的電子元件器件和功能構成，按電路工作原理，用一定的工藝方法連接而成。雖然連接方法有多種（例如、繞接、壓接、粘接等）但

25、使用最廣泛的方法是錫焊。</p><p><b>　　4.1 手工焊接</b></p><p>　　1 ．手工焊接的工具</p><p><b>　　電烙鐵 鉻鐵架</b></p><p><b>　　2 ． 錫焊的條件</b></p><p>　　

26、為了提高焊接質量，必須注意掌握錫焊的條件。</p><p>　　( 1 ). 被焊件必須具備可焊性。 </p><p>　　( 2 ). 被焊金屬表面應保持清潔。 </p><p>　　( 3 ).使用合適的助焊劑。 </p><p>　　( 4 ). 具有適當?shù)暮附訙囟取?</p><p>　　( 5 ). 具有合適

27、的焊接時間。 </p><p><b>　　3 焊料與助焊劑</b></p><p>　　凡是用來熔合兩種或兩種以上的金屬面，使之成為一個整體的金屬或合金都叫焊料。這里所說的焊料只針對錫焊所用焊料。</p><p><b>　　常用錫焊材料：</b></p><p>　　( 1 ). 管狀焊錫絲

28、 </p><p>　　( 2 ). 抗氧化焊錫 </p><p>　　( 3 ). 含銀的焊錫 </p><p>　　( 4 ). 焊膏 </p><p>　　4 ．助焊劑的選用。</p><p>　　在焊接過程中，由于金屬在加熱的情況下會產(chǎn)生一薄層氧化膜，這將阻礙焊錫的浸潤，影響焊接點合金的形成，容易出現(xiàn)虛焊、假焊

29、現(xiàn)象。使用助焊劑可改善焊接性能。助焊劑有松香、松香溶液、焊膏焊油等，可根據(jù)不同的焊接對象合理選用。焊膏焊油等具有一定的腐蝕性，不可用于焊接電子元器件和電路板，焊接完畢應將焊接處殘留的焊膏焊油等擦拭干凈。元器件引腳鍍錫時應選用松香作助焊劑。印制電路板上已涂有松香溶液的，元器件焊入時不必再用助焊劑。</p><p>　　5 . 手工焊接的注意事項</p><p>　　手工錫焊接技術是一項基本

30、功，就是在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下，維護和維修也必須使用手工焊接。因此，必須通過學習和實踐操作練習才能熟練掌握。注意事項如下： </p><p>　　( 1) .手握鉻鐵的姿勢掌握正確的操作姿勢，可以保證操作者的身心健康，減輕勞動傷害。為減少焊劑加熱時揮發(fā)出的化學物質對人的危害，減少有害氣體的吸入量，一般情況下，烙鐵到鼻子的距離應該不少于 20cm ，通常以 30cm 為宜。</p><p>

31、　　( 2). 焊錫絲一般有兩種拿法。由于焊錫絲中含有一定比例的鉛，而鉛是對人體有害的一種重金屬，因此操作時應該戴手套或在操作后洗手，避免食入鉛塵。</p><p>　　( 3 ). 電烙鐵使用以后，一定要穩(wěn)妥地插放在烙鐵架上，并注意導線等其他雜物不要碰到烙鐵頭，以免燙傷導線，造成漏電等事故。 </p><p>　　6. 焊點質量及檢查</p><p>　　對焊點

32、的質量要求，應該包括電氣接觸良好、機械結合牢固和美觀三個方面。保證焊點質量最重要的一點，就是必須避免虛焊。</p><p>　　( 1 )．虛焊產(chǎn)生的原因及其危害</p><p>　　虛焊主要是由待焊金屬表面的氧化物和污垢造成的，它使焊點成為有接觸電阻的連接狀態(tài)，導致電路工作不正常，出現(xiàn)連接時好時壞的不穩(wěn)定現(xiàn)象，噪聲增加而沒有規(guī)律性，給電路的調試、使用和維護帶來重大隱患。此外，也有一部分虛

33、焊點在電路開始工作的一段較長時間內(nèi)，保持接觸尚好，因此不容易發(fā)現(xiàn)。但在溫度、濕度和振動等環(huán)境條件的作用下，接觸表面逐步被氧化，接觸慢慢地變得不完全起來。虛焊點的接觸電阻會引起局部發(fā)熱，局部溫度升高又促使不完全接觸的焊點情況進一步惡化，最終甚至使焊點脫落，電路完全不能正常工作。這一過程有時可長達一、二年，其原理可以用“原電池”的概念來解釋：當焊點受潮使水汽滲入間隙后，水分子溶解金屬氧化物和污垢形成電解液，虛焊點兩側的銅和鉛錫焊料相當于原電

34、池的兩個電極，鉛錫焊料失去電子被氧化，銅材獲得電子被還原。在這樣的原電池結構中，虛焊點內(nèi)發(fā)生金屬損耗性腐蝕，局部溫度升高加劇了化學反應，機械振動讓其中的間隙不斷擴大，直到惡性循環(huán)使虛焊點最終形成斷路。</p><p>　　據(jù)統(tǒng)計數(shù)字表明，在電子整機產(chǎn)品的故障中，有將近一半是由于焊接不良引起的。然而，要從一臺有成千上萬個焊點的電子設備里，找出引起故障的虛焊點來，實在不是容易的事。所以，虛焊是電路可靠性的重大隱患，必

35、須嚴格避免。進行手工焊接操作的時候，尤其要加以注意。</p><p>　　一般來說，造成虛焊的主要原因是：焊錫質量差；助焊劑的還原性不良或用量不夠；被焊接處表面未預先清潔好，鍍錫不牢；烙鐵頭的溫度過高或過低，表面有氧化層；焊接時間掌握不好，太長或太短；焊接中焊錫尚未凝固時，焊接元件松動。</p><p>　　( 2 ) ．對焊點的要求 </p><p>　　a. 可

36、靠的電氣連接 </p><p>　　b. 足夠的機械強度 </p><p>　　c. 光潔整齊的外觀 </p><p>　　( 3 )．典型焊點的形成及其外觀</p><p>　　在單面和雙面（多層）印制電路板上，焊點的形成是有區(qū)別的：見圖，在單面板上，焊點僅形成在焊接面的焊盤上方；但在雙面板或多層板上，熔融的焊料不僅浸潤焊盤上方，還由于毛細

37、作用，滲透到金屬化孔內(nèi)，焊點形成的區(qū)域包括焊接面的焊盤上方、金屬化孔內(nèi)和元件面上的部分焊盤，如圖所示。</p><p>　　a. 形狀為近似圓錐而表面稍微凹陷，呈漫坡狀，以焊接導線為中心，對稱成裙形展開。虛焊點的表面往往向外凸出，可以鑒別出來。 </p><p>　　b. 焊點上，焊料的連接面呈凹形自然過渡，焊錫和焊件的交界處平滑，接觸角盡可能小。 </p><p&

38、gt;　　c. 表面平滑，有金屬光澤。 </p><p>　　無裂紋、針孔、夾渣。 </p><p>　　4.2、電路的安裝與調試</p><p>　　在電路板焊接完成后，先用萬用表檢查各接線是否焊接良好，是否有松動和漏焊。把焊接好的電路板接到5V電源上，在接入電源的時候正負極及地線一定要接對，如果擔心線路有錯誤而把電路板燒壞，可以先用萬用表測LM358的2腳、3

39、腳以及5腳、6腳電壓是否為2.5V或用示波器測1腳和7腳的波形。</p><p>　　3、出現(xiàn)的問題及解決方法</p><p>　　接好5V電源后燈一直亮，延時電路沒有起到作用。檢查電路，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管接了122的8腳。仔細焊接后，再次接電源，燈亮了但不符合條件，即通電后有延時但聲控部分不好使，重新檢查下發(fā)現(xiàn)犯了一個很低級的錯誤，原來358的電源和地沒有接號，重新焊接又接到電源上，電路板終

40、于能夠正常工作。</p><p><b>　　第五章 總結與展望</b></p><p>　　回顧此次課程設計，兩周時間里，從理論到實踐，不僅鞏固了以前所學的知識，而且學到了很多書本上學不到的東西。通過課程設計使我懂得了理論與實踐相結合非常重要，光有理論知識是遠遠不夠的，從理論和實踐中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。</

41、p><p>　　以前沒有接觸過焊接，都不知道電烙鐵和吸錫器如何使用，通過課設使用到了作為電子信息專業(yè)的學生以后會用到的工具，對以后有很多幫助。 焊接電路板和安裝調試中難免會遇到很多困難，但不應想到放棄，必須堅持做下去，才能最終得到正確的結果。在設計過程中還發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處 ，應該以積極的心態(tài)去改正。</p><p>　　此外，這次課程設計與我們的日常生活是息息相關的，以前只知道學習書本

42、知識，都不知道我們將來畢業(yè)會從事什么工作。這次課設使我知道我們將來或許可以做出比樓道聲光控制燈更加智能更加靈敏的現(xiàn)代科技產(chǎn)品，我很期待也很興奮，我覺得學好專業(yè)課學好一技之長非常重要。</p><p>　　在這次的學習過程中，讓我了解要多思考、多比較和多嘗試把所學的書本知識應用于實際，培養(yǎng)自己的動手能力。所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。</p><p

43、>　　這次，我們是第二個完成的，雖然沒有第一組快。但是我們的板子很漂亮、布線也很整齊。</p><p>　　希望以后的學習中能有更多的這樣的機會，來培養(yǎng)自己的動手操作能力。</p><p>　　同時，很感謝老師對我們的耐心指導和幫助。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　非常感謝

44、學校領導和老師給我們提供了這次良好的深入學習的機會和寬松的學習環(huán)境。通過這次的課程設計,不但使我們接觸了學習的數(shù)字電路方面的知識,以及專業(yè)領域的一些前沿的知識。非常感謝在本次設計中給予我耐心指導的xx老師,為我們多次的換件,講解原理圖。在我們整個小組成員的不懈努力下,通過不斷的改進,我們終于完成了本次課程設計。正是大家的共同努力,才使我們能夠在整個設計過程中克服了種種困難阻礙,最終順利完成焊接﹑程序調試等。在此,請允許我再次向直接給予我

45、對次指導的老師表示最忠誠的敬意!</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1].《電子技術實驗教程》------高等教育出版 2005年</p><p>　　[2].《電子技術基礎—模擬部分》 --- 康光華 高等教育出版2005</p><p>　　[3].《電子實驗與電子實踐》南壽松