楼道自动感应灯原理研究与设计 毕业论文.doc

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1、-1- 毕业论文（设计） 题 目： 声控灯毕业论文 姓 名： 专 业： 应用电子技术 指导教师： 完成时间： 2012 年 05 月 30 日 -2- 楼道自动感应灯原理研究与设计楼道自动感应灯原理研究与设计 摘 要 民用住宅楼梯照明的控制，一要节约用电、控制自动化，二要方便住户对楼梯照明 用电的管理，三要投资少。根据这三个原则，提出一种新的自动控制声光双控电路，很 有推广应用价值。在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道， 长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素， 墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金，随着经济的发展全球的资源日

2、益 紧缺，节约资源显的越来越重要，而电能的节约更是其中最重要的一方面，所以可以设 计一种节约电能的照明灯，声光双控灯就是其中一种。 我花了三周时间设计了一种声光双控电路，在本设计中介绍了多种声光控路灯控制 器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果 十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。白天光照好，不管 过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发 声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节电。 关键字关键字：声控电路；光控电路；延时电路；声音传感器；节能。 -3- AbstractAbstr

3、act T The civil housing staircase illumination control, one must use electricity frugal, the control automation, two must facilitate the inhabitant to the staircase lighting electricity management, three must invest few.According to these three principles, proposed one kind of new automatic control

4、acousto-optics double controls the electric circuit, has the promotion application value very much.In units and so on school, institution, factory and mining enterprise public places as well as the inhabited area public corridor, the large oil lamp lit day and night before Buddha status phenomenon i

5、s extremely common, this has created the energy enormous waste.Moreover, because the frequent switch or the human factor, the wall switch damage rate was very high, increases the service quantity, has wasted the fund to develop the global resources along with the economy to be day by day scarce, sav

6、es the resources to reveal more and more importantly, on the one hand but the electrical energy saved is most important, therefore might design one kind to save the electrical energy flare, the acousto-optics double controlled the lamp is one kind. I spent three weeks time to design one kind of acou

7、sto-optics double to control the electric circuit, introduced in this design many kinds of acousto-optics controlled the street light controller the composition, the performance, the applicable scope and the principle of work, gave various electric circuits schematic diagram and the part parameter c

8、hoice, the electricity saving effect are extremely obvious, simultaneously also greatly reduced the service quantity, saved the fund, the use effect has been good.The daylight is good, no matter passing by on the road makes the big sound, all cannot be the light bulb shines.Night the light is dark,

9、so long as the electric circuit acoustic pickup examines has sends the sound garrulously, can shine automatically for the pedestrian illuminates, after several minutes has also been automatic extinguishes, energy conservation electricity saving. KeyKey words:words: Voice control circuit；Light contro

10、l circuits； Delay circuit；Sound sensor；Energy-saving -4- 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论.5 1.11.1 课题背景课题背景5 1.21.2 课题研究的目的课题研究的目的5 1.31.3 课题研究的意义课题研究的意义 .6 第二章第二章 基本原理基本原理.8 2.12.1 声光节能灯基本原理声光节能灯基本原理9 2.22.2 555555 电路基本原理电路基本原理.9 2.32.3 声控电路基本原理声控电路基本原理 .11 2.42.4 光控电路基本原理光控电路基本原理12 2.52.5 延时电路基本原理延时电路基本原理13 第三章第

11、三章 电路设计分析电路设计分析.13 3.13.1 电源电路电源电路.14 3.23.2 声控电路声控电路14 3.33.3 单稳态延时电路单稳态延时电路.15 3.43.4 光控电路光控电路15 第四章第四章 故障分析故障分析.16 第五章第五章 电路设计图及所需元器件清单电路设计图及所需元器件清单.16 第六章第六章 心得体会心得体会.18 第七章第七章 参考文献参考文献.19 第八章第八章 致谢致谢.20 -5- 第一章绪论 1.11.1 课题背景课题背景 由于近年来我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电光源产品的主要输 出国之一。照明器材行业属一般性竞争行业，是我国轻工业对外开放

12、较早的行业之 一。 WTO 后，国际上一些知名品牌大企业相继进入国内产销领域，使得国内竞争国际化。努 力增加节能光源和不同档次、花样、不同用途的照明器具的开发，加快绿色、节能光源 产品的开发推广和应用是我国目前照明器材行业结构调整的重点。我国照明器材行业将 面临着前所未有的机遇和挑战，而由此带来的巨大商业利益也成为一些企业瞩目的焦点。 随着全球经济一体化，发达国家产业调整的步伐进一步加快，一般照明电器产品生产大 量向发展中国家转移，而中国又是一个比较适合的国家，一是中国具备生产这些产品的 条件，二是劳动力成本比较低，从而使中国逐步成为照明电器产品出口大国。 展望未来 的国内市场，需求仍会呈逐年

13、增长趋势，以下强力因素都预示着我国照明市场仍有很大 的潜力可挖。 降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流，高能耗且会加剧温室效应的白炽 灯越来越不受欢迎。继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后，世界各地陆续抛弃白 炽灯已成定局，环保型节能荧光灯 VS 白炽灯是白炽灯的替代者。随着人们生活现代化水 平不断提高，国民经济的快速发展，电力的供需矛盾日益加剧生产更多的电即意味着要 消耗更多的煤、石油、天然气、核原料等不可再生资源，还会带来许多相应的环境问题。 为此，我们应该从身边做起，珍惜并节约每一度电。所以，现在很多住宅楼道都安装了 自动控制楼道灯。 1.21.2 课题研究的目的课题研究的目

14、的 随着社会不断进步，科技发展，声光双控节电灯逐步走进社会各个公共角落，声光 双控节电灯不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所， 它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设 备。用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，在天黑以后，当有人走过楼梯通 道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出 公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，它解 决了“长明灯”浪费电能的问题，延长灯泡的使用寿命，安全性好，可靠性高。该装置 省去了能耗大、笨重、极易产生热量的电源变压器，具有结

15、构简单、自耗电轻微、性能 稳定、灵敏度高、通用性强，降低能耗、节约能源的目的。 -6- 1.31.3 课题研究的意义课题研究的意义 通过本课题的研究，加强了自己的动手能力，巩固了对所学知识的认知。通过本次 试验我们设计了一种比较节能的声光双控灯，不仅使自己学习到了知识，而且也为社会 做出了贡献。 第二章第二章 方案论证方案论证 声控灯包括负载 RL、可控硅 SCR、话筒 MIC 及声控电路，灯负载 RL 与可控硅 SCR 串接后与电源相连，话筒将声音信号转换成电信号，声控电路通过声音信号控 制可控硅 SCR 的导通状态，其特征在于，所述声控电路包括电源部分，谐振放大部 分及触发器，电源部分通过

16、电容降压、整流及稳压提供声控电路所需的直流电压， 谐振放大部分包括多极三极管放大，话筒接在第一级放大三极管的基极上并由电容 耦合，一个由电感和电容构成的震荡电路接在末级放大三极管的基极上，放大后的 信号影响触发器的翻转，并最终控制可控硅的控制极的单位。 准确说我们的声控灯应该全名为-声光控灯。因为和光线也有关系。白天你放 鞭炮它都不会亮。 光控电子开关，它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可 控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度（或人为亮度）的大小所控制的。该装置适 合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯，起到日熄夜亮的控制作用，以节约 用电。 220V 交流电通过灯泡 H 及

17、整流全桥后，变成直流脉动电压，作为正向偏压， 加在可控硅 VS 及 R 支路上。白天，亮度大于一定程度时，光敏二极管 D 呈现底阻状 态1K，使三极管 V 截止，其发射极无电流输出，单向可控硅 VS 因无触发电流而 阻断。此时流过灯泡 H 的电流2.2mA，灯泡 H 不能发光。电阻 R1 和稳压二极管 DW 使三极管 V 偏压不超过 6.8V，对三极管起保护作用。夜晚，亮度小于一定程度时， 光敏二极管 D 呈高祖状态100K，使三极管 V 正向导通，发射极约有 0.8V 电压， 使可控硅 VS 触发导通，灯泡 H 发光。RP 是清晨或傍晚实现开关转换的亮度选择元 件。 2.12.1 设计的目的

18、和任务设计的目的和任务 1.巩固加深对模拟电子技术和数字电子技术基础的知识理解，提高综合利用所学知 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、仿真和调试、写报告等环节的训练，熟悉设 -7- 计过程、步骤。为今后从事电子线路的设计，研制电子产品打下基础。 3.设计模拟和数字混合电路，实现特定功能，学习这一技能，积累一方面的经验。 2.22.2 设计要求设计要求 1.设计居民住宅楼的楼道声控灯。 2.在白天亮度较高的时候，既楼道内光线充足时此开关关闭，灯熄灭。 3.夜晚楼道内管线很暗时，若楼道内充分安静，此时灯不启动。 4.若在光线很暗的楼道内，有人发出

19、声响，此灯会自动开启发亮。 5.画出电路图 （1）用 protel 绘制电路原理图 （2）布局合理、排列均匀，图面清晰，便于看图，有利于对图的理解和阅读。 （3）图形符号要标准，图中应加适当的标注。 -8- 第三章第三章 基本原理基本原理 3.13.1 电路原理图电路原理图 TRIG 2 OUT 3 RST 4 CVOLT 5 THR 6 DISC 7 VCC 8 GND 1 U2 NE555N REXT/CEXT 13 CLR 5 Q 6 GND 7 Q 8 A1 1 VCC 14 A2 2 CEXT 11 B2 4 B1 3 NC 10 NC 12 RINT 9 U3 SN74LS122N

20、 84 7 5 6 U1B LM358N 8 1 4 3 2 U1A LM358N DS1 LED0 1K R9 4.7K R2 4.7K R3 10K R1 20uF C1 47uF C3 Cap 4.7K R8 1K R11 150K R5 Rf MK1 Mic2 VCC 1K R6 20uF C2 VCC VCC VCC VCC VCC VCC 1K R4 Res2 1K R7 VCC VCC VCCVCC -9- 图 3.1（电路原理图） 3.23.2 声光节能灯基本原理声光节能灯基本原理 声控灯是一种声控电子照明装置，由音频放大器、选频电路、延时开启电路和可控 硅电路组成。它提供了一

21、种操作简便、灵活、抗干扰能力强，控制灵敏的声控灯，它采 用人发的声音控制信号，即可方便及时地打开和关闭声控照明装置，并有防误触发而具 有的自动延时关闭功能，并设有手动开关，使其应用更加方便。声控灯由话筒、音频放 大器、选频电路、倍压整流电路、鉴幅电路、恒压源电路、延时开启电路、可控延时开 关电路、可控硅电路组成。 MIC 是一种声电转换器。电路中 LM3900 构成电压比较放大器。非门和与非门构成 信号逻辑分析电路。555 定时器为定时开关。继电器为照明电路接通开关。 D1，D2，C5，MC78L05CP 和降压器构成降压整流电路。当白天时，光敏电阻 RL 成低阻状 态，与非门输出高电平，55

22、5 定时器 3 脚 保持低电平，继电器开关 K 保持断开状态，照 明电路断开。 当夜晚时，光敏电阻 RL 成高阻状态。阻值远远大于 R6，输出高电平。当压电陶瓷 片未接收到声音时，LM3900 的 4 脚输出为高电平，电容 C2 右端为高电平，信号通过逻 辑门电路后变为高电平，输入到 555 定时器 2 脚，555 定时器 3 脚则保持低电平，继电 器开关 K 保持断开状态，照明电路断开。 当压电陶瓷片接收到声音时，LM3900 的 4 脚输出为低电平。由于电容两端电压不能 突变，电容 C2 右端为低电平，信号通过逻辑门电路后变为低电平。输入到 555 定时器 2 脚，当 555 定时器 2

23、脚接收到一个低电平时，555 定时器 3 脚则输出一定时间的高电平， 使三极管 T 导通，继电器开始工作，继电器开关 K 闭和，照明电路接通。照明持续一段 时间后，555 定时器 3 脚变为低电平，继电器开关 K 关断，照明电路断开。 3.33.3 555555 电路基本原理电路基本原理 集成定时器 555 电路，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，应用十分广泛。 它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了三个 5K 电阻， 故取名 555 电路。其电路类型有双极性和 CMOS 型两大类，二者的结构和工作原理类似。 -10- 二者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换

24、。 555 电路的引脚排列图如图 3.1 所示，其功能表如表 1 所示。555 电路构成，单稳态 触发器，如图 3.2 所示。输出电压 Vo 的脉宽 t=RCln3，555 定时器内部电路见图 3.3 所 示。 图 3.1 555 定时器引脚排列图 表 1 555 定时器的功能表 555 +5V 6 7 2 3 48 VO 15 R200K C 100uF 0.01uF 图 3.2 单稳态触发器 6 （高触发端） 2 （低触发端） 4 （复位端） 3 （输出端） 7 （放电端） LL导通 32 C E 3 C E HL导通 3 C E H不变不变 3 C E HH截止 555 1 2 3 4

25、8 7 6 5 -11- 图 3.3 555 定时器内部结构 3.43.4 声控电路基本原理声控电路基本原理 声音是我们最为熟知的。人与人需要用声音去交流，机器运转发出声音，动物会发 出声音等等。然而发此宝贵的资源却被我们忽视了很长时间，如今留给我们的就是怎样 合理高效的利用这一资源。以前人们在设计电路时只求一个用字，只要能用就万事 -12- 大吉了，所以我们常见的电路都有很多开关如照明电路要让它工作我们必须机械地去控 制它，这对于当今社会各种各样的智能化建筑如智能办公楼，智能化公寓等是非常不实 用的；在这种情况下声音就派上了用场，声控作为智能化电路的一部分是一可缺少的； 然而要实现声控也不是

26、一件容易的事，因为声音是一模拟量且非电信号无法在数字电路 中使用，所以我们在设计声控电路时就面临怎样把模拟量转化为数字量，把声音信号转 化为电信号的问题。要解决这个问题我们可以设计一个类似于窃听器的接收设备专 门用来接听声音信号并将声音信号转化为电信号转送到下一级电路。但是作为声控电路 对声音信号的要求既不能太强也不能太弱，太强声控难以实现；而太弱电路结构复杂也 难以实现，所以最好是能接收到如人的讲话声，脚踏地板声。当这类信号转化为电信号 时，电信号一般较弱，必须对其进行放大对此可选择功放电路，运放电路，差分电路等， 根据电路对信号的要求一般选择运放电路较好，提高信号输出电压。经过这一步实现了

27、 声音信号到电信号的转换。有了电信号实现声控就容易了，我们可以让产生的电信号去 触发触发器使电路导通。对于这样的电路设计对外加电源的要求必须稳定，不断电，故 最好再为其设计一个稳压电路这样才能使电路稳定工作。而对元器件的要求也较高，特 别是半导体器件必须保证灵敏度高，各电参数精确稳定，这样电路才能高效地工作。如 今对于这样的电路设计我们以不必为其烦恼，因为有了声音传感器，可以直接将声音信 号转换为电信号，大简化了电路结构，使声控电路的设计显得更加容易。下面就运用声 音传感器设计的声控照明电路加以分析。 声控照明电路的主要原理是利用了声学和电子学的原理即用声音传感器将声音信号 转换成电信号从而推

28、动触发器触发使电路导通工作。作为一个智能化声控照明电路应具 有能在声音的控制下实现电路的导通与截止，声音的发出应是多方面的如脚步声物体打 击声等，响应时间越短越好等功能。为此在选择电路元器件时应选择灵敏度较高的声音 传感器组成声控照明电路控制电路的前端，同时我们还要为该传感器设置传感条件如声 音响度必须在 20DB 以上才能响应等。中间端采用触发器构成，利用触发器不触不发，一 触即发的特点去推动照明电路工作，触发器的选择也应选择灵敏度高，响应时间短的触 发器如 D 触发器，JK 触发器等。 84 7 5 6 U1B LM358N 4.7K R2 4.7K R3 10K R1 20uF C1 1

29、50K R5 Rf MK1 Mic2 1K R6 20uF C2 VCCVCC VCC -13- 图 3-4（声控电路） 3.53.5 光控电路基本原理光控电路基本原理 在第三次科技革命的推动下，光能这一伟大的，自然的以及人类生存所必须的宝贵 资源在被人类遗忘了若干年后，今天终于得到了广泛的应用。太阳能热水器，太阳能电 池， 太阳能浴场等都成为人们热议的话题，大到天上的人造卫星，小到街道的路灯太阳 能的应用无所不在。而作为智能化电路的设计考虑光能的应用也是理所当然的。在半导 体技术的飞速发展下大大促进了光能应用的快速进步，在发电，取暖等方面尤为突出， 智能化电路设计引进光学技术已不是新奇事了，

30、在光控电路的设计中不同于声控电路复 杂的结构，随着半导体光敏元器件的快速发展，我们在设计光控电路时面临的问题已由 怎样使光信号转化为电信号变为怎样在电路中加大电信号的强度？这一问题如今也以得 到了较好的解决，光敏元器件的应用在光照的情况下使其电参数发生变化从而使其对电 流的阻碍作用减小或增大，进而使电路导通或截止，电信号强弱的改变光控转化为电控 电路功能的实现便容易了。在这样的电路设计中，对电路元器件的要求也极为高尤其是 光敏元件是光控电路功能实现的核心，必须保证其各项参数的精确，稳定。故在选择这 类元器件时一定要选择高灵敏度工作稳定可靠的元件，当然电路工作的稳定是否？功能 能否实现？并不仅仅

31、只和电路元器件有关，外加电源也是不可忽视的，与声控电路一样 最好也是给光控电路加上一个稳压电路确保电路能正常工作。 利用光敏元件随光照强度的变化而阻抗发生变化的特点，去控制电信号的强弱，再 由传感器将变化的电信号传递给触发器，只要电信号强度达到一定程度将触发触发器使 其导通工作。光控照明电路其主要功能是实现当外界光照强度降低到一定程度时，使照 明电路导通工作。就其方案而言多种多样，但我们在设计时必须要考虑方案的可行性， 稳定性以及元器件的灵敏度，尤其是光敏元件必须选择灵敏度高的这样电路功能才能较 容易实现，为此我们在设计光控电路时，不但要尽量使电路结构简化，而且要使电路功 能强，功能的实现要可

32、靠稳定。 -14- 3.63.6 声光控电路声光控电路 8 1 4 3 2 U1A LM358N 1K R9 4.7K R8 1K R11 VCC VCCVCC 3.73.7 延时电路基本原理延时电路基本原理 从 20 世纪中后期数字电路的飞速发展到今天技术已越来越成熟。自从电子计数器 的出现之后各式各样，功能万千的定时/计数器层出不穷。然而正是电子计数器的出现才 使得电子技术的发展上了一个新的台阶。定时/计数这一功能在电子电路中的应用，使智 能化电路的设计更加名副其实。我们常见的交通红绿灯，公园里的娃娃车等都是采用了 定时计数技术的典型示例。我们大家都看过智力竞赛，都有知道抢答器，然而抢答器

33、更 是电子定时/计数器的典型应用。虽然我们可以花几元钱就可以从街上买一个不错的抢答 器，但要让我们自己动手做一个出来就不是一件容易的事的，它不仅只是我们所看到的 结果能够抢答更为重要的是其功能的实现是集成了很多技术。如定时，锁存，显示等等， 由此可见定时/计数器的应用不仅广泛，而且意义深远。 延时电路原理是利用了电子计数器的原理实现定时功能。延时电路其构成方案一般 有三种，即硬件构成，软件构成和软硬相结合构成。 对于由硬件构成的定时器，一般是用改变 R、C 元件值控制定时的，其效率较高，但 灵活性，通用性较差如 555 定时器；而由软件构成的定时器是用执行一段程序来实现定 时的，其灵活性通用性

34、较高，但效率较差；故现在设计定时器一般都是采用软硬相结合 的方法集两者之长通过编程设定不同的延时常数，而由硬件控制定时过程，其效率和灵 活性都得到了较大的提高。如大规模集成电路可编程计数器 8253，51 单片机通过编程构 成计数器等。在一 个实际的电路中延时不是主要目的，而主要目的是为了完善电路功能。故作为一个延时 电路，在整个电路中其应在延时结束后能发出一个结束信号，控制电路是否继续工作下 去。 所以前述声控，光控电路尽管也能实现控制电路的功能，但其功能是不完善的，为此应 对其进行改进有三种方案可行：声控延时；光控延时；声光联控延时；此三种方 -15- 案可用于不同的场合，现就第三种方案加

35、以事例进行分析。 第四章第四章 电路设计分析电路设计分析 该电路由电源电路、声电转换及放大电路、单稳态延时电路和光控电路组成。 为了确保用电安全，220V 交流市首先经过 1：1 隔离变压器，隔离变压器的初、次 绕组级之间没有电的联系，次级任一线与大地之间没有电位差，所以人接触任一线 不会触电。但如果同时接触两线也会触电。电路总体框架： 4.14.1 电源电路电源电路 电源电路由 C1、Rl、VD、VS 及 C2 组成。交流市电经 C1 电容降压，VD 整流， VS 稳压，再由 C2 滤波后供给整个电路工作。电路采用电容降压，与使用变压器相 比，不但缩小了体积，杜绝了噪声，而且也减小了电路能耗

36、。 4.24.2 声控电路声控电路 在本次试验设计中我重点做了声控方面的实验和研究，在选择器材的时候我经过研 究比较最终选用了 HTD 烟点陶瓷片作为声电转换器材。 -16- 压电陶瓷片是一种结构简单、轻巧的电声器件，因具有灵敏度高、无磁场散 播外溢、不用铜线和磁铁、成本低，耗电少、修理方便、便于大量生产等优点而 获得了广泛应用。适合超声波和次声波的发射和接收，比较大面积的压电陶瓷片 还可以运用检测压力和振动，工作原理是利用压电效应的可逆性，在其上施加音 频电压，就可产生机械振动，从而发出声音。如果不断对压电陶瓷片施加压力它 还会产生电压和电流。 压点陶瓷片有两种检测方法， 第一种方法 是将万

37、用表的量程开关拨到直流 电压 2.5V 挡，左手拇指与食指轻轻捏住压电陶瓷片的两面，右手持万用表的表 笔，红表笔接金属片，黑表笔横放陶瓷表面上，然后左手稍用力压一下，随后又 松一下，这样在压电陶瓷片上产生两个极性相反的电压信号，使万用表的指针先 向右摆，接着回零，随后向左摆一下，摆幅约为0.1 一 0.15V，摆幅越大，说 明灵敏度越高。若万用表指针静止不动，说明内部漏电或破损。 切记不可用 湿手捏压电片，测试时万用表不可用交流电压挡，否则观察不到指针摆动，且测 试之前最好用 Rl0k 挡，测其绝缘电阻应为无穷大。第二种方法 是用 R10k 挡测两极电阻，正常时应为 ,然后轻轻敲击陶瓷片，指针

38、应略微摆动。 根据换能器的功能压电陶瓷片大体上按照发射型,接收型,收发型来选用陶瓷, 分别对应 pzt8,pzt5,pzt4，参数主要包括：d33,Fr,Fp,D,Cp0。陶瓷片的用量根据 功率极限来算，一般为 0.3W/kHz/cm3，厚度要根据响应或者灵明度来选取。 我们设计的声电转换及放大电路由 HTD、V1、V2 等组成。声控元件采用压电陶 瓷片 HTD，它对猝发声响极为敏感，作为声-电换能元件。它将声响信号转换为相 应的电信号后，通过 C3 耦合至 V1、V2 组成的直耦式双管放大器进行放大。该放大 器由 R2、RPl 提供偏流，调节 RP1，可改变放大器的增益，用以控制声控灵敏度。

39、 R4 为直流负反馈电阻，用来稳定工作点。C4 为交流旁路电容，用以补偿放大器的交 流增益，R3 为放大器的输出直流负载电阻，放大后的负脉冲信号经 C5 去触发单稳 态延时电路，达到控制负载的目的。 4.34.3 单稳态延时电路单稳态延时电路 单稳态延时电路由 555 时基集成电路、R6 与 C6 组成延时回路。稳态时，555 集成块 3 输出端为低电平，当其 2 脚触发端得到一负脉冲触发信号时，电路即进入暂态，输 出端 3 脚立刻翻转为高电平、触发双向晶闸管 VT 导通，灯泡 EL 发光。此后，电源经 R6 向 C6 充电，当 C6 端电位升至约 2/3VCC 电路又自动回复到初始稳定状态，

40、3 脚恢复低电 平。此时，可控硅因失去触发电路而关断，灯泡熄灭，控制电路暂态结束，进入稳态， -17- 等待下一次触发脉冲。图中 R5 和 RP2 组成分压电路，为集成块的触发端提供一个开门阈 值电平，调节 RP2，使触发端 2 脚的电压略大于 1/3Vcc，迫使 3 脚输出低电平。当 2 脚 一旦出现负脉冲信号时，单稳态电路即动作，适当调节 RP2，也可改变控制灵敏度。 4.44.4 光控电路光控电路 光控电路由 555 时基集成电路、V4、晶闸管等组成。在白天，由于光照度较强， V4 的 e-c 间呈低阻态，为 V3 提供了一个较大的偏置电流，使其饱和导通。此时， V3 的集电极即 555

41、 集成块的强制复位端 4 脚被强制为低电平，555 集成块处于复位 状态，使其输出端 3 脚恒为低电平，双向晶闸管因无触发电流而关断，灯泡 EL 不亮。 因此，白天不管声控信号如何增强，555 集成块的 3 脚始终为低电平，VTH 关断，达 到白天停止照明的目的。晚间，由于光线明显减弱，V4 因无光照而使 e-c 间呈高阻 状态，使 V3 截止，555 集成块强制复位端 4 脚为高电平，555 集成块退出复位状态， 电路可受控制。改变 R9 的值，可以控制光控灵敏度。 第五章第五章 电路的调试与焊接电路的调试与焊接 5.15.1 电路的调试电路的调试 当一个电路板焊接都完成后，在检查该电路板是

42、否可以正常工作时，通常不要直接 给电路板供电，而是要按下面的步骤进行检查，确保每一步都没有问题后在上电也 不迟，以免造成不必要的危险。 (1)、连线是否正确 如今，大家都是使用电路绘制软件进行电路板的设计， 但是还是建议大家先画原理图在生成网络表来生成 PCB 的连接，有很多的初学者学 习 PCB 电路板的软件是都是直接话 PCB(我初学时就是这样的)，在单片机的入门和 设计各个小实验电路板时都是直接在元件库中拉出元件封装来话 PCB，通常会导致 很多管脚的错连。 如果你是使用很规范的电路设计步骤来设计的电路板，那么你的原理图是你检 查的关键，这里需要检查的地方主要在芯片的电源和网络节点的是否

43、标注正确，同 时也要注意网络节点是否有重叠的现象，这是检查的重点。另一个检查的重点是元 件的封装。现在很多的芯片的封装的不同，其引脚的顺序也是不同的，以前记得一 -18- 个研究生在调试 NEC 的处理器是就有类似的事情发生，我记得他选用的是 NEC 的 UPG78F9222 的 8 位 Flash 处理器，但是其在设计电路时原理图中的是 DIPPCB 的封 装对应的引脚，但是在 PCB 中是贴片的元件，管叫完全的不对应，导致上电是老是 烧芯片，但是这样就会给调试者误导以为是自己的电源有问题 (2)、电源接口是否有短路现象 这里就体现出调试之前不上电的原因，有 的电源接口短路，这样会造成你的电

44、源烧坏。有时会有电源爆炸的事故发生。使用 万用表测量一下电源的输入阻抗。这是必须的步骤。 再设计是电源部分可以使用一个 0 欧姆的电阻来作为调试方法，上电前先不焊 接电阻，检查电源的电压正常后在将电阻焊接在 PCB 上给后面的单元供电。以免造 成上电由于电源的电压不正常而烧毁后面单元的芯片，但是贴片的就更麻烦！电路 设计中增加保护电路，比如使用自恢复保险丝等元件。 (3)、元器件安装情况 主要是检查有极性的元器件，如发光二极管，电解 电容，整流二极管等。以及三极管的管脚是否对应，对于三极，同一功能的不同厂 家其管教的排序也是不同的。所以最好使用万用表测试一下！ 5.25.2 焊接时注意的事项焊

45、接时注意的事项 手工焊接是传统的焊接方法，虽然批量电子产品生产已较少采用手工焊接了， 但 对电子产品的维修、调试中不可避免地还会用到手工焊接。焊接质量的好坏也直 接影响到维修效果。手工焊接是一项实践性很强的技能,在了解一般方法后,要多 练;多 实践,才能有较好的焊接质量。 手工焊接握电烙铁的方法,有正握、反握及握笔式三 种。焊接元器件及维修电路 板时以握笔式较为方便。 手工焊接一般分四步骤进行。 准备焊接:清洁被焊元件处的积尘及油污,再将被 焊元器件周围的元器件左右掰一 掰,让电烙铁头可以触到被焊元器件的焊锡处,以 免烙铁头伸向焊接处时烫坏其他元 器件。焊接新的元器件时,应对元器件的引线 镀锡

46、。加热焊接:将沾有少许焊锡和 松香的电烙铁头接触被焊元器件约几秒钟。 若是要拆下印刷板上的元器件,则待烙 铁头加热后,用手或银子轻轻拉动元器件, 看是否可以取下。清理焊接面:若所焊 部位焊锡过多,可将烙铁头上的焊锡甩掉 (注意不要烫伤皮肤,也不要甩到印刷电路 板上!),用光烙锡头“沾“些焊锡出来。若 焊点焊锡过少、 不圆滑时,可以用电烙铁 头“蘸“些焊锡对焊点进行补焊。 检查焊 点:看焊点是否圆润、光亮、牢固,是否 有与周围元器件连焊的现象。 二、焊接质量不高的原因 手工焊接对焊点的要求是： 电连接性能良好；有一定的机械强度；光滑圆 润。 造成焊接质量不高的常 见原因是:焊锡用量过多,形成焊点

47、的锡堆积；焊锡过少, 不足以包裹焊点。冷 焊。焊接时烙铁温度过低或加热时间不足,焊锡未完全熔 化、浸润、焊锡表面不光 亮(不光滑),有细小裂纹(如同豆腐渣一样!)。夹松香焊 接,焊锡与元器件或印刷 -19- 板之间夹杂着一层松香,造成电连接不良。若夹杂加热不 足的松香,则焊点下有一层 黄褐色松香膜；若加热温度太高,则焊点下有一层碳化 松香的黑色膜。对于有加热 不足的松香膜的情况,可以用烙铁进行补焊。对于已 形成黑膜的,则要“吃“净焊锡, 清洁被焊元器件或印刷板表面,重新进行焊接才行。 焊锡连桥。指焊锡量过多,造 成元器件的焊点之间短路。这在对超小元器件及 细小印刷电路板进行焊接时要尤为 注意。

48、焊剂过量,焊点周围松香残渣很多。 当少量松香残留时,可以用电烙铁再轻 轻加热一下,让松香挥发掉,也可以用蘸有 无水酒精的棉球,擦去多余的松香或焊剂。 焊点表面的焊锡形成尖锐的突尖。 这多是由于加热温度不足或焊剂过少,以及烙 铁离开焊点时角度不当造成的。 三、易损元器件的焊接 易损元器件是指在安装焊 接过程中,受热或接触电烙铁时容易造成损坏的元器件, 例如,有机铸塑元器件、MOS 集成电路等。易损元器件在焊接前要认真作好表面 清洁、镀锡等准备工作,焊接时 切忌长时间反复烫焊,烙铁头及烙铁温度要选择适 当,确保一次焊接成功。 此外,要 少用焊剂,防止焊剂侵人元器件的电接触点(例如继 电器的触点)。

49、焊接 MOS 集成电 路最好使用储能式电烙铁,以防止由于电烙铁的 微弱漏电而损坏集成电路。由于集 成电路引线间距很小,要选择合适的烙铁头及 温度,防止引线间连锡。焊接集成电路 最好先焊接地端、输出端、电源端,再焊输入端。对于那些对温度特别敏感的元器件,可 以用镊子夹上蘸有元水乙醇(酒精) 的棉球保护元器件根部,使热量尽量少传到元器 件上。 第六章第六章 故障分析故障分析 在我们后期调试过程中遇到了很多问题，但是我们对这些问题做了详细的分析 并一一排除。电路故障的直接表现就是当我们拍手是灯泡不亮，出现此故障的原因 是有多方面的，首先可能是控制电路中有的原件焊接不良，我们一一检查了元件的 焊接点并重新进行了焊接。检查完元件焊接点后灯泡仍不亮，我们认为也可能是主 振三极管特性不良，这时候我们就要更换了三极管来排除故障。灯泡不亮的另一个 原因是滤流电容击穿短路，这时我们检查了电容并更换了滤流电容。 第二种故障现象是 灯管两端发红，中部不发光。出现这种故障的原因可能是 灯丝回路中的启动电容器击穿或双向触发二极管性能不一致。排除这种故障的方法 是更换耐压大于 450V 的电容更换性能一致的