传感器课程设计拍即亮延时小夜灯.doc
课程设计 题 目 “拍即亮”延时小夜灯 摘要 拍即亮延时小夜灯主要作用于夜晚照明，只需拍手小灯珠即可发亮照明，方便实用，照明时长可通过调节相应电阻阻值实现，待不需照明时小夜灯即可自动熄灭，简单易操作，极具实用性。关键字：NE555、延时、单稳态延时电路目 录一 、设计目的1二、设计任务与要求12.1设计任务12.2设计要求1三、设计步骤及原理分析23.1设计方法23.2设计步骤23.3设计原理分析3四、课程设计小结与体会5五、参考文献6 1.设计目的在不透光的仓库和储藏室，这些地方由于不是经常工作的场所，室内光线 较暗在刚进入时很难找到开关。声控电灯恰好能解决这个问题，通过声音形成开关电路，使得灯泡发亮，并且能在一定时间内自动熄灭。达到声控，延时和节能的效果。2设计任务及要求 2.1设计任务 本次课题是声控灯控制系统设计，此控制灯系统的设计采用模块化结构，主要有声控电路，放大电路，RC充放电路，延时电路，电源等，在设计此控制系统时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、容易、条理清晰。2.2设计要求1 声控 当人靠近该系统时，拍一下掌或者咳嗽一声都能使小夜灯正常发光。也就是说只要有声音，并且达到设计的分贝都能使小夜灯发光。 2 延时点亮小夜灯 该系统中小夜灯一旦点亮，在设计时间内，小夜灯会自动熄灭。3设计步骤及原理分析3.1设计方法声控脉冲触发电路单稳态延时电路功率驱动放大电路声控脉冲触发电路要由压电陶瓷片，三极管及电阻组成，声控脉冲触发电路为声音信号采集电路,利用压电陶瓷片在声音变化下电压发生改变的特性3.2设计步骤压电陶瓷片B与晶体三极管VT1，电阻R1，和电阻R2等组成了声控脉冲触发电路，时基集成电路IC与电阻R3，电容器C等组成了典型单稳态延时电路，晶体三极管VT2，VT3和电阻R4，R5等组成了小电珠H的功率驱动放大电路。整个电路的电源由干电磁GB提供。平时，由于晶体三极管VT1的偏流电阻R1取值较大，所以VT1趋于截止状态，其集电极输出电压高于1/3VDD=1.5V，与之相连的时基集成电路IC的低电位触发端2脚处于高电平，单稳态电路处于稳态。电容器两端通过IC的7，1脚被IC内部导通的三极管短路，IC的3脚输出低电平，VT2，VT3均无偏流而截止，小电珠H不发光。 当在有效距离范围内拍一下手掌时，突发的声波被压电陶瓷片B接收，并转换成微弱的电信号，该信号的正半周经VT1放大后，从其集电极输出负脉冲，时基集成电路IC的2脚获得瞬间低于1/3VDD=1.5V 的低电平触发信号,使IC组成的单稳态电路受触发进入暂稳态(即延时状态),IC的3脚输出高电平,VT2获得适合的偏流而导通,VT3进入完全饱和导通状态,小电珠通电发出亮光，随着IC的3脚变成高电平，IC内部导通的三极管截止，解除对电容器C的短路，电池GB通过电阻R3向电容器C开始充电，当C两端的充电电压（即IC的高电位触发端6脚电位）达到2/3VDD=3V时，单稳态电路翻转恢复稳态，IC内部三极管重新导通，C通过IC的7，1脚放电并被再次短路，IC的3脚重新输出低电平，导通到VT2，VT3失去偏流而截止，H断电自动熄灭。 电路中，小电珠H每次延时点亮的时间长短，取决于单稳态电路中电阻器R3，电容器C的时间常数，具体可以通过公式：T=1.1*R3*C来估算。按图选择R3和C的值，H延时点亮的时间约为1min。在晶体三极管VT1电流放大系数，R1电阻值确定的情况下，通过改变R2的电阻值，可调整静态时IC的2脚电位高低，也就是说，通过适当调整R2的电阻值，可以控制声控灵敏度。3.3设计原理分析本实验的总体电路设计可以分为三个不同的组成部分来完成，其中由压电陶瓷片，三极管及电阻组成声控脉冲触发电路，它作为声音信号采集电路使接收的声音信号转化为电信号。而由NE555芯片，电阻等构成单稳态延时电路，可使得电路从一个稳态翻转到一个暂稳态，并且让小夜灯保持一定的延时时间。最后，由三极管和电阻等组成功率驱动放大电路，可以实现较大的输出功率，满足小夜灯的照明要求。 延时小夜灯采用了谐振频率较高（约4K左右）的压电陶瓷片B作为声波传感器，所以对猝发的击掌声，硬物相碰撞声反应灵敏，而对于人们的讲话声以及环境其他低频率的嘈杂声，却反应不灵敏。也就是说，电路具有比较好的防误触发性能。 延时时间是由NE555外围的电阻R3和极性电容C决定的，延时时间计算公式是t=1.1*R3*C；改变R3、C的大小就可以控制延时的长短。 本次试验中选择R3=100K,C=47uF,使得延时时间st5047.0100001.1。电容、电阻的取值不应太大，随着t宽度的增加，它的精度和稳定度也会下降，同时小电珠会亮很久，造成资源的浪费。取值太小，效果不明显，灯很快就灭了。 一拍即亮小夜灯由三极管VT2，VT3和电阻R4，R5灯组成了系统的功率驱动放大电路，其中两个三极管组成了放大电路，R4和R5的作用是限流，在功率放大电路中，为了输出较大的信号功率，管子承受的电压要高，通过的电流要大，功率管损坏的可能性也就比较大，所以功率管的参数选择与保护问题也不容忽视，因此设计的电路中都需加入限流电阻来保护电路。4.课程设计小结与体会 经过与同组人独立自主的设计电路,翻阅查找各种资料，不仅学到了关于一拍即亮小夜灯的各种知识，也更加了解了声控脉冲触发电路，单稳态延时电路以及功率驱动放大电路。最终做出来的小夜灯的灵敏度比较适中，但不是特别理想，另外，每次延时时间控制在5秒多，时间上来说很符合实验要求。总的所做成品比较符合人性化特点，电路图也比较简单，安装也较为容易，对于日常生活来说比较有实用意义。 虽然本实验基本达到了实验要求，所设计的小夜灯最大特点就是人性化。但是依然也是存在一些不足，并不是最完美的设计。首先就是小夜灯的灵敏度问题，虽然实验中的成品小夜灯的灵敏度算比较适中，但运用到实际生活中去还是有所欠缺，运用到实际生活中可以通过调节阻值大小来调节，也可以将压电陶瓷片替换来调节，例如可以用咪头来代替。 实验中是通过电阻以及电容的值来调节灵敏度的，这运用到实际生活中去还是有些不足。其次是如何适当的调节小夜灯的延时时间，实验中采用的是电阻与电容的适当取值使得时间保持在5秒左右，比较人性化，实际生活中可以根据具体情况来调节延时时间，时间的调节也可以改变电阻与电容的值来达到预期效果。5.参考文献1、康华光，电子技术基础模拟部分M，北京：高等教育出版社，2006 2、王港元，电工电子实践指导M，江西：.江西科学技术出版社，2005 3、张友汉，电子线路设计应用手册M，福建：福建科学技术出版社，2000 4、郝鸿安，555集成电路实用大全M，上海：上海科学普及出版社，2001 5、杨振江，新颖实用电子设计与制作J，西安：西安电子科大出版社，2000
