传感器课程设计拍即亮延时小夜灯.doc

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1、 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，

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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NE55

7、5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

8、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

9、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，20062、王港元，电工电子实践指导M，江西：.江西科学技术出版社，20053、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，20004、郝鸿安，555集成电路实用大全M，上海：上海科学普及出版社，20015、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