1、中北大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書學(xué)生姓名： 李博 學(xué) 號(hào)： 0805014120 學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 題 目： 路燈用聲音、光測量電路設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 程耀瑜 職稱: 教授 李文強(qiáng) 職稱: 講師 2011 年 1 月 6 日 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 2010/2011 學(xué)年第 一 學(xué)期學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 生 姓 名： 李博 學(xué) 號(hào)： 0805014120 課程設(shè)計(jì)題目： 路燈用聲音、光測量電路設(shè)計(jì) 起 迄 日 期： 12月26日1月 7日 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 中北大學(xué) 指 導(dǎo) 教 師： 程耀瑜，李文強(qiáng) 系 主 任

2、： 程耀瑜 下達(dá)任務(wù)書日期: 2010 年 12 月 26 日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書1設(shè)計(jì)目的：本課程設(shè)計(jì)主要針對模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)課程要求，培養(yǎng)學(xué)生在查閱資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行實(shí)用電路設(shè)計(jì)、計(jì)算、仿真、調(diào)試等多個(gè)環(huán)節(jié)的綜合能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生用課程中所學(xué)的理論獨(dú)立地解決實(shí)際問題的能力。另外還培養(yǎng)學(xué)生用專業(yè)的、簡潔的文字,清晰的圖表來表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：（1）掌握聲音測量電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；（2）掌握光測量電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；（3）掌握方案設(shè)計(jì)與論證；（4）掌握用相關(guān)軟件進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)、仿真，以及對仿真結(jié)果的分析、

3、總結(jié)；3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等：（1）提供核心器件的工作原理與應(yīng)用介紹；（2）提供用Protel99設(shè)計(jì)的電路原理圖，也可給出印刷板電路圖；（3）提供用Multisim、MaxPluss、Proteus等其他軟件對電路的仿真結(jié)果與分析；（4）提供符合規(guī)定要求的課程設(shè)計(jì)說明書；（5）提供參考文獻(xiàn)不少于三篇，且必須是相關(guān)的參考文獻(xiàn)； 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書4主要參考文獻(xiàn)：（1） 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1998；（2） 王遠(yuǎn).模擬電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001；（3） 陳汝全.電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊.北京：機(jī)

4、械工業(yè)出版社，2003；（4） 畢滿清.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006；（5） 何希才.傳感器技術(shù)及應(yīng)用.北京：航空航天大學(xué)出版社，2005；（6） 趙陽.聲光控制延時(shí)電路的設(shè)計(jì).電子制作，2007；5設(shè)計(jì)成果形式及要求：（1）電路原理圖，仿真結(jié)果；（2）課程設(shè)計(jì)說明書；6工作計(jì)劃及進(jìn)度：2010年 12月26日12 月28日：分析課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，查找資料，初步確定方案； 12月 29日12月30 日：論證、確定方案； 12 月31日2011年1月4 日：電路設(shè)計(jì)、計(jì)算、仿真，并完善設(shè)計(jì)與方案； 2011年1月5日1月6 日：整理資料，書寫課程設(shè)計(jì)說明書；1月 7日：

5、答辯，提交課程設(shè)計(jì)說明書。系主任審查意見： 簽字： 年 月 日摘要本文闡述了簡單的聲、光同時(shí)控制的路燈電路的制作。聲、光同時(shí)控制的路燈電路，能自動(dòng)控制白天開關(guān)、夜晚亮燈、人走燈滅。具有靈敏、低耗、性能穩(wěn)定、使用壽命長、節(jié)能等特點(diǎn)。選擇聲敏傳感器、光敏傳感器作為基本元件。綜合了聲、光和延時(shí)控制、工作穩(wěn)定、節(jié)電并可延長燈泡壽命。光敏傳感器,聲控傳感器兩種傳感器形成了聲控、光控兩種控制的電路。利用布局和布線規(guī)則完成了電路板的制作。實(shí)現(xiàn)了電子開關(guān)的兩種控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)現(xiàn)了燈的控制。關(guān)鍵詞：傳感器；聲控；光控；節(jié)能；目錄摘要2第1章 緒論41.1 課題研究背景及意義41.2 本文的主要工作4第2章 總體

6、電路設(shè)計(jì)及其原理說明62.1設(shè)計(jì)要求6 2.1.1總體要求.6 2.1.2聲控電路.7 2.1.3光控電路.8 2.1.4延時(shí)電路.82.2總體電路設(shè)計(jì).9 2.2.1原理框圖.9 2.2.2電路設(shè)計(jì).9第3章 單元電路設(shè)計(jì)與分析113.1電源設(shè)計(jì)113.1.1電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)113.1.2 結(jié)構(gòu)原理說明113.2聲控部分電路設(shè)計(jì).123.3光控部分電路的設(shè)計(jì).133.4延時(shí)處理部分電路的設(shè)計(jì).143.5參數(shù)計(jì)算16第4章 電路圖繪制184.1 Protel 99 SE簡介184.1.1原理圖設(shè)計(jì)18總結(jié)20附錄一21附錄二22第1章 緒論1.1 課題研究背景及意義 在學(xué)校、機(jī)關(guān)、廠礦企業(yè)等單位的

7、公共場所以及居民區(qū)的公共樓道，長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費(fèi)。另外，由于頻繁開關(guān)或者人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，增大了維修量、浪費(fèi)了資金。同時(shí)，為了加強(qiáng)我們對模擬電子技術(shù)合數(shù)字電子技術(shù)的理解合鞏固，而我設(shè)計(jì)的課題是聲光控制路燈的設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)了一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用壽命長的聲光雙控白熾燈節(jié)能路燈。在本設(shè)計(jì)中介紹了聲光控路燈控制器的組成、性能，適用范圍及工作原理，給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇，節(jié)電效果十分明顯，同時(shí)也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果良好。白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會(huì)是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測到有碎發(fā)聲響

8、，就會(huì)自動(dòng)亮為行人照明，過幾分鐘后又自動(dòng)熄滅，節(jié)能節(jié)電。1.2 本文的主要工作研究目標(biāo)在了解555、光敏三極管、可控硅等基礎(chǔ)上，研究聲光雙控路燈電路，并對電路進(jìn)行理論和可行性分析，使研究具有一定的理論水平與使用價(jià)值。研究內(nèi)容隨著電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)燈的自動(dòng)發(fā)亮、節(jié)能節(jié)電、延長燈的壽命變得越來越重要，而且貼近我們的實(shí)際生活。給人們的生活、帶來極大的方便。聲光控制開關(guān)是聲音和光控制電路工作的電子開關(guān)。它將聲音（如擊掌聲）和光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)放大、整形，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)去控制白熾燈的工作，在自動(dòng)控制工業(yè)電器和家用電器方面有著廣泛的用途。公共場所和居民居住區(qū)的公共樓

9、道普遍使用機(jī)械手動(dòng)開關(guān),由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點(diǎn)亮長明的現(xiàn)象,故使燈泡壽命短,浪費(fèi)電量,為國家、單位、個(gè)人造成經(jīng)濟(jì)損失。另外，由于頻繁開關(guān)或其他人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，既增大了維修量、浪費(fèi)了資金，又容易造成事故隱患。因此，設(shè)計(jì)研制一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的聲光雙控白熾燈節(jié)能自動(dòng)開關(guān)顯得相當(dāng)有必要。使公共場所和居民居住區(qū)的公共樓道燈在白天時(shí)不亮，晚上聞聲自亮，待人走后，幾十秒后自動(dòng)關(guān)閉，既方便，又省電。以往的聲控開關(guān)大多都是應(yīng)用模擬電子技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，分立元件多，不可靠，如今單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，運(yùn)用單片機(jī)可以設(shè)計(jì)出智能型的聲控開關(guān)，電路設(shè)計(jì)好后，運(yùn)用軟件編程來實(shí)

10、現(xiàn)其功能，靈活方便，修改簡單。本電路為一聲光自動(dòng)控制白熾燈開關(guān)。白天或夜晚光線較亮?xí)r，光控部分將開關(guān)自動(dòng)關(guān)斷，聲控部分不起作用。當(dāng)光線較暗時(shí)，光控部分將開關(guān)自動(dòng)打開，負(fù)載電路的通斷受控于聲控部分。電路是否接通，取決于聲音信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)聲強(qiáng)達(dá)到一定程度時(shí)，電路自動(dòng)接通，點(diǎn)亮白熾燈。這樣，通過對環(huán)境聲光信號(hào)的檢測與處理，完成對白熾燈的控制。論文共有4章，其具體內(nèi)容如下：第1章：緒論：主要介紹本課題的研究背景及意義、研究目標(biāo)及研究內(nèi)容第2章：總體電路設(shè)計(jì)及其原理說明：主要介紹本課題的設(shè)計(jì)要求以及總體電路的設(shè)計(jì)第3章：單元電路設(shè)計(jì)與分析：介紹各個(gè)單元電路的結(jié)構(gòu)以及功能，其中包括：電源設(shè)計(jì)、聲控部分電路設(shè)

11、計(jì)、光控部分電路的設(shè)計(jì)、延時(shí)處理部分電路的設(shè)計(jì)以及參數(shù)計(jì)算第4章：電路仿真：利用PROTEL繪制出電路圖。第2章 總體電路設(shè)計(jì)及其原理說明2.1設(shè)計(jì)要求2.1.1 總體要求 整個(gè)電路由電源電路、放大電路、聲控電路、光控電路及延時(shí)電路等部分組成。（1）當(dāng)白天或夜晚光線較亮?xí)r，整個(gè)電路由光控部分控制，聲控部分不起作用。光控電路對外界光亮程度進(jìn)行檢測，輸出與光亮程度相對應(yīng)的電壓信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)白天燈泡不亮。此時(shí)即便有聲音，燈泡也不亮。（2）當(dāng)光線較暗時(shí)，負(fù)載電路的通斷受控于聲控部分。聲控電路主要將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，且電路是否接通，取決于聲音信號(hào)的強(qiáng)度。當(dāng)聲強(qiáng)達(dá)到一定程度時(shí)，電路自動(dòng)接通，點(diǎn)亮燈泡。

12、 （3）燈泡點(diǎn)亮后，延時(shí)電路控制延時(shí)36秒，當(dāng)延時(shí)時(shí)間到，再等待下一次聲音信號(hào)觸發(fā)。（4）此外，電路帶強(qiáng)切功能，在特殊情況下強(qiáng)制切斷。 總體方案如圖2.1.1所示：開始燈不亮是否達(dá)到既定光亮程度？否是光控部分導(dǎo)通是否有聲控信號(hào)輸入燈不亮有無觸發(fā)555輸入高電平晶閘管導(dǎo)通是燈不亮是否強(qiáng)制切斷？否燈亮延時(shí)燈滅圖2.1.12.1.2 聲控電路 聲控電路的主要原理：根據(jù)聲學(xué)和電子學(xué)的原理，用聲音傳感器將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而推動(dòng)觸發(fā)器觸發(fā)使電路導(dǎo)通工作。 作為一個(gè)智能化聲控電路應(yīng)具有以下功能：（1）能在聲音的控制下實(shí)現(xiàn)電路的導(dǎo)通與截止。（2）聲音的發(fā)出應(yīng)是多方面的如腳步聲，物體打擊聲等。（3）響應(yīng)

13、時(shí)間應(yīng)越短越好。為此在選擇電路元器件時(shí)應(yīng)選擇靈敏度較高的聲音傳感器組成聲控電路控制電路的前端，同時(shí)我們還要為該傳感器設(shè)置傳感條件如聲音響度必須在20DB以上才能響應(yīng)等。中間端采用觸發(fā)器構(gòu)成，利用觸發(fā)器不觸不發(fā)，一觸即發(fā)的特點(diǎn)去推動(dòng)照明電路工作，觸發(fā)器的選擇也應(yīng)選擇靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間短的觸發(fā)器如D觸發(fā)器，JK觸發(fā)器等。2.1.3 光控電路 光控電路的主要原理：利用光敏元件隨光照強(qiáng)度的變化而阻抗發(fā)生變化的特點(diǎn)，去控制電信號(hào)的強(qiáng)弱，再由傳感器將變化的電信號(hào)傳遞給觸發(fā)器，只要電信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到一定程度將觸發(fā)觸發(fā)器使其導(dǎo)通工作。在這樣的電路設(shè)計(jì)中，對電路元器件的要求也極為高，尤其是光敏元件。光敏元件是光控電

14、路功能實(shí)現(xiàn)的核心，必須保證其各項(xiàng)參數(shù)的精確、穩(wěn)定。半導(dǎo)體光敏元件是基于半導(dǎo)體光電效應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換傳感器，又稱光電敏感器。采用光、電技術(shù)能實(shí)現(xiàn)無接觸、遠(yuǎn)距離、快速和精確測量，因此半導(dǎo)體光敏元件還常用來間接測量能轉(zhuǎn)換成光量的其他物理或化學(xué)量。半導(dǎo)體光敏元件按光電效應(yīng)的不同而分為光導(dǎo)型和光生伏打型（見光電式傳感器）。光導(dǎo)型即光敏電阻，是一種半導(dǎo)體均質(zhì)結(jié)構(gòu)。光生伏打型包括光電二極管、光電三極管、光電池、光電場效應(yīng)管和光控可控硅等，它們屬于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)型器件。半導(dǎo)體光敏元件的主要參數(shù)和特性有靈敏度、探測率、光照率、光照特性、伏安特性、光譜特性、時(shí)間和頻率響應(yīng)特性以及溫度特性等，它們主要由材料、結(jié)構(gòu)和工藝決定

15、。半導(dǎo)體光敏元件廣泛應(yīng)用于精密測量、光通信、計(jì)算技術(shù)、攝像、夜視、遙感、制導(dǎo)、機(jī)器人、質(zhì)量檢查、安全報(bào)警以及其他測量和控制裝置中。常見光敏元件有：光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等。 因此，在設(shè)計(jì)時(shí)不僅須考慮方案的可行性、穩(wěn)定性，還必須充分考慮元器件的靈敏度，尤其是光敏元件必須選擇靈敏度高的，這樣電路的功能才能較容易實(shí)現(xiàn)。 2.1.4 延時(shí)電路 延時(shí)電路的主要原理：利用電子計(jì)數(shù)器的原理實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能。 延時(shí)電路的構(gòu)成方案一般有三種：（1）硬件構(gòu)成；（2）軟件構(gòu)成；（3）軟硬相結(jié)合構(gòu)成；對于由硬件構(gòu)成的定時(shí)器，一般是用改變R、C元件值控制定時(shí)的，其效率較高，但靈活性，通用性較差；而由軟件構(gòu)成的定時(shí)

16、器是用執(zhí)行一段程序來實(shí)現(xiàn)定時(shí)的，其靈活性通用性較高，但效率較差；故現(xiàn)在設(shè)計(jì)定時(shí)器一般都是采用軟硬相結(jié)合的方法，通過編程設(shè)定不同的延時(shí)常數(shù)，而由硬件控制定時(shí)過程，如大規(guī)模集成電路可編程計(jì)數(shù)器8253，51單片機(jī)通過編程構(gòu)成計(jì)數(shù)器等。延時(shí)電路主要是為了完善電路功能，因此在延時(shí)結(jié)束后應(yīng)發(fā)出一個(gè)結(jié)束信號(hào)，控制電路是否繼續(xù)工作。2.2總體電路設(shè)計(jì)2.2.1原理框圖2.2.2 電路設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求及原理，設(shè)計(jì)出電路原理圖，如圖2.2.2所示： 圖2.2.2電路原理圖 電路主要由555集成電路和聲、光控專用集成電路組成。（1）白天或夜晚光線較亮?xí)r，Q4接收到光信號(hào)，輸出低電平，使得555的3腳輸出低電平，S

17、CR截止，光控部分將開關(guān)自動(dòng)關(guān)斷，聲控部分不起作用。（2）當(dāng)光線較暗時(shí)，光控部分將開關(guān)自動(dòng)打開，Q4的b極處于高電平狀態(tài)，高電平再次放大使得Q5的c極為低電平555的4腳接收到高電平，同時(shí)聲音信號(hào)從MIC輸入，經(jīng)三極管放大輸入到555的2腳，觸發(fā)555的3腳輸出高電平觸發(fā)SCR導(dǎo)通，使電源部分導(dǎo)通，燈亮。負(fù)載電路的通斷同時(shí)受控于聲控部分和光控部分。電路是否接通，取決于光照的強(qiáng)度以及聲音信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)光照和聲強(qiáng)達(dá)到一定程度時(shí)，電路自動(dòng)接通，點(diǎn)亮白熾燈，并開始延時(shí)，延時(shí)時(shí)間到，開關(guān)自動(dòng)關(guān)斷，等待下一次信號(hào)。第3章 單元電路設(shè)計(jì)與分析3.1電源設(shè)計(jì)電路工作是否穩(wěn)定，電路功能是否能實(shí)現(xiàn)，不僅僅取決于電路

18、元器件，還和外加電源有關(guān)。3.1.1電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電源電路的種類繁多，如變壓器降壓；橋式整流全波整流；Lc、Rc濾波；三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓等。具體采用什么電路合適，則根據(jù)主體電路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同和可靠、價(jià)廉、有效益等要求進(jìn)行選用。 根據(jù)本文安全、實(shí)用、廉價(jià)的特點(diǎn)，其電源的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下： 降壓穩(wěn)壓濾波整流圖3.1.13.1.2 結(jié)構(gòu)原理說明因?yàn)镮C555的供電電壓為直流4.516V，而我們用家用的交流220V供電。所以需要降壓、整流。因?yàn)檎骱蟮牟ㄐ渭y波很大，所以需要濾波。濾波后得到較平滑的直流，給IC555供電不穩(wěn)定，需進(jìn)一步穩(wěn)壓。此電源比一般簡單的穩(wěn)壓電路更使用，成本更低，使用壽命更長。 電路圖及原理

19、 根據(jù)電源結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)出具體的電源電路，如圖所示：圖3.1.2電源電路（其中J1為電源，J2為路燈）降壓穩(wěn)流部分由R3C1、整流橋D2,D3,D4,D5和濾波電容C2組成，交流220V輸入，經(jīng)R3(220K)降壓，經(jīng)D2,D3,D4,D5整流橋全波整流，C6（220F）大電解電容濾波，濾波后得到紋波較大的直流信號(hào)，然后D7與C8對此信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓后得到+9V的電壓，為電燈控制電路提供了工作電壓。3.2聲控部分電路設(shè)計(jì)白天，因?yàn)楣饪仉娐纷钄?，所以，無論多大聲，燈都不會(huì)亮。到夜晚，光控電路導(dǎo)通，當(dāng)人走動(dòng)的腳步聲傳到傳聲器MIC時(shí)，聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)三極管Q3放大，使燈亮。若聲控靈敏度偏低，可增

20、大R10阻值，或換高放大倍數(shù)的三極管。本系統(tǒng)放大整形電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3.2.2所示。圖 3.2.2聲控部分電路3.3光控部分電路的設(shè)計(jì)所謂光控就是利用光敏三極管對不同光照呈現(xiàn)的阻抗不同，對時(shí)基電路555的四腳進(jìn)行高低電平的控制，或處于等待觸發(fā)狀態(tài)，或處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)。白天光照Q4呈低阻，Q2正偏置而飽和導(dǎo)通。其集電極電位，即555的4腳被鉗制在0.3V左右，從而是555處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)，此時(shí)不管2腳有多大的觸發(fā)電平，555均不會(huì)翻轉(zhuǎn)置位?？煽毓璨粫?huì)觸發(fā)導(dǎo)通，電燈無電不亮。夜晚光暗，此時(shí)Q4呈高阻而截止，Q5無偏置電流，呈截止?fàn)顟B(tài)。555的4腳呈高位，使555觸發(fā)器處于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)狀態(tài)，此時(shí)如果有

21、聲響，經(jīng)拾音，放大，倍壓整流后，正極性信號(hào)使Q1飽和導(dǎo)通，下跳變信號(hào)加之555的二腳使555翻轉(zhuǎn)置位。3腳由原來的低電平變?yōu)楦唠娖剑s+8.5V），經(jīng)R7限流后觸發(fā)雙向可控硅SCR1并導(dǎo)通，電燈點(diǎn)亮。，電路原理圖如圖3.3.3所示：圖3.3.3 光控延時(shí)部分電路（其中2端接信號(hào)輸入，3端接信號(hào)輸出）3.4延時(shí)處理部分電路的設(shè)計(jì)以555為中心的延時(shí)電路多而常見，它電路結(jié)構(gòu)簡單，外圍元件少，工作穩(wěn)定。電容延時(shí)就是RC延時(shí)，利用電容的充放電調(diào)節(jié)RC時(shí)間常數(shù)來完成，一般要配合另外的一個(gè)觸發(fā)電路來達(dá)到延時(shí)控制，實(shí)際上555延時(shí)電路就是用的RC充放電。繼電器延時(shí)在強(qiáng)電領(lǐng)域有時(shí)間繼電器等，利用的是電磁原理。

22、在弱電領(lǐng)域一般以固態(tài)繼電器為主，但是它也只是一種控制器件。另外在數(shù)字電路中，利用震蕩器和計(jì)數(shù)器也可以做成相當(dāng)精確的延時(shí)電路。如果考慮成本，可以直接用RC延時(shí)，另外加上一個(gè)三極管就構(gòu)成了一個(gè)延時(shí)控制電路。如果考慮性能但又不是很高，可以用555。如果是在高精度的場合，如數(shù)字取樣等，那就要用數(shù)字式的延時(shí)電路。根據(jù)本設(shè)計(jì)的思想，應(yīng)使用更為簡單，便宜而且性能也比較可靠555延時(shí)電路。設(shè)計(jì)思路： （1）單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路有如下特點(diǎn) 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 在外加脈沖的作用下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 由于電路中RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，該暫態(tài)維持一段時(shí)間又回到原來的穩(wěn)態(tài)

23、，暫穩(wěn)態(tài)維持的時(shí)間取決于RC的參數(shù)值。 （2）雙穩(wěn)態(tài)電路的特點(diǎn)是： 它有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在沒有外來觸發(fā)信號(hào)的作用下。電路始終處于原來的穩(wěn)定狀態(tài)。由于它具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，故稱為雙穩(wěn)態(tài)電路。 在外加輸入觸發(fā)信號(hào)作用下，雙穩(wěn)態(tài)電路從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。通過比較，單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路比起雙穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路要簡單、實(shí)用，更符合本次設(shè)計(jì)的要求，所以應(yīng)選擇單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路作為延時(shí)電路。 555和R8、C7、等組成單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路。電燈點(diǎn)亮的時(shí)間即單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路觸發(fā)后高電平持續(xù)的時(shí)間（穩(wěn)態(tài)時(shí)間），他取決于單穩(wěn)態(tài)電路的時(shí)間常數(shù)，其大小為， Td=圖示3.4.2所示電路的單穩(wěn)態(tài)時(shí)間為36s，即電燈點(diǎn)亮后36秒后熄滅

24、。降壓電容選用耐壓400V以上的金屬化紙介電容器。圖 3.4.2 延時(shí)部分電路（其中2端接信號(hào)輸入，3端接信號(hào)輸出）3.5參數(shù)計(jì)算在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)電路的性能指標(biāo)要求決定電路元器件的參數(shù)。例如根據(jù)電壓放大倍數(shù)的大小，可決定反饋電阻的取值；根據(jù)延時(shí)時(shí)間要求，利用公式，可計(jì)算出決定時(shí)間大小的電阻和電容之值等等。但一般滿足電路性能指標(biāo)要求的理論參數(shù)值不是惟一的，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)元器件性能、價(jià)格、體積、通用性和貨源等方面靈活選擇。計(jì)算電路參數(shù)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）計(jì)算元器件工作電流、電壓和功率等參數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮工作條件最不利的情況，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊?（2）對于元器件的極限參數(shù)必須留有足夠的裕量，

25、一般取1.52倍的額定值。 （3）對于電阻、電容參數(shù)的取值，應(yīng)選計(jì)算值附近的標(biāo)稱值；非電解電容器一般在100pF0.47F選擇；電解電容一般在1F2000F范圍內(nèi)選用。 （4）在保證電路達(dá)到功能指標(biāo)要求的前提下，盡量減少元器件的品種、價(jià)格、體積等。 （5）設(shè)計(jì)已確定的參數(shù)指標(biāo)為： 額定電壓： 220V ；額定電流： 1A ； 光線強(qiáng)度 10LX ，觸發(fā)電壓 0 20dB( 可調(diào) ) 亮燈持續(xù)時(shí)間： 36S5S ； 靜態(tài)功耗： 0.3W; 動(dòng)態(tài)功耗 :0.9W( 不包括 Q3 的功耗 ) 。第4章 電路圖繪制4.1 Protel 99 SE簡介本文采用的電路圖繪制及PCB圖制作軟件是Protel

26、 99 SE。Protel 99 SE設(shè)計(jì)系統(tǒng)是一套建立在PC環(huán)境下的EDA（Electronic Ddsign Automation）電路集成設(shè)計(jì)系統(tǒng)。Protel 99 SE就是由早期Protel版本發(fā)展而來的，是基于Windows95/98/2000/XP環(huán)境的新一代電路原理圖輔助設(shè)計(jì)與繪制軟件，其功能模塊包括電路原理圖設(shè)計(jì)、印制電路電路板設(shè)計(jì)、無網(wǎng)格布線器、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、電路圖模擬/仿真等。它是集電路設(shè)計(jì)與開發(fā)環(huán)境于一體的軟件。Protel 99 SE的主要功能模塊包括電路原理圖設(shè)計(jì)、PCB板設(shè)計(jì)和電路仿真器件設(shè)計(jì)，各模塊具有豐富的功能，可以實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)與分析的目的。 4.1.1

27、原理圖設(shè)計(jì)（1）選取元器件:根據(jù)原理圖中所需選取合適的元器件。一般經(jīng)常用到的元器件在常用元件中都可以找到，但是有些元器件在里面是找不到的或者是找不到合適的，我們可以將不合適的元器件進(jìn)入Edit編輯，將其改動(dòng)為我們所需要的，沒有得就只有自己手動(dòng)制作元器件了，在原理圖設(shè)計(jì)當(dāng)中我就自己做了個(gè)繼電器。（2）布局: 將各元器件根據(jù)設(shè)計(jì)需要擺放在合理的位置，使原理圖在不影響工作的情況下看起來美觀。（3）布線：將元器件各管腳，根據(jù)電路所需連接起來。一般情況下可以用wire直接布線，它具有電器規(guī)則，有些電路圖還用到總線bus和Netlablle，bus不具有電器規(guī)則，Netlablle具有電器規(guī)則。（4）封裝：屬性設(shè)置，既根據(jù)電路原理圖所需，選取合適的封裝。在這一部分我用了大量的時(shí)間，因?yàn)榉庋b如果有錯(cuò)誤，就直接會(huì)影響到后面PCB的生成。封裝庫中的封裝只是一部分，有些在里邊是根本找不到的，需要自制一個(gè)封裝，在這次制作當(dāng)中繼電器是這次設(shè)計(jì)的難