1、電子技術基礎（模擬部分)光控路燈控制器得設計學生姓名：劉騰艷專業(yè)：電氣工程及其自動化班級 : 電器四班學號： 14 63 105指導教師：郭宇第一章內容摘要光電子技術就是繼微電子技術之后近30 年來迅猛發(fā)展得綜合性高新技術。1 6年半導體激光器得誕生就是近代科學技術史上一個重大事件。經歷十多年得初期探索 , 從 70 年代后期起 , 隨著半導體光電子器件與硅基光導纖維兩大基礎元件在原理與制造工藝上得突破 , 光子技術與電子技術開始結合并形成了具有強大生命力得信息光電子技術與產業(yè)。光電子技術就是一個比較龐大得體系，它包括信息傳輸 , 如光纖通信、空間與海底光通信等 ; 信息處理，如計算機光互連、

2、光計算、光交換等 ; 信息獲取，如光學傳感與遙感、光纖傳感等 ; 信息存儲，如光盤、全息存儲技術等 ; 信息顯示 , 如大屏幕平板顯示、激光打印與印刷等。20 世紀年代激光問世以來, 最初應用于激光測距等少數(shù)應用，到7年代 , 由于有了室溫下連續(xù)工作得半導體激光器與傳輸損耗很低得光纖, 光電子技術才迅速發(fā)展起來?，F(xiàn)在全世界敷設得通信光纖總長超過1000 萬公里，主要用于建設寬帶綜合業(yè)務數(shù)字通信網。以光盤為代表得信息存儲與激光打印機、復印機與發(fā)光二極管大屏幕現(xiàn)實為代表得信息顯示技術稱為市場最大得電子產品. 人們對光電神經網絡計算機技術抱有很大希望, 希望獲得功耗得、響應帶寬很大，噪音低得光電子技

3、術.光電子技術也就是一個非常寬泛得概念，它圍繞著光信號得產生、傳輸、處理與接收，涵蓋了新材料（新型發(fā)光感光材料, 非線性光學材料, 襯底材料、傳輸材料與人工材料得微結構等) 、微加工與微機電、器件與系統(tǒng)集成等一系列從基礎到應用得各個領域. 光電子技術科學就是光電信息產業(yè)得支柱與基礎，涉及光電子學、光學、電子學、計算機技術等前沿學科理論, 就是多學科相互滲透、相互交叉而形成得高新技術學科。?第二章系統(tǒng)整體設計2、 1 光控制路燈控制器課程設計得目得1、 能夠全面得鞏固與應用課程中所學得基本理論得基本方法，并初步掌握綜合系統(tǒng)設計得基本方法 .、 培養(yǎng)獨立思考、獨立準備資料、獨立設計規(guī)定功能得綜合設

4、計能力。3、 培養(yǎng)獨立進行試驗 , 包括電路布局、安裝、調試與排除故障得能力。、 培養(yǎng)書寫綜合設計實驗報告得能力.2、 2 光控制路燈控制器得設計任務與要求利用光照得強度作為路燈得起控點, 實現(xiàn)光線較亮時 , 自動關閉 , 晚上光線較暗時 ,自動開啟路燈得控制。了解常用路燈控制得各種方法，及各自得優(yōu)缺點，通過相互得比較，確定設計方案，同時加以電路得設計與分析, 完成設計任務。2、 3設計中各電路原理得介紹一。聲控電路圖及原理1、電路圖 :圖 21 聲控電路圖、原理：聲控電路就是把聲音轉換為電信號，利用放大電路將該電信號放大從而驅動其她電路工作、3、電路框圖 :二。光控電路圖及原理、電路圖：圖

5、2-2光控電路圖、原理 :當有光照射到光敏電阻時，其阻值減?。◣资甂 左右），使電壓比較器 5腳電壓為 V, 輸出為低電平；反之光敏電阻沒有光照時，其阻值增大( 幾 M)，使電壓比較器 5 腳電壓大于 6 腳電壓 , 輸出為高電平 .三。 NE55 構成得施密特觸發(fā)器1、NE555得電路圖：VCC電源R D 復位(8 )(4 )控制電壓5k v IC(5 )R&vI1(6 )C 1閾值輸入G5k &1(3 ) vOV CCR D&v IC84Sv I25(2 )C 2vI1觸發(fā)輸入6vO5k v I25553(7 )2,vOTv O7放電端1(1 )(a)(b)圖 3 E555得結構圖及其引腳

6、圖2、N 55 得工作過程：當腳，即比較器 A2 得反相輸入端加進電位低于 ? VD得觸發(fā)信號時，則 T9、 VTll 導通，給雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中得 VT4 提供一偏流 , 使 VT 4 飽與導通 , 它得飽與壓降 cs 箝制 VTl5 得基極處于低電平，使 Tl5 截止 , Tl7 飽與，從而使 l8 截止 ,VT 9 導通， VT0 完全飽與導通 , T1 截止。因此，輸出端 3 腳輸出高電平。此時，不管 6 端 ( 閾值電壓 ) 為何種電平 , 由于雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 ( Tl4 VT 7) 中得47k 電阻得正反饋作用（ VTl 得基極電流就是通過該電阻提供得) ，3 腳輸出高電平狀態(tài)一直保持到

7、6 腳出現(xiàn)高于 ? VDD 得電平為止。當觸發(fā)信號消失后，即比較器A反相輸入端腳得電位高于 ? DD，則 VT9、 V l 截止 ,V 4 因無偏流而截止，此時若6 腳無觸發(fā)輸入 ,則VTl7 得 Vces 飽與壓降通過 4、7k 電阻維持 Tl 截止，使 VTl 飽與穩(wěn)態(tài)不變 , 故輸出端 3 腳仍維持高電平。同時 , T8 得截止使 T6 也截止。當觸發(fā)信號加到 6 腳時，且電位高于 ? V D 時, 則 VTl 、V2、VT皆導通。此時，若腳無外加觸發(fā)信號使VT、Vl4 截止，則 VT3 得集電極電流供給VTl 偏流 , 使該級飽與導通，導致Vl 截止，進而 VTl8 導通， T9、 T

8、。都截止， T21 飽與導通 , 故腳輸出低電平。當6腳得觸發(fā)信號消失后，即該腳電位降至低于? 時，則V l 、 VT皆截止，使 Tl5得不到偏流。此時，若2 腳仍無觸發(fā)信號，則 l5 通過 4、7k 電阻得到偏流 ,使VTl5維持飽與導通，l7截止得穩(wěn)態(tài)，使3 腳輸出端維持在低電平狀態(tài)。同時，VTl8得導通，使放電級 T6 飽與導通。通過上面兩種狀態(tài)得分析，可以發(fā)現(xiàn)：只要2 腳得電位低于 ?VDD,即有觸發(fā)信號加入時，必使輸出端3 腳為高電平；而當6 腳得電位高于?VDD時，即有觸發(fā)信號加進時, 且同時 2 腳得電位高于 ?VD時，才能使輸出端腳有低電平輸出。 4 腳為復位端。當在該腳加有觸

9、發(fā)信號，即其電位低于導通得飽與壓降 0、3V時， T8 導通，其發(fā)射極電位低于 V，因有 3 接入 ,VTl7 為截止狀態(tài) ,V 8、 T21 飽與導通 , 輸出端腳為低電平。此時，不管腳、6 腳為何電位 , 均不能改變這種狀態(tài) . 因 T8 得發(fā)射極通過 3 及 VTl7 得發(fā)射極到地， 故 VT8得發(fā)射極電位任何情況下不會比 1、 V 電壓高 . 因此，當復位端腳電位高于 1、4時 , 8 處于反偏狀態(tài)而不起作用，也就就是說，此時輸出端3 腳得電平只取決于2 腳、 6 腳得電位。3、NE555組成得施密特觸發(fā)器：將 NE555得 2 腳與 6 腳接在一起 , 就構成了施密特觸發(fā)器。4、 施

10、密特觸發(fā)器得電路圖與波形圖:圖 24 施密特觸發(fā)器得電路圖及波形圖四 M31、 M358得引腳圖：圖 2 5 LM38 得引腳圖2、LM3得介紹 :LM35內部包括有兩個獨立得、高增益、內部頻率補償?shù)秒p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬得單電源使用，也適用于雙電源工作模式， 在推薦得工作條件下 ,電源電流與電源電壓無關。它得使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊與其她所有可用單電源供電得使用運算放大器得場合。五 7 1221、712 得工作原理 :（ 1) 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個穩(wěn)定狀態(tài)，一個暫穩(wěn)態(tài) .（ 2）在外加脈沖得作用下 , 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉到一個暫穩(wěn)態(tài)。( ）由于電路中

11、RC延時環(huán)節(jié)得作用，該暫態(tài)維持一段時間又回到原來得穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持得時間取決于 C得參數(shù)值。2、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器得特點 :目前使用得集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有不可重復觸發(fā)型與可重復觸發(fā)型兩種. 不可重復觸發(fā)得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)后, 再加入觸發(fā)脈沖不會影響電路得工作過程，必須在暫穩(wěn)態(tài)結束后，它才能接受下一個觸發(fā)脈沖而轉入暫穩(wěn)態(tài), 比如 74121、7421、 4 221 都就是不可重復觸發(fā)得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器. 而可重復觸發(fā)得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器就不同了 , 在電路被觸發(fā)而進入暫穩(wěn)態(tài)后，如果再次加入觸發(fā)脈沖，電路將重新被觸發(fā)，使輸出脈沖再繼續(xù)維持一個 w 寬度 , 屬于可重復觸發(fā)得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有 7、 7L

12、S22、 4123、74LS13 等。本次實驗所用到得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器便就是可以重復使用得 7 122 觸發(fā)器。3、7122 得引腳圖 :第三章硬件電路得測試3、 1 所需器件及器件得介紹1、實驗儀器 :光敏電阻 ( 一個 ) ，絕緣實驗臺， 5V 電壓源 , 光敏電阻（一個 ) ；駐極體話筒（一個 ) ；運放 LM58、 74L 122、 E55( 各一個）；發(fā)光二極管（一個） ; 電容（若干）；電阻 ( 若干） ; 導線 ( 若干）。、實驗工具：剝線鉗，鑷子 , 焊錫，數(shù)字萬用表 , 偏口鉗，電烙鐵。3、器件得介紹 :光敏電阻：光敏電阻器就是利用半導體光電導效應制成得一種特殊電阻器，對光線十分

13、敏感 ,它得電阻值能隨著外界光照強弱（明暗)變化而變化 .它在無光照射時，呈高阻狀態(tài)；當有光照射時，其電阻值迅速減小。電阻色環(huán) :每種顏色代表不同得數(shù)字，如下：棕 紅 2 橙 黃 4 綠 5 藍 6 紫 7 灰 白 9 黑 0 金、銀表示誤差各色環(huán)表示意義如下 :第一條色環(huán)：阻值得第一位數(shù)字；第二條色環(huán)：阻值得第二位數(shù)字;第三條色環(huán) :10 得冪數(shù) ;第四條色環(huán) : 誤差表示。3、電路工作原理及原理圖1、工作原理 : 白天有光照射時，光敏電阻阻值變小，電壓比較器得輸入端5 腳電壓小于 6 腳電壓 Vcc/2 ，則輸出低電平并加到施密特觸發(fā)器得復位端, 使輸出端 OT 為低電平 ,12 得 1、

14、 2 腳沒有觸發(fā)脈沖，故燈不亮；夜晚沒有燈光, 則光敏電阻阻值變大 ,使 5 腳得輸入電壓大于 6 腳得電壓 V /2, 此時輸出高電平，加到施密特觸發(fā)器得復位端后使復位端無效 , 當沒有聲音時 , 第一個變?yōu)殡妷焊S器，輸出為 Vcc2, 并加到施密特觸發(fā)器得 2 腳與 6 腳，則使施密特觸發(fā)器得輸出為高電平， 而加到 12單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器得 1 腳與 2 腳為上升沿脈沖，故不觸發(fā)輸出無效燈不亮；當有聲音時，聲音信號轉化為電信號，經放大器放大后 , 加到觸發(fā)器得 2 腳與 6 腳，使輸出為低電平 , 同時送給 122 單穩(wěn)態(tài)電路一個下降沿，使輸出為低電平，故燈發(fā)光，并且會維持5 秒，然后熄滅，再

15、有聲音時又會變亮，從而達到聲光控制得目得.、電路原理圖：圖聲光控制燈電路原理圖3、電路得參數(shù)計算1、電壓放大倍數(shù)2、輸出脈沖寬度 t W輸出脈沖寬度就就是暫穩(wěn)態(tài)維持時間， 根據輸出端得電路結構與輸入端得電路結構可以求出計算輸出脈沖寬度得公式： Tw0、6Rext ext通常 ext 得取值在 2 0之間， Cet 得取值在 1P 10uF 之間，得到得范圍可達 2ns 00ms,而在本次實驗中所需要得Tw值為 5 , 經計算后得到得電容值與電阻值分別為7uF、150K，近似等于 5s, 故符合要求、 該電路得優(yōu)缺點天黑有人走過樓梯通道時, 當有腳步聲或其它聲音時，樓道燈會自動點亮，提供照明 ,

16、 當人們進入家門或走出公寓，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅. 在白天。即使有聲音。樓道燈也不會亮，可以達到節(jié)能得目得。聲光控延時開關不僅適用于住宅區(qū)得樓道 , 而且也適用于工廠、辦公樓等公共場所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點。缺點就是電路較復雜, 可以簡化電路 , 還有就就是造價比較昂貴。第四章總結與展望通過這學期對樓道聲光控制燈得設計, 我深刻得理解了“學以致用”這句話. 正所謂“紙上談兵終覺淺 , 覺知此事要躬行”。學習任何知識, 僅從理論上去求知，而不去實踐、探索就是不夠得, 所以在本學期在模擬電子剛學完之際，來一次電子電路課程設計就是很及時、很必要得。這樣不僅能加深我們對電子電路得任職，而且還及時、真正得做到了學以致