模拟电路课程设计。
所属学院：计算机科学与通信工程学院。
姓名： 高剑。
指导老师：杨建宁。
同组成员：庄晓波吴晓亮吴建中夏翔宇高剑。
完成时间：2024年1月14日。
目录。1）设计题目名称。
2）设计任务、技术指标和要求。
3）设计方案选择与论证。
4）总体电路的原理和功能框图。
方案比较和说明） 。
5）功能块及单元电路的设计与主要参数计算，元器件选择和电路参数计算的说明等。
6） 全部元器件、型号清单。
（7）**过程波形和结果。
（8） pcb底版布线图及说明（选择）。
（9）课程设计体会和收获。
课程题目：台灯自动开关盒。
一、设计目的。
·掌握台灯自动开关盒的工作原理。
·掌握多种台灯自动开关盒的电路组成及设计方法。
二、设计任务和要求。
1．设计并制作一个台灯自动开关盒，以实现“人来灯亮，人走灯灭、光照灯灭”等节电功能；
2．台灯盒有交流电源输入线和交流电源输出插座，输出可接额定电压220v，输出功率适当的台灯；
3．具有两个传感器，即：
（1）光敏传感器。将其安装在开关盒适当的地方，作为检测光照；
（2）对人体敏感的传感器，通过人体发出的红外线感应人体接近；
4．自动开关盒做好后，将台灯的电源插头插入开关盒的电源输出插座，便可实现如下功能：
（1）在晚上，当没有足够的光源照到光敏元件上时，若有人靠近台灯，它便自动接通电源发光，人离开台灯后，能自动断开电源；
（2）在白天有足够强的光线（以适合阅读为标准）照射到光敏元件上时，无论是否有人靠近台灯，它都不会亮；
6．设计并制作电路图。
三、方案选择与论证。
3．1方案1：红外感应。
1、 结构图见图1：
图1 图 1 中有三个主要部分：
( 1 ）光敏传感器，其作用就是将感觉到的光信号的强弱转化为电阻的大小，并实时告知控制元件；
( 2 ）红外感应器，其作用是感觉近距离内有没有人靠近，并实时的告知控制元件；
( 3 ）控制单元，其作用是根据台灯周围的光线和是否有人靠近来控制灯的亮与灭。
图2图 2 主要由三大部分组成：
1）电源部分。在图2中虚线的左边为电源部分，直流稳压电源的基本功能是为电子电路提供稳定且合适的电能，它以公共供电网为能量**（即供电网是220v，50hz 的交流市电），输出电压等级较低，功率较小的直流电压，一般在3v-24v,200w 以下。下图给出了直流稳压的基本结构。
由图可见，直流稳压电源包含如下几个部分：电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。
输入100v，60hz的电压信号，进过变压器后输出约为13.5v的交流信号，在经过，桥式整流滤波之后输出大约为17.587v 的直流信号。
设u2为变压器二次测电压有效值，那么经过桥式整流滤波之后输出的电压uo大约满足公式：
uo=1.2 u2
测得的电压基本上满足此公式。
在工程实际中，一般取：
2） 红外感应部分。
工作原理：红外感应部分的功能由红外探测模块hn911t完成，但由于在multisim软件上无法模拟出该模块，故采用外加一个信号的模式来实现该功能，当人体进入该红外探测区是，会有一个5v的电压信号输入，当人体不在该探测范围内时，该信号变为0v，等于没有信号输入。
3) 光敏传感器。
工作原理：光敏传感器的功能由光敏电阻来完成，由于在软件上无法模拟，所以决定由一个阻值适当的滑动变阻器来替代，通过光照的强度来改变输入电阻阻值的大小，当白天时，由于光照比较强，所以光敏电阻的阻值较小（即滑动变阻器的阻值较小）所以滑动变阻器上分得较大的电压，从而没有输入信号。到了晚上情况则相反。
在光敏电阻控制输入输出信号时，需要用到一个电压比较器，电压比较器的原理如下：
比较器的一端加的是光敏电阻（即滑动变阻器）两端的电压信号，另一端加的则是一个10v的电压信号。当滑动变阻器的电压大于10v，则输出一个大小恒定的电压信号，如果滑动变阻器两端的电压小于10v时则输入一个负的电压信号。
电压比较器原理图如下：
当vcc>vdd时输出的信号为 15.041v；
当vcc当vcc=vdd时输出的信号为0v。
然后找到一个临界电阻值，据此判断白天和晚上的阻值大小。
四：控制器。
次电路中控制器的功能有两个晶体双闸管来实现，其中一个用于控制光敏电阻的输出信号，另外一个则用来控制红外装置的输出信号。
当有两个信号同时输入（既是天黑，又有人进入）时，两个双闸管同时导通，但是，只要有一个信号没有输入，那么总电路就不会导通。
晶体双闸管的原理图如下：
晶体双闸管由npnpn五层硅组成，其正向和反向都具有触发导通对的特性。
晶体双闸管：
导通原理图：
当开关闭合时，即a和g之间有信号输入时，双闸管导通。
所以用此装置可起到控制的目的。
以上就是实验每个部分的组成原理图。
下图是本实验的总的原理图：
本实验的实验装置如下：
100v ，50hz 的电源；
nlt_pq_4_16 变压器；
由四个二极管组成的桥式电路；
一个 3.6uf 的电容；
两个型号为 2n6157 的双闸晶体管；
等其他基本元器件。
中间计算步骤及所用到的公式：
首先：经过桥式整流滤波之后输出一个 15.031v 的电压信号，用到课本上的公式为uo= 1.2 u2；u2为变压器二次测电压有效值。
其次：替代光敏电阻的滑动变阻器的最大阻值为10k欧姆。电压比较器的电压比较信号为10v。
当滑动变阻器的电阻大约为8k欧姆时，是它的临界电阻值（当电阻大于8k欧姆时，变压器两端分得的电压大于比较电压10v,输出正信号，即进入天黑状态，当小于8k欧姆时，情况则相反，即进入白天时的状态。）
如果进过电压比较器后输出的是一个负信号，那么经过二极管后则反向截止，不导通，那么双闸管也不导通，即灯不亮。如果输出的是正信号的话，那么情况则相反。
本实验中的红外信号，也是通过外加一个电压信号来实现的，也通过。
一个晶体双闸管来控制最后的输出结果。如果有人体进入红外探测范围，那么就会有一个5v的电压信号输入，从而导致晶闸管最后导通。如果没有红外信号的话，那么情况就相反。
实验总结：通过本次课程设计，将课本所学知识联系到日常生活中，加深了我们对课本内容的认识和应用，也更让我们了解到了生活中即使是随便看得到一个光控路灯，也有着不简单的内容，让我们重新感悟，从生活中学习，着心于观察生活，才能做到不空读书，从而将生活中的所观所感融入到学习中，进而学会更多。此外，通过团队的合作，更让我们发现了各自所学的不足，大家取长补短，互相为师，加深了对彼此的了解，增进了友谊。
样本格式 电子课程设计
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