数电课程设计

郑州轻工业学院。

电子信息工程课程。

设。计。

年级：06级班级： 06电子(1

姓名：鲍辉学号：zd060100124

课程设计任务书

1 课程名称数字电子技术。

2 课程性质必修专业基础课。

3 适用年级 06级。

4 适用专业应用电子技术专业。

5 设计课题声光控楼梯照明开关。

6 课题性质必开。

7 选题要求最多组数3组每组最多人数3人。

8 指导老师李彩云职称电气工程师。

9 设计目的

学会用《数字电子技术》中所学的知识完成简单的应用电路设计。

10 设计要求

10.1 用光控电路和声控电路去触发单向可控硅的导通使得照明灯发光；白天有光照，电路锁定，即使有声音照明灯也不发光，晚上没光照，只要有声音照明灯就发光，延迟30s灯自动熄灭；

10.2 写出设计过程，画出原理图，完成设计报告。

11 课程设计的进度安排 16学时。

12 参考书目。

数字电子技术》，康发光主编，高等教育出版社，2002

通用集成电路应用与实例分析》，陈有卿编，中国电力出版社，2007.4

cmos数字电路应用300例》, 肖景和主编中国电力出版社，2005.2

13 任务书下达时间 2024年12月12日。

目录。第一章：摘要1

第二章：设计目的、技术指标及要求3

第三章：设计方案、框图及论证4

第四章：单元电路的选取与设计及功能7

第五章：元器件清单及其管脚图功能表10

第六章：总体电路图及简要说明19

第七章：心得体会20

参考文献22

附件：电路图23

第一章：摘要。

摘要：在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。

同时，为了加强我们对模拟电子技术和数字电子技术的理解合巩固，我花了1个星期的时间进行电子技术课程设计，而我设计的课题是声光控延时照明灯的设计，我设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控白炽灯节能路灯。

在本设计中介绍了声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节点。

本电路采用了555电路组成了延时电路，能够准确的延迟30s，同时利用了sn74ls04六非门反相器进行脉冲整形。主要用到了可控硅、光敏电阻、驻极地传声器等元器件。

第二章：设计目的、技术指标及要求。

第一节：设计目的。

1．熟悉工程实践中电子的设计方法和规范，达到综合应用电子技术的目的。

2．学习文件检索和查找数据手册的能力。

3．学习protel软件使用。

4 设计原理及结果。

4.1 摘要本电路采用了555电路组成了延时电路，能够准确的延迟30s，同时利用了sn74ls04六非门反相器进行脉冲整形。主要用到了可控硅、光敏电阻、驻极地传声器等元器件。

4.2 关键词声控光控触发延时。

4.3 引言

随着电子技术的发展和人民生活水平的提高，各种采用电子电路控制的新型灯具不断推出，给百姓生活增加了色彩，也带来了方便和舒适。同时各种灯光控制应用电路也在发展。尤其是声光双控延时开关，常用于楼道、走廊或农村庭院等。

4.4 设计要求分析

根据声光控楼梯照明开关在白天不工作，可采用光控电路。白天它不工作，夜晚就工作，使用到的主要元器件是光敏电阻(或光敏二极管). 光敏电阻受光照射越强，阻值就越小，反之，光照越弱，就会呈现高阻状态。

因此白天时电路锁定，就是有声音照明灯也不发光。要求在夜晚收到突发声响时，可采用声控电路控制。同时要求有声音照明灯就发光，延迟30s灯自动熄灭，可采用延时控制电路来完成 .

4.5 设计原理及方案论证。

图1 原理框图。

工作原理白天由于光控电路的工作状态，声控电路不起作用。晚上由于光控电路的工作状态的改变，声控电路进入工作状态。当有行人的走动或其它声响发出后，声控电路将声音信号转换成电信号，推动主控门电路，进而使触发电路受到触发，电路开始工作灯亮。

重要元器件介绍：

图2 ne555内部结构图。

图3 ne55引脚图。

脚：低电平触发端，当②脚电平小于1/3vcc时，输出端uot高电平，dis端关断。

脚：控制电压端，接不同的电压值可以改变②脚和④脚的触发电平值

脚：高电平触发端，当th电平大于2/3vcc时输出端uot低电平，dis端通

脚：为放电端，其内的三极管的导通或关断，能为外部rc回路提供放电通路。

脚：电源 ①脚gnd ：地 ③脚out：输出端 ④脚：复位端。

图4定时器ne555的功能。

方案一采用74ls04六非门集成块实现的。用非门和压电陶瓷bc以及电阻组成声控电路。如图光控电路主要采用光电二极管、非门、普通二极管来完成。

延时控制电路采用rc充放电来完成，延时30秒相当于时电容放电时间。触发控制主要采用可控硅、非门电路来完成。

方案二采用了555定时电路，组成单稳态触发器。单稳态触发器输出的脉冲宽度tw为暂稳态维持的时间，也就是电容c的充电时间。声控电路采用驻极地传声器来完成，触发控制也是主要采用了可控硅。

光控主要采用光敏电阻，综上所述，两者的声控和光控电路差不多，没什么新颖的地方。但由于方案二采用了555定时电路，组成单稳态触发器，延迟时间比较准，而方案一采用rc充放电来完成延时，延迟时间效果不怎么好，而且555集成块**不是很贵，因此采用方案二进行设计，效果比较好。

4.6 单元电路设计。

4.6.1 声控电路

图5 声控电路原理图。

电路工作原理：驻极地传声器把声音信号转换成电信号，经过d4a处理形成矩形脉冲，通过c1，并经vt放大进行输出。

4.6.2 光控电路。

图6 光控电路原理图。

电路工作原理：电桥r3、vs、c1、r1为集成块提供工作电源。在白天时，光敏电阻阻值很低，d1输入端为低电平，d3输出端为低电平，光控电路不起作用。

夜晚时，光敏电阻的值很高，d1输入端为高电平，d3输出端为高电平，二极管导通。利用此原理光控开关在白天不工作，夜晚工作。其中sn74ls04起着脉冲整形作用。

4.6.3 触发电路。

图7触发电路原理图。

电路工作原理：当输入端为高电平时，相当于在可控硅的控制端与阴极加了一个正向触发电压，使得可控硅导通照明灯发光。反之，当输入端为低电平时，相当于在可控硅的控制端与阴极加了一个反向触发电压，使得可控硅截止照明灯不发光。

其中sn74ls04起着脉冲整形作用。

4.6.4 延时电路。

图8延时电路原理图。

r和c为定时元件。没有加触发信号时，ui为高电平。接通电源后，vcc经r对电容c进行充电，当电容c上的电压uc≥2/3vcc时，输出uo=0。

与此同时电容c通过放电端迅速放完电，uc=0.内部的的rs触发器的两个输入信号都为高电平1，保持0状态不变。所以，在稳定状态时，uo=0

当输入电平≤1/3vcc时，触发进入暂稳态，输出为高电平1

单稳态触发器输出的脉冲宽度tw为暂稳态的时间，可用如下公算：

tw≈1.1rc跟据电路延迟30秒，得tw≈1.1rc=30,算出rc=27.可取r=27k

c=1uf.

4.7 系统电路设计。

图9 总电路图。

在白天时，光敏电阻阻值很低，d1输入端为低电平，d3输出端为低电平，光控电路不起作用，灯不亮。

夜晚时，光敏电阻的值很高，d1输入端为高电平，d3输出端为高电平，二极管导通，如果有声音的话，驻极地传声器把声音信号转换成电信号。

经过d1和d2进行脉冲整形，变为高电平1. 通过光控电路进入d5和d6, 在可控硅的控制端与阴极加了一个正向触发电压，使得可控硅导通照明灯发光给可控硅。同时可控硅处于暂稳态，当声音结束以后，vd5截止输入低电平，单稳态触发器进入暂稳态，开始延迟30秒。

之后输出低电平，在可控硅的控制端与阴极加了一个反向触发电平，使得可控硅截止照明灯不发光。

5 小结。该电路能够很好的工作，在声音结束以后，能延长30秒。同时采用了非门电路进行脉冲整形，信号比较好。

但由于市交流电不是很稳定，存在着波动，会影响到电路的工作。同时该电路对声音的灵敏度很高。

6 本次课程设计的心得体会。

通过这次课程设计我学到了很多东西，尤其是做好一件事实在是不容易，特别是在准备不足的情况下，更是难上加难。幸运地是在课程设计过程中我得到了广大老师和同学的帮助，特别是得到了李彩云老师的分析与讲解！他严谨的治学态度和对问题的分析方法以及解决问题方法，使我一生受用！

同时我也学会了怎么在浩瀚如海的大堆资料里搜集自己所需要的东西，怎样与人沟通去完成一件事。

然而我也看到了自身地不足，专业知识不是很过硬，缺乏对问题地分析能力，还有自己知识储备的不足，使得搞课程设计时，不知从何处下手。因此从现在开始我要认真地学好专业知识以及其他相关知识，充实自己。

致谢词感谢我们的导师李彩云老师，他渊博的知识，严肃的科学态度，严谨的治学精神，灵活的思维方式，耐心、细致的指导，给予了我们莫大的帮助和支持。您循循善诱的教导和不拘一格的思路，给予我们启迪，使我们在自己的学业上更上一层，丰富了我们的经验，充足了我们的知识，再次致谢我们的导师李彩云老师。

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