感應式延時照明燈課程設計

1、<p>　　課程設計名稱： 電子技術課程設計 </p><p>　　題 目： </p><p>　　學 期：20**-20**學年第2學期</p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　班 級：

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p><b>

3、　　一、設計題目</b></p><p><b>　　感應式延時照明燈</b></p><p><b>　　二、設計任務</b></p><p>　　1. 采用非接觸式控制，有人或物體靠近則燈亮，延時一段后自動熄滅。</p><p>　　2. 延時時間人工調節(jié)，可在15—30秒之間可調。

4、</p><p>　　3. 要求外接交流220V電源即可工作。</p><p><b>　　三、設計計劃</b></p><p>　　電子技術課程設計共1周。</p><p>　　第1天：選題，查資料；</p><p>　　第2天：方案分析比較，確定設計方案；</p><p&g

5、t;　　第3～4天：電路原理設計與電路仿真；</p><p>　　第5天：編寫整理設計說明書。</p><p><b>　　四、設計要求</b></p><p>　　1. 要求有兩種或以上方案比較、設計。</p><p>　　2. 對所設計的電路全部或部分進行仿真，使之達到設計任務要求。</p><p

6、>　　3. 畫出整體電路圖，寫出設計說明書。</p><p>　　指 導 教師：謝國民</p><p>　　時 間： 年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　資源不是取之不盡的，節(jié)能也受到越來越多的人關注，越來越多人的重視。其實，只要我們在生活中做個有心人，會

7、發(fā)現很多地方可以節(jié)能。</p><p>　　本課題介紹兩種不同的方法來分析對比兩種的優(yōu)點缺點。第一種方法采用韓國生產的紅外接收集成電路KA2184制作紅外線感應式延時照明燈，電路用IC1（NE555 )時基集成電路組成的多諧振蕩器作為紅外發(fā)射管的驅動電路，光敏電阻使電路不能在白天觸發(fā)，只有在夜間才能被觸發(fā)。 電路采用紅外線反射式電路結構，紅外發(fā)射器與接收器需安裝在同一方向的同一平面內，這就需使發(fā)射器與接收器成為

8、一體化結構，并使用同一個電源供電。這種工作方式也正好適應該電路的長期待機、短時工作的工作狀態(tài)。第二種方法是聲光控延時照明燈來制作。 </p><p>　　本電路可以用于家庭走廊、儲藏室、衛(wèi)生間照明或梳妝臺鏡前燈，只要人走近燈就亮，離開燈延時一段后又自動熄滅，使用十分節(jié)能方便。</p><p>　　關鍵詞 KA2184集成電路，555定時器，電容，紅外接收管PH302</

9、p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題描述1</p><p>　　1.2 基本工作原理1</p><p>　　2 相關元件介紹2</p><p>　　2.1 555

10、定時器芯片2</p><p>　　2.1.1 555定時器內部結構介紹2</p><p>　　2.1.2 555定時器引腳圖及應用3</p><p>　　2.2 KA2184集成電路的介紹4</p><p>　　2.2.1 KA2184集成電路的內部結構介紹4</p><p>　　2.2.2 KA

11、2184的工作過程4</p><p>　　2.2.3 KA2184的主要參數4</p><p>　　3 紅外感應式延時照明燈和聲光控延時照明燈的總體設計與比較5</p><p>　　方案1 3.1 紅外感應式延時照明燈電路5</p><p>　　3.2 紅外感應式延時照明燈的制作與調試 ………………………………………………..

12、.8</p><p>　　方案2 3.3 聲光控延時照明燈電路………….............................…9</p><p>　　3.4聲光控延時照明燈分析…………....................................10</p><p>　　3.5兩種方案的比較……………........................

13、..................................10</p><p><b>　　4 總結10</b></p><p><b>　　5 參考文獻12</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題

14、描述</b></p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展電力/電子產品日益多樣化、復雜化所應用的電路保護元件已非昔日簡單。隨著科學技術的發(fā)展，一大批新穎的電子模塊，取代了過去由分立元件與集成電路等組成的繁瑣復雜的電子線路，是電子產品的設計與制作得到了大幅度的簡化，同時提高了電子產品的可靠性。目前，電子產品也更加普遍，更加環(huán)保節(jié)能。本課題將介紹主要以555定時器，感應接收集成電路KA2184等組成紅外感應式

15、延時照明燈，當人走近時燈就亮，離開燈延時一段后又自動熄滅，主要應用在家庭走廊、儲藏室、衛(wèi)生間照明或梳妝臺鏡前燈。</p><p>　　1.2 基本工作原理</p><p>　　本課程設計的感應式延時照明燈由555定時器，集成電路KA2184，紅外接收管PH302，電容等元件組成。其基本工作原理：當紅外接收管PH302接收到紅外反射信號后輸入KA2184，通過電路內對輸入的信號放大與解調，輸

16、出的低電平驅動PNP三極管，發(fā)射極輸出的低電平作為由555時集成電路的脈沖啟動型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，控制繼電器的通斷來控制電燈的亮與否。 </p><p><b>　　2 相關元件介紹</b></p><p>　　2.1 555定時器芯片</p><p>　　2.1.1 555定時器內部結構介紹</

17、p><p>　　如2.1 555定時器原理圖所示：分壓器為兩個電壓比較器C1、C2提供參考電壓。如5端懸空，則比較器C1的參考電壓為，加在同相端；C2的參考電壓為，加在反相端，是復位輸入端。當＝0時，基本RS觸發(fā)器被置0，晶體管T導通，輸出端u0為低電平。正常工作時=1。當 u11和u12分別為6端和2端的輸入電壓。當u11>2／3Ucc u12> 時，C1輸出為低電平，C2輸出為高電平，基本RS觸發(fā)器被

18、置0，晶體管T導通，輸出端u0為低電平。當u11<2／3Ucc，u12< 1／3Ucc時，C1輸出為高電平，C2輸出為低電平，基本RS觸發(fā)器被置1，晶體管T截止，輸出端u0為高電平。當u11<2／3Ucc，u12> 1／3Ucc時，基本RS觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路亦保持原狀態(tài)不變。</p><p>　　圖2.1 555定時器原理圖 </p><p>　

19、　555功能表如表2.1所示：</p><p>　　表2.1 555定時器功能表</p><p>　　2.1.2 555定時器引腳圖及應用</p><p>　　555的內部結構可等效成23個晶體三極管.17個電阻.兩個二極管.組成了比較器.RS觸發(fā)器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高5k電阻構成了一個電阻分壓器.為上.下比較器提供基準電壓.所以稱之為555。 5

20、55屬于CMOS工藝制造.引腳圖如圖2.2所示：</p><p>　　圖2.2 555定時器引腳圖</p><p>　　555各引腳介紹如下： 1地 GND 2 觸發(fā) </p><p>　　3 輸出 4復位 </p><p>　　5控制電壓 6門限(閾值） </p><p>　　7放電

21、 8電源電壓Vcc</p><p>　　555定時器應用：555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。</p><p>　　2.2 KA2184集成電路的介紹</p><p>　　2.2.1 KA21

22、84集成電路的內部結構介紹</p><p>　　KA2184由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器及整形電路構成。其中的電平自動控制電路ＡＢＬＣ可以保證在輸入弱信號時前置放大器有較高增益，在輸入強信號時前置放大器不會過載，可以保證在一定遙控距離（約10m）內工作可靠。其內部設置的濾波器中心頻率f0由其5腳外接電阻調節(jié)，范圍可從30KHz－60KHz，引腳圖如圖2.3所示：</p>&l

23、t;p>　　圖2.3 KA2184引腳圖</p><p>　　2.2.2 KA2184的工作過程</p><p>　　KA2184的工作過程大致如下：其中的前置放大器將外接紅外光敏二極管或三極管產生的脈沖電壓進行放大，電壓增益約77—79dB。然后將信號送限幅放大器，使其變?yōu)榫匦蚊}沖，再由濾波器進行頻率選擇，濾除干擾信號，由檢波器濾掉載頻檢出指令信號，再經整形后，由7腳輸出指令信號。

24、實際上，KA2184的功能用一句話概括，就是當接收到與KA2184濾波器中心頻率相符的紅外光信號時，其輸出端7腳就輸出低電平。</p><p>　　2.2.3 KA2184的主要參數</p><p>　　KA2184－的主要參數如下：①電源電壓典型值為5V，最大17V。②電源電流1.1—2.5mA(典型值為1.8mA)。③輸出低電平0.2V。④電壓增益77—79dB。⑤輸入阻抗27KΩ。⑥

25、濾波器中心頻率30HZ－60HZ。⑦允許功耗0.8W。</p><p>　　3 紅外感應式延時照明燈和聲光控延時照明燈總體設計與比較 方案1 3.1外感應式延時照明燈電路的分析</p><p>　　本例電路采用紅外線反射式電路結構，紅外發(fā)射器與接收器需安裝在同一方</p><p>　　的同一平面內

26、，這就需使發(fā)射器與接收器成為一體化結構，并使用同一個電源供電。這種工作方式也正好適應該電路的長期待機、短時工作的工作狀態(tài)。</p><p>　　圖3.1 紅外感應式延時照明燈電路圖</p><p>　　如3.1圖紅外感應式延時照明燈的照明電路主要由驅動電路，紅外線的接收電路，啟動型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路組成。</p><p>　　電路中，IC1（NE555 )時基集成電路組

27、成的多諧振蕩器作為紅外發(fā)射管的驅動電路。多諧振蕩器的振蕩頻率由（Rl＋R2）、R3與Cl的值決定。通常用于紅外發(fā)射的驅動頻率為38一40kHz，電路中采用可調電阻R1將其頻率調整在這一范圍內，并與接收電路的中心頻率相一致，使接收電路呈最佳接收狀態(tài)。多諧振蕩器的振蕩頻率可由公式f=1.443/（R1＋R2＋2R3）C1來計算，如3.2圖。</p><p>　　圖3.2 驅動電路</p><

28、;p>　　當紅外接收管PH302接收到紅外反射信號后輸人KA2184，通過電路內對輸人信號的放大與解調后，由7腳輸出低電平。這一低電平通過R3驅動PNP型三極管，使其導通，發(fā)射極輸出低電平，這一低電平又作為下一級單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)信號，如圖3.3。</p><p>　　圖3.3 紅外線的接收</p><p>　　IC3是一個由555時基集成電路組成的脈沖啟動型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，平時電路

29、處于穩(wěn)態(tài)，2腳為高電，3腳輸出低電平。當有負向脈沖或低電平加至它的2腳后，電路立即翻轉，3腳變?yōu)楦唠娖?，這一高電平使繼電器K通電吸合，將電燈的電源電路接通，電燈EL亮。</p><p>　　當IC33腳輸出高電平時，電路進人暫穩(wěn)態(tài)，同時由電源通過電阻器RII向電容器C8充電。電容器C8的充電過程便是該暫穩(wěn)態(tài)的暫穩(wěn)時間，當C8充電電壓達到電源電壓vDD的2/3（6腳的翻轉電壓）時，電路翻轉，單穩(wěn)態(tài)電路的暫穩(wěn)過程結束

30、，3腳變?yōu)榈碗娖?。繼電器K失電后釋放斷開電燈的電源電燈E滅。如圖 3.4</p><p>　　圖3.4 脈沖啟動型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p>　　電路中，電燈開啟后需要保持多長時間，可以通過電路中電容器C8的容量和電阻器R11的阻值來確定。一般情況下，這種單穩(wěn)態(tài)電路的最大延時時間可達2一3min。</p><p>　　在IC3的4腳與地之間接有光敏電阻RL，它的

31、作用是：使電路不能在白天被觸發(fā)，只有在夜間才能被觸發(fā)。它是利用光敏電阻在白天的亮阻遠小于夜間的暗阻這一原理，將555時基集成電路的強復位端（4腳）在白天置于低電平，使電路保持復位狀態(tài)而不能被觸發(fā)翻轉。而在夜間，由于RL阻值變大，使4腳恢復高電平，將電路的復位解除，電路進入正?？刂乒ぷ鳡顟B(tài)。</p><p>　　本電路采用發(fā)射、接收一體化固定安裝，電路處于長期待機、短期工作的狀態(tài)，因此采用交流供電方式。交流電源經降

32、壓電容C11降壓、VD2一VD5橋式整流、CIO濾波以及VD6穩(wěn)壓后向工作電路供電。由于KA2184的工作電壓為5V，因此由VD7將9V電壓再次穩(wěn)壓為5V以供電路使用。電路中R9為9V電源與5V電源之間的隔離電阻，如圖3.5。</p><p><b>　　圖3.5 電源電路</b></p><p>　　3.2紅外感應式延時照明燈制作與調試</p><

33、;p>　　焊接好的電路板可裝入體積合適的絕緣小盒內，注意在盒面板為RL開出感光孔。改變R12阻值，可調整光控靈敏度。</p><p>　　紅外發(fā)射管與接收管的安裝方法如圖所示，兩管之間可間隔8一10cm安裝。安裝時，應使兩管中心線呈一定的夾角且應在50cm左右處相交，以保證發(fā)射光能被反射到接收管。</p><p>　　電路的調整較為簡單。接通電源后，在發(fā)射管與接收管的前面放置一塊反射

34、擋板，適當地移動擋板并調節(jié)發(fā)射器的可調電阻R1，測量接收器IC2的7腳的輸出電壓，使輸出電壓的負值達到最大即可。 </p><p>　　方案 2 3.3 聲光控延時照明燈電路</p><p>　　R1=9.1k R2=200K R3=10k R4=820K R5=20K R6=15K R7=680K C=0.68u C2=100u C3=0.47u C4=47

35、u C5=0.01u H<60W SCR 1A 400V D1 1N 4022 DW1 2DW4 10V IC2 555 IC1 BH-SK-1</p><p>　　3.4 聲光控延時照明燈分析</p><p>　　白天光照較強，照明燈始終處于關閉狀態(tài)，不論聲音有多大，電燈不會點亮；也晚天暗，拾音器只要撿拾到一個猝發(fā)音響，如沉重的腳步或擊掌聲等，電燈便會自動點亮，為過

36、路行IC1采用聲控專用集成電路BH-SK-I器件，它內含高增益放大器、整形級、選頻級和T型觸發(fā)器等。當拾音話筒檢測到拾音信號并轉化成電信號加到IC1的輸入端1腳，經集成塊內部放大、整形等后，使其T觸發(fā)器翻轉，輸出端轉呈高電位。該跳變信號經VT1倒相放大后，觸發(fā)IC2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。</p><p>　　IC2采用時基電路555，它與R4、C2等組成一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，該觸發(fā)器在有觸發(fā)脈沖的情況下能否被觸發(fā)，取決于5

37、55的4腳電位的高低。4腳為555的強制復位端，當4腳低于0.4V時，555會被強制復位，即3腳呈低電位。利用這一特性，在它的4腳接一光電開關，VT2、VT3.白天光照強光敏三極管（3DU5）導通，VT2在正偏壓下飽和導通，使VT2的集成電位約為0.3V，從而使555處于強制復位狀態(tài)；夜晚天昏暗，3DU5處于關閉狀態(tài)，VT2截止，則555的4腳呈高電位（VDD）。當2腳有負跳變脈沖到來時，555觸發(fā)翻轉置位，3腳的高電平輸出經限流后觸發(fā)

38、雙向可控硅SCR，SCR導通，電燈得電點亮。燈亮的時間即單態(tài)的暫穩(wěn)時間， </p><p><b>　　T=1.1R4C2</b></p><p>　　圖示參數的照明時間為90秒鐘。1分半鐘之后，燈自動熄滅，節(jié)電節(jié)能。</p><p>　　安裝時，C5應選用耐壓較高（不低于400V）的無極性電容器；SCR應選用400V以上耐

39、壓的雙向可控硅，其工作電流視負載情況而定；拾音器應選用靈敏變較高的駐極體微型話筒。</p><p>　　3.5兩種方案的比較</p><p>　　紅外線感應照明燈與聲光控延時照明燈有很大的不同，紅外線結構較復雜。造價比較高。聲光控延時照明燈電路設計比較簡單，造價較低，我們日常生活中比較常用聲光控照明燈。所以總體來說聲光控照明燈比較好。</p><p><b&g

40、t;　　4 總 結</b></p><p>　　在本次課程設計過程中，把以前學習到和現在學習的數電知識有了更進一步的理解和認識，它們之間不能斷然分開，一種電路功能的實現必須綜合運用兩者才能實現。而倆種的比較是更為困難的，我們都要好好掌握知識，才能夠分的清楚。當然，我在課程設計中碰到了很多的問題，比如：電路功能的理解；用什么辦法更好的實現其功能；如何用畫圖工具繪圖等。在繪制圖形方面，我確實遇到了很大的

41、困難，通過自己的學習和老師的幫助，還有通過查閱相關書籍，資料，和自己鉆研得以解決，這次的課程設計讓我懂得了如何使用Visio來畫圖。這次的設計中我得到了王老師及同學的幫助，使課程設計得以順利完成。</p><p>　　當然，通過這次課程設計，我也發(fā)現了自身的很多不足之處，有些數電方面的知識掌握的還不夠扎實，不能靈活的將學到的知識應用于實踐中。在以后的學習中，我會不斷的完善自我，不斷進取，能使自己在這方面有較大的發(fā)

42、展。</p><p>　　總之，在這次課程設計中，我受益匪淺，學到了很多書本上所沒有的東西，懂得了理論和實際聯系的重要性。在以后的學習中，我不僅要把理論知識掌握牢固，更要提高自己的動手能力和分析能力。另外，特別感謝指導老師對我的幫助和指導！</p><p><b>　　5 參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉修文.實用電子電路設

43、計300例[M].北京：中國電力出版社，2004.</p><p>　　[2] 精選實用電子電路260例.超星書籍</p><p>　　[3] 電子技術基礎實驗與課程設計.超星書籍</p><p>　　[4] 安兵菊等，電子技術基礎實驗及課程設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，</p><p>　　[5] 臧春華等，電子線路設計與應用[M].北

44、京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　[6] 朱正偉，何寶祥，劉訓非.數字電路邏輯設計[M].北京清華大學出版社。</p><p>　　[7] 黃繼昌. 電子電路制作設計300例. 北京：人民郵電出版社</p><p>　　[8] 李銀華. 電子線路設計指導.北京：北京航空航天大學出版社</p><p>　　[9] 張延琪. 常