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1、 学号20100602050131 密级 公 开 #本科毕业论文 声光控楼道延时灯控制电路的设计与制作学 院 名 称：#专 业 名 称：电子信息#学 生 姓 名：#指 导 教 师：# 副教授二零一四年五月#Design and Manufacture of Sound and Light Controlled Delay Control Circuit of the Corridor LampCollege ：#Subject ：#Name ：#Directed by ：#May 2014郑 重 声 明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可
2、靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期： 摘 要本设计主要通过音频放大电路、电平比较电路、延时开启电路、触发控制电路、恒压源电源电路和晶闸管主回路组成控制电路，运用学过的模拟电路、数字电路等知识设计出实用的电路，并进行理论分析画出原理模拟图，然后利用仿真软件对电路的功能进行仿真测试，再设计出符合实际的印制电路板，最后对元器件进行选择、检测，通过焊接和技术检测制作出符合设计原理和要求的电路实物。关键词：声光控；延时；
3、控制电路；仿真 ABSTRACT This design mainly through the audio amplification circuit, a level comparator circuit, open circuit delay, the trigger control circuit, the constant voltage power supply circuit and the main circuit composed of a thyristor control circuit. Using the learned knowledge of analog circ
4、uitry and digital circuitry designs of practical circuit and draw the principle of the simulation diagram by theoretical analysis. Then using the functions of the circuit simulation software processes prsimulation test for the object of functions of the circuit t, and then designs the printed circui
5、t board matching the actual use. Last, after the componentss selection and test, the circuit physical objects which meet the requirements of the design principle will be produced by the means of welding and technical test.Keywords: Sund and light control ; Dlay ; Ntrol circuit ; Mulation目 录第1章 引 言11
6、.1 课题研究的相关背景11.2 课题研究的内容21.3 课题研究的目的和意义3第2章 声光控楼道延时灯控制电路的结构和原理52.1 声光控楼道延时灯控制电路的结构和功能52.1.1 声光控楼道延时灯控制电路的结构52.1.2 控制电路的功能52.2 控制电路的工作原理6第3章 声光控楼道延时灯控制电路的设计83.1 声光控部分电路的设计83.2 延时开启和触发控制电路的设计103.3 恒压源电源电路和整流电路的设计11第4章 控制电路的编辑与仿真测试134.1 原理图的编辑和绘制134.2 电路仿真与分析测试14第5章 电路板的制作与安装165.1 印制电路板的制作165.2 元器件插装、焊
7、接185.3 焊接安装的方法和步骤20结 论22参考文献23致 谢24第1章 引 言1.1 课题研究的相关背景在地球资源日渐衰竭的今日，环保、节能是当今各产业发展的重心，尤其是需要消耗大量电力的照明产业，在照明灯的控制和使用的研发上，更是趋向环保、节能的特性上著眼。因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的照明电路对居家照明节能具有十分重要的意义。由此声光控楼道灯的诸多优点在未来有可能取代传统的照明设备。声光控楼道延时控制灯具有耗电量小、发热量低、寿命长、抗震、抗压、体积小、环保、控制方便、反应速度快等众多优点，因此十分被灯饰业者看好。声光控开关使灯泡大部分时间不工作，节电效率高，并
8、且不用接触，是全自动智能控制，是公共场所照明的理想选择。再者，随着科学技术的发展，公共场所照明控制手段也在逐步更新，除现在已有的声光控开关外，还有微波感应开关和热释远红外感应开关，目前微波感应开关的抗干扰性能尚不理想，红外感应开关的性能较为理想，但安装复杂，比较娇气，价格也偏高，比较适合在一些管理完善的场所如宾馆、大饭店楼道及居家庭走廊应用，在普通住宅楼、办公楼道等场所的照明控制考虑到价格、管理及安装方便等因素，可以预计在相当长一段时期内，声光控延时开关将是首选的主流产品1。因此，人们认为这是跨世纪的值得关注的电子革命大事，它既是科技专家争先抢占的高新技术领域的制高点，又是企业家获得巨大利润的
9、战场。声光控延时控制电路照明在各个领域的新系统设计、研究等方面显示出了强有力的推广和应用前景。由于近年来我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电光源产品的主要输出国之一。照明器材行业属一般性竞争行业，是我国轻工业对外开放较早的行业之一。WTO后，国际上一些知名品牌大企业相继进入国内产销领域，使得国内竞争国际化。努力增加节能光源和不同档次、花样、不同用途的照明器具的开发，加快绿色、节能光源产品的开发推广和应用是我国目前照明器材行业结构调整的重点。我国照明器材行业将面临着前所未有的机遇和挑战，而由此带来的巨大商业利益也成为一些企业瞩目的焦点。随着全球经济一体化，发达国家产业调整的步伐进一步加快
10、，一般照明电器产品生产大量向发展中国家转移，而中国又是一个比较适合的国家，一是中国具备生产这些产品的条件，二是劳动力成本比较低，从而使中国逐步成为照明电器产品出口大国。 展望未来的国内市场，需求仍会呈逐年增长趋势，以下强力因素都预示着我国照明市场仍有很大的潜力可挖。基础设施建设方面：机场、铁路、港口、城市轨道交通等讯速发展，每一项工程均需要照明。城市亮化工程方面：城市广场、绿地、道路、建筑物泛光照明，已从大城市发展到中小城市。根据国内外市场需求预测，我国照明电器行业的高速增长期还将继续，对未来的预测如何更加科学化是我们面临的问题。进一步提高照明产品的质量和档次进一步提高照明产品的质量和档次，这
11、既是当前摆在我们面前的课题，同时也是全行业共同努力的长期目标。就国内市场需求而言，人们生活水平逐步提高，对生存环境质量的要求也越来越高，对照明电器产品提出更高的要求。新的建筑照明标准已完成制订工作，即将批准执行，新标准基本与国际接轨，对不同场合的照明提高了要求，也需要生产企业适应新标准的要求，为各类照明场所提供相应的产品。从国际市场分析，虽然我们的出口逐年大幅度增长，但我国大部分产品在国际市场仍属中低档水平，去过法兰克福的人都有体会，我们的产品与国际先进水平相比还存在较大差距。另外，如果大量劣质低价产品出口，还会遭遇反倾销诉讼，从而影响全行业出口，因此我们仍要大声疾呼，质量是企业的生命。 我国
12、目前已成为世界照明电器产品生产大国，我们的目标是要成为照明电器产品生产强国，我们与发达国家在照明电器产品的质量、档次、生产工艺、设备、材料以及新产品开发能力等方面均存在明显差距。看到我们取得成绩的同时，也能清醒地认识我们存在的差距，才能不断地进步。让我们全行业共同努力，为照明电器行业的健康发展做出更大的贡献。 1.2 课题研究的内容 本课题研究的是声光控楼道延时灯控制电路的设计与制作。通过模拟电子技术的学习提出了一种基于晶体三极管工作状态的系统设计方法，结合光敏电阻随着外部环境的阻值改变的特性，并结合数字电子技术的优点，引入拾音器将声控功能加入其中，同时实现声控和光控，包括软件设计、软件仿真，
13、以及测试和实验结果。 声光控楼道延时灯控制电路是利用声和光控制电路的新型智能开关，它避免了繁琐的人工开灯，同时具有自动延时熄灭的功能，在白天或者夜晚光线较亮或者夜晚线较暗但无声音时，由于光敏电阻的作用，门电路被封锁，电子开关断开，声音不能触发延时电路工作，灯泡不发光。只有在夜晚光线较暗并且声音达到一定强度的某个瞬间，门电路发生短时翻转，电子开关闭合灯亮，先对定时电容充电或放电(两种工作类型)，再利用大电阻对定时电容缓慢地放电或充电，以达到延时目的。短暂的声音信号消失后，灯继续点亮一段时间后，电子开关恢复断开状态，灯灭，如果在使时想继续延长延时时间，可以在灯泡发光时再击一下掌(发声)即可。在本课
14、题的研究中最主要的内容是控制电路的设计、仿真与印制电路板的制作。首先是基于电子线路的设计与仿真，整个电路主要由声控部分、光控部分、电平比较、触发控制、恒压源电源部分和晶闸管主回路几部分组成。为了实现声控功能，要设计话筒放大电路，话筒得到小音频信号，然后通过三极管的作用得到放大音频信号。光控部分利用光敏电阻来实现，光线较强（白天）时，光敏电阻很小相当于被短路，灯不亮，晚上或者光线较暗时，光敏电阻的阻值很大，相当于开路，音频信号不受影响，灯受声音控制。恒压源电源即整流稳压电路由桥式整流电路构成。触发控制部分是由可控硅开关控制灯的亮灭。延时电路通过对电容的充电和放电去控制可控硅开关达到延时作用。在课
15、题设计的过程中，主要利用电子线路仿真软件Multisim对电路进行编辑和仿真，对元器件参数的设置进行反复调试，达到预期的仿真结果并实现本设计的功能。基于理论的设计完成关键是做出能够实现这一设计的实践操作实物，只有理论和实践相结合达到统一的制作功能才可以，因此在电子工艺的制作中，PCB印制电路板的制作是关键。首先画出PCB印制电路图，对元件的排放位置统一规划，看起来得体排放合理，一个元件对另一个元件不会造成拥挤而导致最终功能的实现。在制作中选择重要的元器件时对其极性和性能等作出判断和选择，各元器件的参数设置要正确严谨，并对各器件进行检测，比如电阻的阻值大小，二极管和电解电容的正负，三极管的三个极
16、及值大小，可控硅的优劣，麦克风的优劣等。其次制版的工艺和方法要得当，修整板热转印腐蚀清洗涂松香水钻孔。最后焊接元件，用手工焊接保证焊点的质量，并对焊接故障检测做出分析。1.3 课题研究的目的和意义通过这次的课题研究进一步了解它的发明原理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。同时这次的研究能进一步地了解照明灯，而不是仅局限与课本知识以内。从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高,为现代教育科学尽一份力量。用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，可以达到节能的目的，不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于
17、工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。 降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流，高能耗且会加剧温室效应的白炽灯越来越不受欢迎。继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后，世界各地陆续抛弃白炽灯已成定局，环保型节能灯是其替代者。 第2章 声光控楼道延时灯控制电路的结构和原理2.1 声光控楼道延时灯控制电路的结构和功能2.1.1 声光控楼道延时灯控制电路的结构声光控楼道延时灯控制电路的结构框图如图2.1所示，它是由音频放大电路、电平比较电路、延时开启电路、触发控制电路、恒压源电源电路和晶闸管主回路等组成2。音频放大电路电
18、平比较电路电源电路延时开启电路触发控制电路晶闸管主回路光控信号声控信号图2.1 声光控楼道延时灯控制电路结构框图2.1.2 控制电路的功能（1）音频放大电路：由于音频信号较小，不能满足检波的需要，利用三极管组成放大电路实现音频的放大。在该电路中主要是声控电路，由电容、话筒MIC三极管、电阻、灯泡L与可控硅VT2串接后与电源相连，话筒将声音信号转换成电信号，声控电路通过声音信号控制可控硅VT2的导通状态，其特征在于，所述声控电路包括电源部分，谐振放大部分及触发器，电源部分通过电容降压、整流及稳压提供声控电路所需的直流电压，谐振放大部分包括多极三极管放大，话筒接在第一级放大三极管的基极上并由电容耦
19、合，放大后的信号影响触发器的翻转，并最终控制可控硅的控制极的电位。（2）电平比较电路：即光控电路由光敏电阻来实现，光照程度使光敏电阻的阻值大小改变而控制电路的开关。光敏电阻的工作原理是基于内光电效应，当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小。（3）延时开启电路：通过对电容充电控制电压，放电经过可控硅使电路继续保持畅通达到延时目的。声光控延时开关就
20、是用声音来控制开关的“开启”，若干分钟后延时开关“自动关闭”。因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后变为电子开关的开关动作。（4）触发控制电路：由可控硅开关控制整流电路的工作与否，从而控制灯的亮灭。当可控硅起开关作用的一端为高电平时，使可控硅导通电路接通灯发亮，当起开关作用的一端处于低电平时，单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。（5）晶闸管主回路：晶闸管导通与截止实现灯的亮灭延时。（6）恒压源电源电路：由二极管、电阻和稳压管组成为电路提供电源。滤波电路的作用是平滑整流输出的单向脉动电压，最简单的滤波电路是电容器。稳压电路的作用是稳定电源的输出电压，常采用稳压管
21、稳压电路。稳压管稳压电路虽然结构简单，但稳压电路的输出电流较小，输出电压不可调，在很多场合下不适用，利用三极管输出电压可调的特点也可以实现稳压的目的3。2.2 控制电路的工作原理 声光控楼道延时灯控制电路如图2.2所示。 图2.2 声光控楼道延时灯控制电路原理图在图2.2 所示的声光控楼道延时灯控制电路原理图中，CD4011 为四个2输入与非门电路，其功能为有0 出1，全1 出0 4。交流电源12V 经桥式全波整流和VD2、电容C2 滤波获得直流电压1.21214.4V,经限流电阻R1，使VS 稳压管有UZ=+6.2V 稳定电压供给电路（灯亮时UZ 有所降低），而灯泡L 串于整流电路中。白天时
22、，光敏电阻RG 阻值较小，与非门U1A 的脚（TP4）输入为低电平0 态，U1A 门被封锁，即不管U1A 的脚（TP3）为何种状态，U1A 总是出1，U1B 出0，U1C 输入端（TP5）为0，U1C 出（TP6）1，U1D 出0，TP7 为低电平，单向晶闸管VT2 不导通。在晚上天暗时，RG 阻值增大，TP4 为高电平1 态，U1A 门打开，TP3 信号可传送。若无脚步声或掌声，驻极体话筒MC 无动态信号。偏置电阻（RP2、R4 和R3）使VT1 的NPN 三极管导通，TP3 为低电平0 态，则U1A 出1，其余状态与上述相同，晶闸管VT2 控制极G 无触发信号，故不导通，灯泡L 不亮。晚上
23、当有脚步声或掌声时，驻极体话筒MC 有动态波动信号输入到放大电路VT1 的基极，由于电容C1 的隔直通交作用，加在基极信号相对零电平有正、负波动信号，使集电极输出端TP3 有高电平动态信号为1 态，因此使U1A 全1 出0 为负脉冲，而U1B 出1 为正脉冲，二极管VD1 导通对C3 充电达5V,TP5 也为1, U1C 出0，U1D 出1 为高电平，经R7 限流,在单向晶闸管VT2 控制极G 有触发信号使VT2 导通，桥式全波整流电路中串联的灯泡L 经晶闸管VT2 导通，灯泡L 点亮。由于晶闸管导通后的UAK 正向压降会降至约1.8V， 由此VD2 用来防止UZ 电压下降，避免影响控制电路电
24、源。在脚步声消失后，电容C3 上的电压经过R6 放电过程，TP5 电压仍为1 态，故灯泡L 仍亮，直到TP5电压小于与非门阀值电压UTH = 12VCC 时刻，U1C 出1，U1D 出0，当UAK 过零电压时，晶闸管VT2 截止，整个过程持续约为3060 秒钟后，灯泡L熄灭5。第3章 声光控楼道延时灯控制电路的设计3.1 声光控部分电路的设计1. 声控电路的设计 图3.1 声控电路的结构原理 驻极体话筒具有体积小，频率范围宽，高保真和成本低的特点，目前，已在通讯设备，家用电器等电子产品中广泛应用。 如图3.1所示，话筒MC(接收讲话声、脚步声等音频信号，在该电路中用开关S1代替)和C1、VTl
25、、RP2、R4、R3是声音拾取放大电路。为了获得较高的灵敏度，VTl的电流放大倍数大于100；MC选用高灵敏度话筒,尺寸不宜过小，否则电路容易产生间歇振荡。话筒得到音频信号，通过C1耦合到VT1的放大电路实现音频的放大，若声音消失则电子开关VTl不导通自动关断。 晚上当有脚步声或掌声时，驻极体话筒MC(用S1模拟代替) 有动态波动信号输入到放大电路VT1的基极，由于电容C1的隔直流通交流作用，加在基极信号相对零电平有正、负波动信号，使集电极输出端TP3 有高电平动态信号为1 态，因此使U1A 全1 出0 为负脉冲，而U1B 出1 为正脉冲，二极管VD1 导通,TP7为高电平，晶闸管VT2导通（
26、如图2.2），灯亮，实现了声控功能6。2. 光控电路的设计图3.2 光控电路的结构原理光控电路主要的器件是光敏电阻RG，它体积小，灵敏度高，性能稳定，价格便宜，在自动控制电路、家用电器中得到广泛应用。光敏电阻是一种无结器件，它是利用半导体的光致导电特性制成的，在受光时产生空穴和电子（光生载流子），在复合前由一电极到达另一电极，有效的参与导电，从而使光电导体的电阻率发生变化。光照强度越强，电阻越小7。光敏电阻的基本参数为光谱特性，照度（光照）特性，伏安特性和温度特性。根据不同的用途有不同的参数要求。这里利用它的光照特性，光电流随着照射强度一起增大或减小。当光照很强或很弱时，光敏电阻的光电流和光照
27、之间会呈现非线性关系，其他照度区域近似呈线性关系8。在本设计中，光控电路如图3.2，白天或光照较强时，光敏电阻RG的阻值很小，与非门U1A 的脚（TP4）输入为低电平0 态，U1A 门被封锁，单向晶闸管VT2 不导通，灯不亮。在晚上天暗时，RG 阻值增大，TP4 为高电平1 态，U1A 门打开，有脚步声或掌声时，驻极体话筒MC 有动态波动信号，VT2 控制极G有触发信号使VT2 导通，灯亮。声光控的功能实现就是光强条件下，有无声音灯都不亮，光弱条件下，无声不亮有声亮。3.2 延时开启和触发控制电路的设计 图3.3 延时和触发控制电路的结构原理 1. 延时电路由图3.3中的R6和C3组成，当二极
28、管VD1导通时TP5为高电平对C3充电，U1C输入端为1，输出为0，U1D两个输入为0，输出为1，VT2导通灯泡亮。当声音消失后，由前面讲述和分析可知，VD1截止,TP5为低电平，此时C3上的电压经过R6放电，使得TP5继续保持高电平，因此VT2保持导通，灯继续亮，达到延时。 在本设计中电阻R6的阻值比较大，由于延时时间的长短由R6和C3决定，所以改变电阻R6和C3 的值的大小可以改变延时时间的长短。R6阻值越大延时越长，相反R6越小，延时越短。 2. 可控硅是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常
29、用的半导体器件之一。该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。家用电器中的调光灯、调速风扇、空调机、电视机、电冰箱、洗衣机、照相机、组合音响、声光电路、定时控制器、玩具装置、无线电遥控、摄像机及工业控制等都大量使用了可控硅器件。要使晶闸管导通，一是在它的阳极与阴极之间外加正向电压，二是在它的控制极G与阴极之间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后，松开按钮开关，去掉触发电压，仍然维持导通状态。晶闸管特点“一触即发”。但是，如果阳极或控制极外加的是反向电压，晶闸管就不能导通。控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通，却不能使它关断。那么，用什
30、么方法才能使导通的晶闸管关断呢?使导通的晶闸管关断，可以断开阳极电源或使阳极电流小于维持导通的最小值（称为维持电流）。如果晶闸管阳极和阴极之间外加的是交流电压或脉动直流电压，那么，在电压过零时，晶闸管会自行关断9。 触发控制电路主要是可控硅开关控制电路的导通与截止，从而控制灯泡的亮灭。一端接在整流电路的输出端，起开关作用的一段接在控制电路部分保证电路的畅通与否，另一端接地。如图3.3所示，当主控制电路导通时，G端为高电平，VT2导通灯亮，当主控制电路不工作时，G端为低电平电路截止，灯不亮，从而起到可控开关的作用。3.3 恒压源电源电路和整流电路的设计 桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时
31、，对D1、D3加正向电压，Dl、D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、D1、Rfz 、D3通电回路，在Rfz 上形成上正下负的半波整流电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2、Rfz 、D4通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。 图3.4 桥式整流电路的工作原理如此重复下去，结果在Rfz 上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。图3.4中，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。桥式整流是对二极管半波整流
32、的一种改进。半波整流利用二极管单向导通特性，在输入为标准正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分，负半部分则损失掉。桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。 桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。桥式整流是交流电转换成直流电的第一个步骤10。图3.5 恒压源电源电路和整流电路的结构原理 交流电源12V 经桥式全波整流VD和VD2、电容C2 滤波获得直流电压1.21214.4V,经限流电阻R1，使VS 稳压管有UZ=+6.2V 稳定电压供给电路（灯
33、亮时UZ 有所降低）。 第4章 控制电路的编辑与仿真测试4.1 原理图的编辑和绘制 1.创建原理图文件 运行Multisim10，软件自动打开一个空白的电路窗口。电路窗口是用户放置元器件，创建电路的工作区域，用户也可以通过工具栏中的新建按钮新建一个空包的电路窗口。 2.放置元器件 电子仿真软件Mumsim10的元件库中把元件分门别类地分成十几个类别，每个类别中又有许多种具体的元器件。其中主要的器件如下：(1)Source库：包括电源、信号电压源、信号电流源、可控电压源、可控电流源、函数控制器件6个类。(2)BASIC库：包含基础元件，如电阻、电容、电感、二极管、三极管、开关等。(3)Boide
34、s:二极管库、包括普通二极管、齐纳二极管、二极管桥、变容二极管、PIN二极管、发光二极管等。(4)Transisitor库：三极管库，包括PNP、NPN、达林顿管、IGBT、MOS管、场效应管、可控硅等。(5)Analog库：模拟器件库包含运放、滤波器、比较器、模拟开关等模拟器件。(6)TTL库:包含TTL型数字电路如7400 7404等门BJT电路。(7)COMS库：COMS型数字电路如74HC00 74HC04等MOS管电路。(8)Misc Digital Components库：其他数字元器件库实际上是用VHDL、Verilog_HDL等其他高级语言编辑的模拟元器件按功能存放的数字元器件
35、。(9)Mixed Components库：混合元器件库包含定时器、ADDA转换芯片、模拟开关、震荡器等。(10)Indicators Components库：指示元器件库有电压表、电流表、探针、蜂鸣器、灯、数码管等指示器件。(11)Power库：电源库包含保险丝、稳压器、电压抑制、隔离电源等。(12)Misc库：混合元器件库包含晶振、滤波器、电子管、MOS和其他一些器件。(13)Advanced_peripherals库：高级外设元器件库包含键盘、LCD和一个显示终端的模型。(14)RF Components库：射频元器件库包含射频电容器、射频电感器、射频双极型NPN、PNP型晶体管等。(1
36、5)Electro-Mechanical Components库：机电类元器件库包含传感开关、机械开关、继电器、电机等。(16)虚拟元器件库：包含二极管、晶体管、测量器件、电源等如同真实仪器和器件的按钮。编辑电路原理图时首先在Multisim10的工作平台上放置元器件，在如上列出的原器件库中找出所需元件并按照原需要修改器件属性，如电阻阻值大小，电感大小及元器件型号等。 3.电路连线 根据原理图在元器件与仪器等设备之间连线，首先确保电路的正确性，然后对路线进行合理布置，让电路更加简洁明了11。4.2 电路仿真与分析测试1.功能仿真设计出完整的电路原理图就必须对电路系统进行仿真，验证在功能、精度等
37、方面是否满足设计的预想要求。利用Multisim10中的虚拟仪器可以很方便的仿真电路。仿真电路如图4.1。图4.1 仿真电路2.分析测试利用滑动变阻器代替光敏电阻，模拟开关代替话筒。当滑动变阻器滑动20%左右时，相当于白天光线较好时，光敏电阻的阻值很小，U1A端输入一个低电平，输出为1，最后U1D输出为0，VT2没有导通，运行电路，即使有声音发出，即闭合电路中开关S1，灯也不亮；当滑动变阻器滑动到70%时，相当于晚上或者环境光线较暗，光敏电阻的阻值很大，U1A的TP4端为高电平，当有脚步声时，有音频动态信号，Q1导通，即闭合S1，U1A的两个输入端都为1，最后U1D输出为1，触发控制电路导通，
38、灯就亮。再打开开关S1，因为R6和C3组成的延时电路在电路接通时对C3充电，即使不再有声音发出时，C3放电，灯会继续保持点亮。R6的阻值越大灯延时点亮的时间更长些12。第5章 电路板的制作与安装5.1 印制电路板的制作1.PCB的设计流程在Protel99 SE中印制电路板的设计流程如下：（1）设置工作层在顶层即元器件主要的安装面放置元件，底层即焊锡面布线。由于机械层没有电气特性，主要用于放置电路板上一些关键部位的注标尺寸信息、印制板边框以及电路板生产过程中所需文字和对准孔等。（2）设置可视栅格大小及格点锁定距离（3）选择工作层、焊盘、过孔等在频幕上的显示颜色（4）选择光标形状、移动方式等（5
39、）确定电路板层数。该电路板采用单面板。（6）初步确定电路板形状及尺寸（7）根据元件布局基本规则，大致确定各单元电路在印制板上的位置、单元内主要元器件的安装位置及安装方式。（8）创建PCB文件（9）编辑原理图 放置元件并对其属性进行修改 确定元件位置并连线 放置印制导线 根据所需放置焊盘并编辑 放置过孔 画电路边框和对准孔 编辑、修改丝印层上的元件序号、注释信息132. 印制电路板的绘制与制作 （1）画PCB图 （2）打印、转印 （3）腐蚀 （4）丝印（5）清洗（6）钻孔（7）涂松香水利用Protel99 SE绘制的PCB电路图如图5.1所示。利用Protel99 SE制作的PCB电路板如图5.
40、2所示。图5.1 PCB电路图图5.2 印制电路板5.2 元器件插装、焊接各元器件按图纸的指定位置孔距进行插装、焊接，常见元器件的安装工艺见表5.1 所示。表5.1 元器件安装工艺表 电阻插装焊接。卧式电阻应紧贴电路板插装焊接，立式电阻应在离电路板12mm 处插装焊接。 电容器插装焊接。陶瓷电容应在离电路板46mm 处插装焊接，电解电容应在离电路板12mm处插装焊接。 二极管插装焊接。卧式二极管应在离电路板35mm 处插装焊接，立式二极管应在离电路板12mm（塑封）和23mm（玻璃封装）处插装焊接。 三极管插装焊接。三极管应在离电路板46mm 处插装焊接。 集成电路插座插装焊接。集成电路插座应
41、紧贴电路板插装焊接。 电位器插装焊接。电位器应按照电路板丝印要求方向紧贴电路板安装焊接。不同元器件的引线是不同的，在将其插装到印制电路板进行焊接前，必须预先对元器件引线进行成形处理14。 5.3 焊接安装的方法和步骤1元器件检测根据元器件表，将所有要焊接的元器件进行检测一遍，并将结果作出记录。2.元器件焊接前成形为了保证引线成形的质量和一致性，应使用专用工具和成形模具。例如，在加工少量元器件时，可采用手工成形，使用镊子或扁嘴钳等一般工具。 图5.3 元器件成形方法 （1） 陶瓷电容引线成形加工。用镊子将电容的引线向外整形，并与电容主体成一定角度，也可以用镊子将电容的引线在离电容主体13mm 处
42、向外弯成斜角，再在离斜角13mm 处弯成直角。但在印制电路板上的安装要根据印制电路板孔距和安装空间的需要确定成形尺寸。（2）三极管的引线成形加工。小功率三极管在印制电路板上一般采用直插的方式，如图5.4所示。这时，三极管的引线成形只需要用镊子将塑封管引线拉直即可，三个电极引线分别成一定的角度，有时也可以根据需要将中间引线向前或向后弯曲成一定角度，应由印制电路板上的安装孔距来确定引线的尺寸。 图5.4 三极管的直插安装 （3）元器件成形加工元器件预加工处理主要包括引线的校直、表面清洁及搪锡三个步骤（视元器件引脚的可焊性，也可省略这三个步骤）。 图5.5 元器件成形示例3.安装声光控楼道延时灯控制
43、电路声光控楼道延时灯控制电路实物如图5.6 所示15。图5.6 声光控楼道延时灯实物电路4声光控楼道延时灯控制电路的功能调试为了确保声光控楼道灯电路能够正常工作，也就是说要稳定、准确地反映白天、黑夜灯的变化，在完成声光控楼道延时灯控制电路的焊接与安装后，必须要对电路进行测量和调试。利用通用仪器（示波器或万用表）对电路进行测量和调整，确保电路能够实现所有功能16。 结 论在该控制电路的设计与制作过程中，首先在网上查找了相关的资料，对楼道控制灯的概况和发展有所了解，根据国家的发展要求和未来的需要，对节能控制灯做出电路设计，并将理论设计应用于社会的发展中。其次，基于对模拟电路、数字电路、电子线路等课
44、程的学习，对电路的结构和原理作出仔细的分析。通过对电路的预想设计和理论分析，利用电子线路软件画出原理模拟图，再利用模拟仪器仿真电路的结果，对电路的功能进行测试，并分析在功能实现的过程中各个元器件的作用。最后运用印制电路板制作的软件画出PCB板，转印出符合设计原理的电路板，通过电子工艺焊接技术将元器件焊接安装在电路板上，做成符合设计预期结果的实物电路板。从设计到制作、查找资料、设计电路、制作PCB板的整个过程中，可知在电子产品的制作过程中，经常会出现各种各样的问题，将电路拆分为单元电路，每个单元电路的结构都比较简单，可以运用所学到的理论知识将故障范围缩小在某个单元电路，避免了盲目性。通过典型电路
45、的制作不仅可以将一些基本的知识与技能融会贯通，还可以了解一个电子产品从开发、制作到完善的过程，培养电子元器件的识别与检测、电子电路的读图、印制板的设计与制作、焊接、分析及解决实际问题的能力，锻炼自学、应用和创新的能力。参考文献1 马林联，毛幼发.一种声光控自熄开关的设计与制作J.中国照明电路，2008（10）：23-24.2 郭兴军.一种简单声光自控延时开关J.中国现代教育装备.2006（1）：44-45.3 杨雪光.声光控制开关电路设计论文J.才智.2012（27）：304-305.4康华光，邹寿彬，秦臻.电子技术基础数字部分M.第五版.武汉：高等教育出版社，2005:82-90.5 邢茜.声光控节能灯D.桂林：桂林电子科技大学，2010. 6康华光，陈大钦，张林.电子技术基础模拟部分M.第五版.武汉：高等教育出版社，2005:69-115,488-492.7舒秦，王瑞平，孙向红.光敏电阻特性的研究J.西安科技学院学报.2000,20（4）：376-379.8彭勇，鲍宏志，刘文利.光敏电阻特性测定及其在