声光控制电路实验报告.doc

实验室：格致楼322
时间段：13:30-15:05
座位号：3号座位
同组人：

杭州电子科技大学
信息工程学院
设计性实验报告

实验名称： 声光控制电路
班 级：
姓 名：
学 号：
指导老师：
实验二 声光控制电路
一、实验目的
1、掌握声光控延时开关电路的组成和工作原理
2、掌握声光控电路的制作的焊接和调试。
二、实验任务
设计并控制一个声光控延时开关电路。通过四个与非门实现只有在光照较弱并且有声音的时候指示灯才会亮，其他情况下指示灯不亮。并且通过电容的充放电实现指示灯的延迟效果，保持指示灯10s。直流电源电压为12V，由稳压电源或实验箱提供。
三、实验原理和电路参数设计
实验原理：
第一部分为独立的声控和光控，中间部分为与非门，最后部分是延时及LED灯。
光控部分由光敏电阻采集光信号转变为电信号，声控部分由咪头将声音信号转换为电信号，并经过三极管放大。
白天或晚上光线较强时，光控为低电平，声控不起作用；晚上或光线较弱时，光控为高电平，声控起作用，负载电路的通断受控于声控部分，当声音强度足够大时，电路接通，二极管点亮，并开始延时，延时时间到开关自动关闭，等待下一次声音触发。
白天不亮的原因：当在白天时，光线很强光敏电阻的阻值很小，那么通过用黑线圈出的那条路的电流很小，相当于低电平，经过与非门之后，输出恒为高电平，最后通过led灯恒为低电平。所以在白天时不起作用。
同时很好理解晚上时为什么由声控控制：在晚上时，光敏电阻阻值很大，流过黑线圈出的那条路的电流就很大，相当于高电平，因此输出信号取决于是否由声音信号。
1、 设计电路参数
C1：100nf C2：10uf/22uf V1：30mV 1KHz
R1：24KΩ R2：1MΩ R3：47KΩ R4：24KΩ R5：1MΩ
R6：1KΩ
2、利用multisim仿真如下图：
闭合开关：
说明：从图中可以看出我们用交流信号源代替了咪头，也就是声控部分，用继电器调节到一定的电阻来代替光敏电阻夜间时的电阻，这是led灯也已经亮了，着代表了，我们的电路替换是正确的。同时看下图：

这图中我们看到的是电压通过第一个与非门时的电压变化，当为高点平时，led灯点亮，对应咪头收到声音信号时放出信号，出现高电平。
打开开关：

我们能从图中看出，打开开关的时候，灯泡仍是亮着的，通过计时器计时，我们知道了，电容为10uf灯泡过了9.7s后熄灭，电容为22uf时灯泡讲过了21.43s熄灭。我们在这个熄灭环节的设置采取了两种不通规格电容的方案。所以，能看出我们的仿真成功了。（22uf的图除了这个电容参数不一样，其他相同）
延迟熄灭时间说明：
延时方面在上面提到过，我们预留了两种方案就是如下两图，另外还多出一个1000欧姆的电阻做备用。

从我们之前学的电路分析的知识中我们可以看出，在打开开关后，led灯之所以没有马上熄灭是因为这一部分充放电的结果造成的。我们就来推导一下，用图中所示参数电阻和电容的理论放电所达到的延迟时间是多少。
下面是cd4011的一些参数：

从图中知道接10v电压时，输入低电平最大值为3v，我们以这个计算。
U=U0*e^(-(t/r)) ，r = RC。 U = 3,U0 = 10;
方案一：用1M欧姆的电阻和10uf的电容做实验，我们可得 t = 12s。与我的仿真数据比较接近。
方案二：用1M欧姆的电阻和22uf的电容做实验，我们可得t = 26s。与我的仿真数据也同样接近。
但由于实验的要求是时间越接近10s越好，那么通过计算我们得出r = 8.33.相当于保持电阻不变，将电容换成8.3uf。
最后因为实验要求限制，我们在焊接时采用了10uf电容，达到接近10s的实验效果。

3、硬件电路制作

4、 验收

延时时间t如图：

五．总结
通过这次课程设计的实习，让我学到了很多东西。
主要分为两部分，软件方面和硬件方面。在软件方面，我学会了使用multisim14的使用，会用它画电路图，以及用它来仿真调试。硬件方面:通过这次实习，我的焊工更上一层楼，比以前更好了。而且连接的线路也更复杂了，我的水平也提高了不少。
在实际焊接电路的时候，线有点多，有点绕，稍微一不小心就会连错线。但是，在接通电源的时候，发光二极管却不亮。于是，我就开始检查电路，看看连线有没有出错，经过检查还真就查出了不少的问题，然后我又把它们都解决掉再重新测试一下。但是还是不行。
电路图在软件上仿真的时候还是行的，但到了实际电路图中却不行。
我只好挨个进行，一个模块一个模块的进行调试。经过调试，让我对万用表和示波器的使用熟练程度进一步提高,并且我的动手能力也进一步提高了。
对于这次的课程设计，我有很大的体会，只了解书本上的知识是远远不够的，重要的是要把书本上的知识应用与实践中，用与解决实际问题。而且在设计过程中，会遇到很多问题，面对问题，我们不能害怕，要寻找正确的方法去解决问题，而且要注重合作，同心协力去解决问题，只靠一个人的力量是不行的。