南昌理工学院本科生毕业论文
目录
一、绪论 .................................................................. 1
1.1 课题研究背景及意义 ................................................ 1 1.2 本文的主要工作 .................................................... 3 二、总体电路设计及其原理说明 .............................................. 4
2.1设计要求 .......................................................... 4 2.2总体电路设计 ...................................................... 7 三、单元电路设计与分析 .................................................... 1
3.1电源设计 .......................................................... 1 3.1.1电源结构设计 ................................................. 1 3.1.2 结构原理说明 ................................................. 1 3.2声控部分电路设计 .................................................. 2 3.2.1驻极体话筒 ................................................... 3 3.2.2声控部分电路工作原理及电路图 ................................. 4 3.3光控部分电路的设计 ................................................ 4 3.3.1光敏三极管简介 ............................................... 4 3.3.2光敏三极管功能 ............................................... 6 3.3.3光控原理 ..................................................... 8 3.4延时处理部分电路的设计 ............................................ 9 3.4.1 555定时器 .................................................. 10 3.4.2延时电路图及控制原理 ........................................ 13 3.5参数计算 ......................................................... 15 四、电路图绘制与PCB图制作 ............................................... 17
4.1 Protel 99 SE简介 ................................................ 17 4.1.1原理图设计 .................................................. 17 4.2 PCB的生成 ....................................................... 18 4.3 PCB最终生成 ..................................................... 23 结论 ..................................................................... 25 参考文献 ................................................................. 27
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致谢 ..................................................................... 26 附录一 ................................................................... 28
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一、 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题研究的背景
随着千年钟声的敲响,历史的车轮被推进了一个新的世纪──21世纪。站在新世纪的门槛上，我们感受到的是高速发展的现代科技。也因如此，照明灯的需求也在不断地发展，人类有意识地采用各种方法改进它。照明，不仅改变了人们“日出而作，日落而息”的生活方式，也充斥丰富了我们的精神世界。是的，也许你不禁要问：“为什么一个小小的照明灯有如此神奇的功效。”我想这要归功它的结构及发明原理啊！这当中到底包含了多少值得我们去探索，发现的奥秘呢？带着这个问题，我们共同选择了这个课题，一起从课题研究中找到答案！
如今，照明电路的数量越来越多，使得路灯的用电量占城市用电量的比重越来越大，在用电高峰期时，电网超负荷运行，电网电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加，当低谷时，照明设备有不能正常工作。
所以，对城市的路灯的设计已经成为了当务之急，特别是午夜之后车流量急剧减少时，应该适当的关闭路灯，节约用电。但是我国的既节能又能延长路灯寿命的技术相比国外却是落后了，因此路灯控制系统的设计对于城市的发展至关重要。本论文旨在设计一套对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压的控制系统，它能对路灯进行稳压、调压、自启动并延长路灯寿命的作用。
目前，路灯系统一般采用钠灯、水银灯、金卤灯等灯具。这类灯具有发光效率高、光色好、安装简易等优点，被广泛使用，但同时也存在着诸如：功率因子低、对电压要求严格、耗电量大等缺点。
我国目前大部分城市都采用全夜灯的方式进行照明，普遍存在的问题有两点：一方面因为后半夜行人稀少，采用全夜灯的方式浪费太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全灭的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的节能措施，此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，不利于城市安全问题。
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另一方面，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的亮度，以避免光源污染，影响居民的晚间的休息。但由于后半夜是用电低谷期，电力系统电压升高，路灯反而比白天更亮了。这不仅造成了能源浪费，还大大影响了设备和灯具的使用寿命。目前，路灯照明广泛采用高压钠灯，其设计寿命在12000小时以上，在正常情况下至少可用3年，但是由于超压使用，现在路灯的使用寿命仅仅只有1年左右，有的甚至只有几个月，造成维护和材料的极大浪费。较高的电压不仅不能让负载设备更好的工作，而且还会造成发热及过早损坏，还会造成不必要的电费开支。
作者通过调查发现，在厂矿企业、各种机关、中心广场、学校等单位的公共场所以及居民区的公共街道和楼道，使用长明灯的现象司空见惯，这已经浪费了极大量的能源、资源。与此同时，作者设计了一种电路新颖、节电安全、构造简单、安装便捷、使用时间长的声光双控白炽灯节能路灯。 1.1.2 课题研究的意义
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，都不会使灯泡发亮。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，节能节电。
随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的自动发亮、节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要，而且给人们的生活带来极大的方便。声光控制开关是声音和光控制电路工作的电子开关。它将声音（如击掌声）和光转化为电信号，经放大、整形，输出一个开关信号去控制白炽灯的工作，在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。
因为大部分居民居住区和公共场所的公共楼道都在使用机械手动开关，但同时由于种种原因经常出现许多灯泡点亮就长明的普遍现象，所以使得灯泡使用时长变短,浪费电量,为国家、事业单位、家庭和个人造成经济损失。另外由于频繁关开或者其他的人为的因素，使得墙壁开关的损坏率相当高，不仅增大了维修工程量、浪费了大量资金，还十分容易造成事故隐患。因此，设计研制一种电路新颖、安全节能、结构简单、安装方便的声光双控白炽灯节能自动开关显得相当有必要。使公共场所和居民居住区的公共楼道灯在白天时不亮，晚上闻声自亮，待人走后，几十秒后自动关闭，既方便，又省电。以往的声控开关大多都是应用模拟电子技术进行设计，分立元件多，
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不可靠，如今单片机技术已经相当成熟，运用单片机可以设计出智能型的声控开关，电路设计好后，运用软件编程来实现其功能，灵活方便，修改简单。
1.2 本文的主要工作
1.2.1 研究目标
在555、光敏三极管、可控硅等基础上，研究声光双控路灯电路，并对电路进行理论和可行性分析，使研究具有一定的理论水平与使用价值。 1.2.2 研究内容
本电路为一声光自动控制白炽灯开关。当夜晚或者白天光线比较亮的时候，光控的部分会将开关自动关闭，则声控的部分将不起作用。当光线比较暗的时候，光控的部分会将开关自动开启，负载电路的通断部分则受控于声控的部分。看电路是否接通，取决于接收到的声音信号的强度大小。当接收到的声强达到一定程度的时候，路灯电路将自动连接，则白炽灯点亮。这样，通过对环境声光信号的检测与处理，完成对白炽灯的控制。论文共有4章，其具体安排如下：
一、绪论主要介绍本课题的研究背景及意义、研究目标及研究内容。
二、总体电路设计及其原理说明部分主要介绍了本课题的设计要求以及总体电路的设计。
三、单元电路设计与分析介绍各个单元电路的结构以及功能。
四、电路仿真与PCB图制作部分利用PROTEL绘制出电路图，最后生成PCB图。
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