声、光、触摸延时开关.doc

声、光、触摸延时开关
LT
声、光、触摸三控制延时开关
设计任务与要求
设计内容：
应用传感器技术、模拟数字电子技术，设计一个自动声音、触摸控制的居民楼或写字楼的路灯开关电路，其技术指标与要求如下：
1) 白天照度较高时，即楼道内光线充足时，开关不启动，灯熄灭。
2) 夜晚楼道内光线较差时，若楼道内充分安静，开关不启动。
3) 若在光线较差的楼道内有人发出声响，或用手触摸，启动开头，灯泡点亮，点亮时间为5分钟后熄灭。
设计要求：
（1）针对题目的要求，查阅相关资料提出设计方案；
（2）画出系统能表示各单元功能的整机原理框图；
（3）设计相应的单元电路，说明电路的工作原理，并确定元器件的参数，有计算过程；
（4）组装、制作印刷板实物，调试或仿真电路，记录调试过程，实验数据，并分析仿真结果；
（5）写出设计说明书，内容包括方案选择、单元电路设计、元件选择、整体电路、电路工作原理，仿真结果分析等，并列出元器件清单；
（6）绘制总的系统电路图和PCB图。
二、方案设计与论证
整体方案包括5个部分：声音信号采集部分、光强信号采集部分、触摸信号采集部分、led部分以及主控部分，系统框图如下：
声音部分
LED部分
主控部分
光强部分
触摸部分
方案选择： 
1）、单片机部分。
由于此次设计对单片机不作要求，但使用单片机更加方便简单，所以我选择最为常用的stm32f103单片机作控制部分。 
2）、声控部分 
一：选择专用的声音传感器模块来完成，能得到正确的波形、电压、频率等参数，且设计电路简单省事，但成本较高。 
二：用驻极体话筒通过相应的信号处理电路对声音信号进行处理，成本较低，但电路设计麻烦。 
综上所述：我们选择方案二，因为此次设计对声音信号的波形等参数要求较小，只要单片机接收到并能判断为高电平即可。 
3）、光控部分 
一：用光敏二极管作光电元件，光敏二极管对光转换为相应的电流。 
二：用光敏电阻作光电元件，光敏电阻对光转换为相应的电阻。 
综上所述：我们选用光电二极管作光控部分的核心元件，光敏二极管转换成的是电流，而我们需要判断的是电压信号，将电流转换为电压信号的电路较复杂。
4）、触摸部分。
一个基于触摸检测IC（TTP223B）的电容式点动型触摸开关模块。常态下，模块输出低电平，模式为低功耗模式；当用手指触摸相应位置时，模块会输出
压值，由于传声器转换的电压值非常小，所以必须将该电压经过LM393运算放大器进行放大，通过调节其阻值使其放大倍数产生变化，起到了调节声音灵敏度的作用。
（3）光强部分
光电二极管实现的功能是：当有光照时，电流增加，所以LM393反相输入端为高电平。当光线不足或没有光线时，其阻值可以达到兆欧级以上，此时相当于电路处于断路状态，所以LM393反相输入端为低电平。
其中LM393为电压比较器，当反相输入端的电位高于同相输入端时，LM393则输出一低电平。而当同相输入端的电位高于反相输入端的电位时，LM393将会输出一高电平。经过单片机检测是否有足够的光照，当光照不足时则进行声音检测。
（4）触摸部分
该模块是一个基于触摸检测IC（TTP223B）的电容式点动型触摸开关模块。常态下，模块输出低电平，模式为低功耗模式；当用手指触摸相应位置时，模块会输出高电平。
四、仿真过程及仿真结果
（1）声音部分
由于仿真软件的问题，这里利用了一个电压源来仿真放大后的电压。
通过调节滑动变阻器，改变灵敏度，当输入电压大于阈值时，产生低电平。
（2）光强部分
由于仿真软件的问题，这里利用了一个电流源来模拟光电二极管。
通过调节滑动变阻器，改变灵敏度，当输入电压大于阈值时，产生低电平。
（3）触摸部分
由于仿真软件没有所用的IC所以略过。
五、总原理图及元器件清单
元件序号
型号
主要参数
数量
备注
单价
R1
0805
100
1

D1
0603
白色
1

P3
光强模块
1
5
P4
声音模块
1
6
P5
触摸模块
1
6
P1
单排座
1

P2
单排座
1

C1
电容

1

C2
电容

1

C3
电容
15p
1

C4
电容
15p
1