传感器技术课程设计指导书(2)

二、人体感应开关电路的设计思想

人体感应开关设计思想如图1.1所示。首先有人经过时，人的身影照应到光敏电阻它的阻值发生变化，电源稳压电路的电流得到提高，经过

IC集成电路，由内部运算处理电路

得到稳定可靠的电压值来判断出人的进出，然后报告给语音功放电路，并发出声音。

人的身影经过 光敏电阻感应接收 内部运算处理电路 报告给语音电路 判断人的进出

图1.1 人体感应开关设计思想

1，光敏电阻感应接收参考电路

光电器件是将光能转换为电能的一种传感器件, 它是构成光电式传感器最主要的部件。光电器件工作的物理基础是光电效应。 在光线作用下, 物体的电导性能改变的现象称为内光电效应, 如光敏电阻等就属于这类光电器件。

光敏电阻又称光导管, 它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。

当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减少，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻一般在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。

请同学利用万用表分别测量光敏电阻的亮电阻与暗电阻阻值，在PROTEUS仿真中利用测量值仿真光敏电阻阻值。

图1.2 光敏电阻就收电路

光敏电阻感应接收电路如图1.2所示，当人经过人体感应开关时，光敏电阻阻值会发生改变，从而控制三极管Q1，Q2的导通与截止。

2，SD8917A特性及典型应用 语言芯片SD8917A的封装和典型应用如图1.3所示。 （1）、SD8917A的功能叙述 ● 2 按键正脉冲触发 ● 工作电压范围宽：2.4V～5V ● 直接驱动 8Ω喇叭

● TG3:(英语) Hello，welcome ● TG2:(中文) 你好，欢迎光临

（2）、SD8917A电气规格

图1.3 SD8917A封装及典型应用

1.3 人体感应开关参考设计

人体感应开关的整体设计如图1.4所示，该电路原理如下：

利用人走过感应开关时会产生一个阴影的特点，通过光敏电阻对光线变化信号的接收，作为本制作的传感器。制作采用电池供电，通电后系统进入等待状态。当有人经过感光器件时，由于人的身体会挡住光线，若原来有一定的光线照射在光敏电阻RG1上，则RG1表现出一个电阻值，当人体挡住一部分照射于光敏电阻的光线时，光敏电阻接收到的光线强度发生变化，这个变化经C2耦合，经Q1等组成的高增益放大后，输入IC的反相输入端，这个信号与同相输入端输入的信号在IC内部经运算放大处理后，形成一个控制信号，驱动IC内部的音频发生电路工作，产生“您好，欢迎光临！”的音频信号，使人耳能听到这句问候语。

在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。

图1.4 人体感应开关整体设计

1.4 仿真调试

利用仿真来调试电路，已经是现代电子系统设计开发产品的必由之路了。通过仿真可以检查电路的工作点、可以校准仪表、测量误差，获得设计报告所需的一切数据，还可以看到人体感应开关实际输出的效果。我们希望同学们通过仿真实践，还要学会常用电子仪器的使用，学会设计检修各种电路的方法。

在利用PROTUES仿真时，要注意仿真与实际结合。在PROTEUS中需要注意光敏电阻参数的设置与实际光敏电阻的阻值一致，三极管8050，954需要利用相应的三极管代替，语音芯片和喇叭用SPEAKER代替。仿真要具有实际价值。

1.5 实验电路板制作

一、正规电路板制作

当仿真调试通过后，就可以用PROTEL设计印刷电路板图。这时首先要根据印板大小/形状、操作/调试/出线方便，有可能的话尽量按信号流向，高频或高输入阻抗时还要考虑抗干扰这些因素，认真将集成电路、电位器、进出端子等大件及固定孔位置布置好，即所谓“布局”工作做好。集成电路定位槽方向应保持一致，不要贪图走线方便而颠倒方向。然后，以各集成电路为中心，按电路图将电阻电容等小元件和每一根连线连好：普通连线越短越好；穿过IC管脚间的连线不要超过一根；双面排线时，上层尽量都走水平线，下层尽量都走垂直线，以避免形成绕不开的交叉线；单面排线时，可在上层（元件面）安排很短的“跳接线”，以避开线路交叉造成的短路故障；电源和地线尽量走四边，地线面积尽量大些。存盘后即可送加工厂，拍照、腐蚀、钻孔，涂上阻焊涂料，丝印上标注文字，即成为非常美观好用的成品印刷电路板。

二、实际电路板焊接

早期采用可反复拔插元件的“面包板”，但因接触不良，故障很多，现已淘汰。现多采用均匀密布焊盘的“通用印刷电路板”，进行实验制作。其基本布局和连线的原则同上，不再赘述。

由于通常实验板面积较大，故以集成电路为中心布局RC的同时，还提倡元器件尽量平放，不要竖放，不要拥挤。尽量按电路原理图中该元件的相对位置布局，以增强电路板的可读性。同时最好在电路板的引出线/接线端子及电位器旁贴上标签，以便识别。对于实验中要经常调试的器件，还要兼顾调节方便来确定位置。

在实际焊接过程中，需要注意三极管和电容的极性，语言芯片的引脚数的判断方法。

课程设计二：声光控开关设计与制作 2.1 设计任务书

一、题目：声光控延时开关电路设计与制作 二、目的：

1，了解声光控延时开关电路的组成及工作原理。

2，熟悉驻极体话筒和光敏电阻器的特性，掌握检测方法及其应用电路。 3，学习声光控延时开关电路设计。

三、任务：

1，具有光控功能，白天光线较亮，即使有声音时照明灯也不亮，光线较暗、有声音时照明灯点亮。

2，具有声控功能，晚上光线较暗，有声音时照明灯点亮，声音消失后延时照明一段时间后自动熄灭。

3，要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现时，照明灯应重新点亮一段时间。 4，价格便宜，要有市场竞争优势。

5，利用PROTEUS等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性；给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。

6，完成课程设计报告。

四、方案设计

声光控开关设计方案可以采用以下三种。

方案一，采用驻极体话筒检测声音，光敏电阻检测光照强度，利用集成芯片NE555控制延时长短。

方案二，采用驻极体话筒检测声音，光敏电阻检测光照强度，利用单片机控制延时长短（同时，单片机还可作其它控制，往往改方案能做成智能声光控开关）。