作者: xxcp 發表日期: 2005-06-20 14:35 文章屬性: 原創 復制鏈接
聲控·光控·延時·照明電路
前記：當今世界在以電子信息技術為前提下推動了社會跨躍式的進步，科學技術的飛速發展日新月異帶動了各國生產力的大規模提高。由此可見科技已成為各國競爭的核心，尤其是電子信息技術更顯得尤為重要，在國民生產各部門電子信息技術得到了廣泛的應用。曾經不被人們所重用的如聲音，光等如今在電子信息技術方面都得到了廣泛的應用，尤其是光能更是人們有待開發的具大的能源寶庫。
電子信息技術發展的主要目標是實現高度智能化，在減少以至不需要人為幹預下使機器能獨立處理各種工作。智能化照明電路也是如此，如我們所熟知的走道照明電路其智能化實現方法是利用了聲學·光學·電子學·原理的綜合；而馬路上的路燈是應用了光學的原理；另壹個我們所知的交通系統紅綠燈則是采用了電子學中計數器的原理。可見原理不同電路所實現的功能也不盡相同，以下將對其進行逐壹分析。
① 聲控照明電路
聲音是我們最為熟知的。人與人需要用聲音去交流，機器運轉發出聲音，動物會發出聲音等等。然而發此寶貴的資源卻被我們忽視了很長時間，如今留給我們的就是怎樣合理高效的利用這壹資源。以前人們在設計電路時只求壹個‘用’字，只要能用就萬事大吉了，所以我們常見的電路都有很多開關如照明電路要讓它工作我們必須機械地去控制它，這對於當今社會各種各樣的智能化建築如智能辦公樓，智能化公寓等是非常不實用的；在這種情況下聲音就派上了用場，聲控作為智能化電路的壹部分是壹可缺少的；然而要實現聲控也不是壹件容易的事，因為聲音是壹模擬量且非電信號無法在數字電路中使用，所以我們在設計聲控電路時就面臨怎樣把模擬量轉化為數字量，把聲音信號轉化為電信號的問題。要解決這個問題我們可以設計壹個類似於‘竊聽器’的接收設備專門用來接聽聲音信號並將聲音信號轉化為電信號轉送到下壹級電路。但是作為聲控電路對聲音信號的要求既不能太強也不能太弱，太強聲控難以實現；而太弱電路結構復雜也難以實現，所以最好是能接收到如人的講話聲，腳踏地板聲。當這類信號轉化為電信號時，電信號壹般較弱，必須對其進行放大對此可選擇功放電路，運放電路，差分電路等，根據電路對信號的要求壹般選擇運放電路較好，提高信號輸出電壓。經過這壹步實現了聲音信號到電信號的轉換。有了電信號實現聲控就容易了，我們可以讓產生的電信號去觸發觸發器使電路導通。對於這樣的電路設計對外加電源的要求必須穩定，不斷電，故最好再為其設計壹個穩壓電路這樣才能使電路穩定工作。而對元器件的要求也較高，特別是半導體器件必須保證靈敏度高，各電參數精確穩定，這樣電路才能高效地工作。如今對於這樣的電路設計我們以不必為其煩惱，因為有了聲音傳感器，可以直接將聲音信號轉換為電信號，大簡化了電路結構，使聲控電路的設計顯得更加容易。下面就運用聲音傳感器設計的聲控照明電路加以分析：
聲控照明電路的主要原理是利用了聲學和電子學的原理即用聲音傳感器將聲音信號轉換成電信號從而推動觸發器觸發使電路導通工作。
作為壹個智能化聲控照明電路應具有以下功能：①能在聲音的控制下實現電路的導通與截止。②聲音的發出應是多方面的如腳步聲，物體打擊聲等。③響應時間應越短越好。為此在選擇電路元器件時應選擇靈敏度較高的聲音傳感器組成聲控照明電路控制電路的前端，同時我們還要為該傳感器設置傳感條件如聲音響度必須在20DB以上才能響應等。中間端采用觸發器構成，利用觸發器不觸不發，壹觸即發的特點去推動照明電路工作，觸發器的選擇也應選擇靈敏度高，響應時間短的觸發器如D觸發器，JK觸發器等。電路框圖如下：
② 光控照明電路
在第三次科技革命的推動下，光能這壹偉大的，自然的以及人類生存所必須的寶貴資源在被人類遺忘了若幹年後，今天終於得到了廣泛的應用。太陽能熱水器，太陽能電池，太陽能浴場等都成為人們熱議的話題，大到天上的人造衛星，小到街道的路燈太陽能的應用無所不在。而作為智能化電路的設計考慮光能的應用也是理所當然的。在半導體技術的飛速發展下大促進了光能應用的快速進步，在發電，取暖等方面尤為突出，智能化電路設計引進光技術已不是新奇事了，在光控電路的設計中不同於聲控電路復雜的結構，隨著半導體光敏元器件的快速發展，我們在設計光控電路時面臨的問題已由怎樣使光信號轉化為電信號變為怎樣在電路中加大電信號的強度？這壹問題如今也以得到了較好的解決，光敏元器件的應用在光照的情況下使其電參數發生變化從而使其對電流的阻礙作用減小或增大，進而使電路導通或截止，電信號強弱的改變光控轉化為電控電路功能的實現便容易了。在這樣的電路設計中，對電路元器件的要求也極為高尤其是光敏元件是光控電路功能實現的核心，必須保證其各項參數的精確，穩定。故在選擇這類元器件時壹定要選擇高靈敏度工作穩定可靠的元件，當然電路工作的穩定是否？功能能否實現？並不僅僅只和電路元器件有關，外加電源也是不可忽視的，與聲控電路壹樣最好也是給光控電路加上壹個穩壓電路確保電路能正常工作。現就采用光敏元件設計光控照明電路作如下分析：
電路原理：利用光敏元件隨光照強度的變化而阻抗發生變化的特點，去控制電信號的強弱，再由傳感器將變化的電信號傳遞給觸發器，只要電信號強度達到壹定程度將觸發觸發器使其導通工作。光控照明電路其主要功能是實現當外界光照強度降低到壹定程度時，使照明電路導通工作。就其方案而言多種多樣，但我們在設計時必須要考慮方案的可行性，穩定性以及元器件的靈敏度，尤其是光敏元件必須選擇靈敏度高的這樣電路功能才能較容易實現，為此我們在設計光控電路時，不但要盡量使電路結構簡化，而且要使電路功能強，功能的實現要可靠穩定。光控電路框圖如下：
③ 延時電路
從20世紀中後期數字電路的飛速發展到今天技術已越來越成熟。自從電子計數器的出現之後各式各樣，功能萬千的定時/計數器層出不窮。然而正是電子計數器的出現才使得電子技術的發展上了壹個新的臺階。定時/計數這壹功能在電子電路中的應用，使智能化電路的設計更加名副其實。我們常見的交通紅綠燈，公園裏的娃娃車等都是采用了定時計數技術的典型示例。我們大家都看過智力競賽，都有知道搶答器，然而搶答器更是電子定時/計數器的典型應用。雖然我們可以花幾元錢就可以從街上買壹個不錯的搶答器，但要讓我們自己動手做壹個出來就不是壹件容易的事的，它不僅只是我們所看到的結果能夠搶答更為重要的是其功能的實現是集成了很多技術。如定時，鎖存，顯示等等，由此可見定時/計數器的應用不僅廣泛，而且意義深遠。現就延時電路作如下分析：
電路原理：利用電子計數器的原理實現定時功能。
延時電路說白了就是壹個計數器，其構成方案壹般有三種：①硬件構成；②軟件構成；③軟硬相結合構成；對於由硬件構成的定時器，壹般是用改變R、C元件值控制定時的，其效率較高，但靈活性，通用性較差如555定時器；而由軟件構成的定時器是用執行壹段程序來實現定時的，其靈活性通用性較高，但效率較差；故現在設計定時器壹般都是采用軟硬相結合的方法集兩者之長通過編程設定不同的延時常數，而由硬件控制定時過程，其效率和靈活性都得到了較大的提高。如大規模集成電路可編程計數器8253，51單片機通過編程構成計數器等。在壹個實際的電路中延時不是主要目的，而主要目的是為了完善電路功能。故作為壹個延時電路，在整個電路中其應在延時結束後能發出壹個結束信號，控制電路是否繼續工作下去。所以前述聲控，光控電路盡管也能實現控制電路的功能，但其功能是不完善的，為此應對其進行改進有三種方案可行：①聲控延時；②光控延時；③聲光聯控延時；此三種方案可用於不同的場合，現就第三種方案加以事例進行分析。
聲光聯控延時照明電路的主要原理就是利用光控部件控制電路白天不工作，而夜晚則由聲控部件控制其工作，再由延時部件控制其工作時間。
江蘇省漣水縣人民法院辦公樓是壹個典行的智能化辦公系統，其走道照明電路更是壹典行聲光聯控照明電路。在白天由光控部件控制電路，無論外界有無聲音發出電路都不會工作，而到了夜晚光控部件就不在起作用由聲控部件控制電路，只要在壹定範圍內有聲音發出且達到壹定響度電路就會導通工作，又由延時部件控制其工作時間；由該事例可知聲、光、延時三部分是相互聯系的沒有光控電路智能化實現不完善，沒有聲控電路也談不上延時，而沒有延時電路也談不上智能。該電路的設計較完備，在電能節約方面處理的較好，但該電路也存在壹定的缺陷如要使燈常亮則該電路無法實現；要對電路進行維護在白天需要燈亮則該電路也無法實現；為此要對該電路進行升級，所謂升級就是對電路的功能進行進壹步完善。我們可以為其添加壹些硬件使在不影響電路正常智能化實現的前提下，電路能受人為所控制以至更好的為人們服務。改進後的電路框圖如下：
在人類社會進入21世紀之後隨著社會對能源的需求不斷的加大，科學技術的飛速發展以及電子計算機的大規模應用於各種的領域。電子電路的設計已經發生了很大的變化。首先我們現在在去搞電路設計已經不僅僅只是為了能應用而去設計電路，我們要在多方面綜合考慮的情況下能利用高科技要盡量利用高科技，能節約成本要盡量節約成本，能不影響周圍環境要盡量不影響環境，還要盡最大程度的節約能源以實現電路的‘綠色化’。在大規模集成電路快速發展的推動下，伴隨著電子設計自動化EDA技術的出現，我們完全可以不需要任何電路模板利用計算機通過編程在家裏就可以設計符合我們自己要求的電路來，而後將設計好的電路模板交給電子廠家去生產。利用EDA技術設計出來的電路不僅功能更完善，而且電路外部結構更為簡單，體積很小甚至只是壹小塊集成電路而已，並且這樣的電路設計能耗很小完全符合我們對節能的要求。
綜上分析現代化的電子電路設計已經不同於過去，智能化電路的設計必須以人的需要為目標，以實際情況為參照，設計出人性化，智能化，適用化的應用電路。所以我們必須改變傳統的電子電路設計理念，應以智能化，人性化，節能化為前提，綜合利用各種高科技技術，配以計算機輔助設計，設計出集智能化，人性化，節能化為壹體的電子電路才是我們所有搞電子人員所要追尋的最終目標。
聲控·光控·延時·照明電路
前記：當今世界在以電子信息技術為前提下推動了社會跨躍式的進步，科學技術的飛速發展日新月異帶動了各國生產力的大規模提高。由此可見科技已成為各國競爭的核心，尤其是電子信息技術更顯得尤為重要，在國民生產各部門電子信息技術得到了廣泛的應用。曾經不被人們所重用的如聲音，光等如今在電子信息技術方面都得到了廣泛的應用，尤其是光能更是人們有待開發的具大的能源寶庫。
電子信息技術發展的主要目標是實現高度智能化，在減少以至不需要人為幹預下使機器能獨立處理各種工作。智能化照明電路也是如此，如我們所熟知的走道照明電路其智能化實現方法是利用了聲學·光學·電子學·原理的綜合；而馬路上的路燈是應用了光學的原理；另壹個我們所知的交通系統紅綠燈則是采用了電子學中計數器的原理。可見原理不同電路所實現的功能也不盡相同，以下將對其進行逐壹分析。
① 聲控照明電路
聲音是我們最為熟知的。人與人需要用聲音去交流，機器運轉發出聲音，動物會發出聲音等等。然而發此寶貴的資源卻被我們忽視了很長時間，如今留給我們的就是怎樣合理高效的利用這壹資源。以前人們在設計電路時只求壹個‘用’字，只要能用就萬事大吉了，所以我們常見的電路都有很多開關如照明電路要讓它工作我們必須機械地去控制它，這對於當今社會各種各樣的智能化建築如智能辦公樓，智能化公寓等是非常不實用的；在這種情況下聲音就派上了用場，聲控作為智能化電路的壹部分是壹可缺少的；然而要實現聲控也不是壹件容易的事，因為聲音是壹模擬量且非電信號無法在數字電路中使用，所以我們在設計聲控電路時就面臨怎樣把模擬量轉化為數字量，把聲音信號轉化為電信號的問題。要解決這個問題我們可以設計壹個類似於‘竊聽器’的接收設備專門用來接聽聲音信號並將聲音信號轉化為電信號轉送到下壹級電路。但是作為聲控電路對聲音信號的要求既不能太強也不能太弱，太強聲控難以實現；而太弱電路結構復雜也難以實現，所以最好是能接收到如人的講話聲，腳踏地板聲。當這類信號轉化為電信號時，電信號壹般較弱，必須對其進行放大對此可選擇功放電路，運放電路，差分電路等，根據電路對信號的要求壹般選擇運放電路較好，提高信號輸出電壓。經過這壹步實現了聲音信號到電信號的轉換。有了電信號實現聲控就容易了，我們可以讓產生的電信號去觸發觸發器使電路導通。對於這樣的電路設計對外加電源的要求必須穩定，不斷電，故最好再為其設計壹個穩壓電路這樣才能使電路穩定工作。而對元器件的要求也較高，特別是半導體器件必須保證靈敏度高，各電參數精確穩定，這樣電路才能高效地工作。如今對於這樣的電路設計我們以不必為其煩惱，因為有了聲音傳感器，可以直接將聲音信號轉換為電信號，大簡化了電路結構，使聲控電路的設計顯得更加容易。下面就運用聲音傳感器設計的聲控照明電路加以分析：
聲控照明電路的主要原理是利用了聲學和電子學的原理即用聲音傳感器將聲音信號轉換成電信號從而推動觸發器觸發使電路導通工作。
作為壹個智能化聲控照明電路應具有以下功能：①能在聲音的控制下實現電路的導通與截止。②聲音的發出應是多方面的如腳步聲，物體打擊聲等。③響應時間應越短越好。為此在選擇電路元器件時應選擇靈敏度較高的聲音傳感器組成聲控照明電路控制電路的前端，同時我們還要為該傳感器設置傳感條件如聲音響度必須在20DB以上才能響應等。中間端采用觸發器構成，利用觸發器不觸不發，壹觸即發的特點去推動照明電路工作，觸發器的選擇也應選擇靈敏度高，響應時間短的觸發器如D觸發器，JK觸發器等。電路框圖如下：
② 光控照明電路
在第三次科技革命的推動下，光能這壹偉大的，自然的以及人類生存所必須的寶貴資源在被人類遺忘了若幹年後，今天終於得到了廣泛的應用。太陽能熱水器，太陽能電池，太陽能浴場等都成為人們熱議的話題，大到天上的人造衛星，小到街道的路燈太陽能的應用無所不在。而作為智能化電路的設計考慮光能的應用也是理所當然的。在半導體技術的飛速發展下大促進了光能應用的快速進步，在發電，取暖等方面尤為突出，智能化電路設計引進光技術已不是新奇事了，在光控電路的設計中不同於聲控電路復雜的結構，隨著半導體光敏元器件的快速發展，我們在設計光控電路時面臨的問題已由怎樣使光信號轉化為電信號變為怎樣在電路中加大電信號的強度？這壹問題如今也以得到了較好的解決，光敏元器件的應用在光照的情況下使其電參數發生變化從而使其對電流的阻礙作用減小或增大，進而使電路導通或截止，電信號強弱的改變光控轉化為電控電路功能的實現便容易了。在這樣的電路設計中，對電路元器件的要求也極為高尤其是光敏元件是光控電路功能實現的核心，必須保證其各項參數的精確，穩定。故在選擇這類元器件時壹定要選擇高靈敏度工作穩定可靠的元件，當然電路工作的穩定是否？功能能否實現？並不僅僅只和電路元器件有關，外加電源也是不可忽視的，與聲控電路壹樣最好也是給光控電路加上壹個穩壓電路確保電路能正常工作。現就采用光敏元件設計光控照明電路作如下分析：
電路原理：利用光敏元件隨光照強度的變化而阻抗發生變化的特點，去控制電信號的強弱，再由傳感器將變化的電信號傳遞給觸發器，只要電信號強度達到壹定程度將觸發觸發器使其導通工作。光控照明電路其主要功能是實現當外界光照強度降低到壹定程度時，使照明電路導通工作。就其方案而言多種多樣，但我們在設計時必須要考慮方案的可行性，穩定性以及元器件的靈敏度，尤其是光敏元件必須選擇靈敏度高的這樣電路功能才能較容易實現，為此我們在設計光控電路時，不但要盡量使電路結構簡化，而且要使電路功能強，功能的實現要可靠穩定。光控電路框圖如下：
③ 延時電路
從20世紀中後期數字電路的飛速發展到今天技術已越來越成熟。自從電子計數器的出現之後各式各樣，功能萬千的定時/計數器層出不窮。然而正是電子計數器的出現才使得電子技術的發展上了壹個新的臺階。定時/計數這壹功能在電子電路中的應用，使智能化電路的設計更加名副其實。我們常見的交通紅綠燈，公園裏的娃娃車等都是采用了定時計數技術的典型示例。我們大家都看過智力競賽，都有知道搶答器，然而搶答器更是電子定時/計數器的典型應用。雖然我們可以花幾元錢就可以從街上買壹個不錯的搶答器，但要讓我們自己動手做壹個出來就不是壹件容易的事的，它不僅只是我們所看到的結果能夠搶答更為重要的是其功能的實現是集成了很多技術。如定時，鎖存，顯示等等，由此可見定時/計數器的應用不僅廣泛，而且意義深遠。現就延時電路作如下分析：
電路原理：利用電子計數器的原理實現定時功能。
延時電路說白了就是壹個計數器，其構成方案壹般有三種：①硬件構成；②軟件構成；③軟硬相結合構成；對於由硬件構成的定時器，壹般是用改變R、C元件值控制定時的，其效率較高，但靈活性，通用性較差如555定時器；而由軟件構成的定時器是用執行壹段程序來實現定時的，其靈活性通用性較高，但效率較差；故現在設計定時器壹般都是采用軟硬相結合的方法集兩者之長通過編程設定不同的延時常數，而由硬件控制定時過程，其效率和靈活性都得到了較大的提高。如大規模集成電路可編程計數器8253，51單片機通過編程構成計數器等。在壹個實際的電路中延時不是主要目的，而主要目的是為了完善電路功能。故作為壹個延時電路，在整個電路中其應在延時結束後能發出壹個結束信號，控制電路是否繼續工作下去。所以前述聲控，光控電路盡管也能實現控制電路的功能，但其功能是不完善的，為此應對其進行改進有三種方案可行：①聲控延時；②光控延時；③聲光聯控延時；此三種方案可用於不同的場合，現就第三種方案加以事例進行分析。
聲光聯控延時照明電路的主要原理就是利用光控部件控制電路白天不工作，而夜晚則由聲控部件控制其工作，再由延時部件控制其工作時間。
江蘇省漣水縣人民法院辦公樓是壹個典行的智能化辦公系統，其走道照明電路更是壹典行聲光聯控照明電路。在白天由光控部件控制電路，無論外界有無聲音發出電路都不會工作，而到了夜晚光控部件就不在起作用由聲控部件控制電路，只要在壹定範圍內有聲音發出且達到壹定響度電路就會導通工作，又由延時部件控制其工作時間；由該事例可知聲、光、延時三部分是相互聯系的沒有光控電路智能化實現不完善，沒有聲控電路也談不上延時，而沒有延時電路也談不上智能。該電路的設計較完備，在電能節約方面處理的較好，但該電路也存在壹定的缺陷如要使燈常亮則該電路無法實現；要對電路進行維護在白天需要燈亮則該電路也無法實現；為此要對該電路進行升級，所謂升級就是對電路的功能進行進壹步完善。我們可以為其添加壹些硬件使在不影響電路正常智能化實現的前提下，電路能受人為所控制以至更好的為人們服務。改進後的電路框圖如下：
在人類社會進入21世紀之後隨著社會對能源的需求不斷的加大，科學技術的飛速發展以及電子計算機的大規模應用於各種的領域。電子電路的設計已經發生了很大的變化。首先我們現在在去搞電路設計已經不僅僅只是為了能應用而去設計電路，我們要在多方面綜合考慮的情況下能利用高科技要盡量利用高科技，能節約成本要盡量節約成本，能不影響周圍環境要盡量不影響環境，還要盡最大程度的節約能源以實現電路的‘綠色化’。在大規模集成電路快速發展的推動下，伴隨著電子設計自動化EDA技術的出現，我們完全可以不需要任何電路模板利用計算機通過編程在家裏就可以設計符合我們自己要求的電路來，而後將設計好的電路模板交給電子廠家去生產。利用EDA技術設計出來的電路不僅功能更完善，而且電路外部結構更為簡單，體積很小甚至只是壹小塊集成電路而已，並且這樣的電路設計能耗很小完全符合我們對節能的要求。
綜上分析現代化的電子電路設計已經不同於過去，智能化電路的設計必須以人的需要為目標，以實際情況為參照，設計出人性化，智能化，適用化的應用電路。所以我們必須改變傳統的電子電路設計理念，應以智能化，人性化，節能化為前提，綜合利用各種高科技技術，配以計算機輔助設計，設計出集智能化，人性化，節能化為壹體的電子電路才是我們所有搞電子人員所要追尋的最終目標。