简易声光控延时照明灯-含multisim仿真综述Word文档格式.doc

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主要内容、基本要求、主要参考资料等：

主要内容

1．阅读相关科技文献。

2．学习protel软件的使用。

3．学会整理和总结设计文档报告。

4．学习如何查找器件手册及相关参数。

技术要求

1.要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应，控制照明灯第一级开关。

2.要求电路能够通过照明灯开关对声强的感应，在第一级开关开通的前提下，控制照明灯的亮灭。

3.要求电路能够实现照明灯点亮时间t后自动关断，并且时间t可以手动调节。

4.要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新通电时间t。

主要参考资料

1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月

2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月

3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月

4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月

5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003

完成期限：

2014年2月21日

指导教师签章：

专业负责人签章：

2014年2月16日

摘要

本设计主要目的是设计简易声光控延时照明灯电路，介绍其组成、性能及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择。

该电路节电效果十分明显，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，电路的驻极式传声器只要检测到有声响，就会自动点亮为行人照明，过段时间后又自动熄灭，节能节电。

本电路采用两级控制（光线强弱的感应与声强的感应）。

光控电路是根据光线的强弱来优先决定电灯的亮灭。

该电路可以对声控延时电路进行控制，在白天光线较强时，光控电路输出低电平将声控电路封锁；

在晚上光线较弱时，光控电路输出高电平，则声控功能打开。

声控电路中采用了双三极管构成的放大电路，将MIC转化的电信号连续放大，通过延时电路控制灯亮及灯亮的时间。

随着现代智能建筑技术的快速发展，智能照明控制技术越来越显现出重要的作用。

它区别于以开关量、手动为主的照明控制方式，具有节能环保、安全稳定、使用灵活等特点。

在日常生活中，这种延时照明控制灯能有效地消除长明灯、节约电能，可广泛用于楼梯、走廊、路灯和厕所等场所的照明。

关键字：

声控电路/光控电路/可重复触发单稳电路 

目录

1．概述 1

2．系统总体方案设计 2

2.1系统模块 2

2.2电源电路 2

2.3光控电路 3

2.4声控电路 3

2.5延时控制电路 5

2.6照明灯开关电路 6

3．元器件选型 8

3.1主要器件介绍 8

3.2元器件清单 10

结论与个人总结 11

参考文献 12

附录 13

简易声光控延时照明灯电路

1.概述

该电路采用两级控制（光线强弱的感应与声强的感应）。

光线强时，光敏电阻R8的阻值很小，使得555定时器的复位端4为低电平，不管其他输入端的状态如何，输出端（3端）为低电平，晶闸管断开，电灯不亮；

光线弱时，光敏电阻R8的阻值变大，555定时器的复位端4为高电平，555可正常工作；

当有声音信号时，可通过驻极式话筒接收处理成交变信号经Q1、Q2放大后，由比较器LM311处理成脉冲信号加到555的触发端2脚，2脚触发时，晶闸管导通，电灯点亮；

555和R5、R6、C6、Q3等组成可重复触发单稳电路；

通过电容C6充电放电的过程达到延时的效果，定时时间Tw=1.1*（R5+R6）*C6,时间可通过调节R6的大小来控制；

通过555的3端控制双向晶闸管VS的控制极的导通和截止，来达到控制照明灯的目的。

2.系统总体方案设计

2.1系统模块

延时控制电路

简易声光控延时照明电路的总体框图为：

照明灯开关电路

声控电路

光控电路

电源电路

照明灯开关对光线强弱的感应，作为控制照明灯第一级开关，所以通过光敏电阻的阻值大小来控制555的复位输入端的电平，从而实现只有在夜晚时555才能正常工作；

选择合适的偏置电阻R2、R4，使得Q1、Q2均工作在放大区，且Q2的静态Vce大于4V，这样，在第一级开关开通的前提下，无声音时，555输出端为0，有声音时，经过MIC转换成电信号，经Q1、Q2放大，比较器LM311处理成脉冲波，在其出现下降沿时，555触发端2端输入0，输出端为高电平；

通过R5、R6、C6完成电路的延时控制；

通过555输出端3端来控制双向晶闸管的控制极，实现电灯的点亮与否。

2.2电源电路

220V市电经过变压器转化为12V的交流电，再经过整流桥整流，电容滤波，三端稳压集成电路稳压转化为+12V的直流电压。

滤波由电解电容C1完成，电容C2、C4可除去一些高频干扰，电解电容C3可在进一步过滤信号的同时储存一些能量，在负载电流突然变大时释放。

选择电解电容时要确保其耐压值不能小于施加在两端的电压，否则电解电容极易发生爆炸。

所以电解电容C1选用25V、2200uF的，C3选用16V、1000uF的，正常情况下它们两端的电压都不会超过其耐压值。

2.3光控电路

在白天时，由于光敏电阻MG45阻值远小于100K，所以，555定时器的复位端4端为低电平，555不工作，当夜晚时，MG45阻值约为1M，此时4端为高电平，555可以正常工作，所以，光控控制电路对电路起总控制作用。

2.4声控电路

MIC接收到足够的声强时，电路产生谐振并输出一个微弱脉冲，从而将声音信号转换为交流电信号。

MIC输出信号是一个非常微弱的信号，为了后续电路能够对声强信号进行处理，必须加入信号放大电路。

图中所示信号放大电路是由电阻R1—R4、Q1、Q2和C5构成，电路中采用了双三极管构成的放大电路，这样可以使电路的放大的倍数比单管放大电路的倍数增加一定倍数，从而得到适合的信号。

R3和R4为放大电路的集电极偏置电阻，C5为放大电路的滤波电容。

通过选取合适的R3、R4，确保Q1、Q2工作在放大区，使得Q2的静态工作点Vce约为4.47V,R10、R11为分压电阻，为LM311比较器的3端提供4V的电压，当无声响时，LM311比较器的输出端7端，输出为12V的高电平，当有声响时，MIC将声音信号转换为交流电信号，在其负半周期，使得Q2的Vce小于4V,使得LM311比较器的输出端7端，输出为0，7端接555的触发端2端，从而实现了对555的控制。

（Multisim仿真）

2.5延时控制电路

延时控制电路的核心部分是555定时器，555集成电路时一种非常有用的，并且应用十分灵活的集成电路。

定时器共有8个引脚，引脚1为接地端，引脚8为电源端，引脚2为触发电平端，引脚3为输出端，引脚4为复位端，引脚5为控制电平端，引脚6为阀值输入端，引脚7为放电端。

从功能表中可以看出：

555集成电路通过改变THRES和TRIG端的电压值，来影响输出端和放电端的状态；

同时它还具有储存信号的功能，因此555集成电路的应用十分广泛。

需注意是控制电平端CONT,当它接入任意电压Vcv时，THRES和TRIG端的变化分界点就不再是2/3Vcc和1/3Vcc，而是Vcv和1/2Vcv。

如上图，延时控制电路包括两部分：

第一部分是由三极管和比较器构成的触发信号产生电路；

第二部分是由555定时器构成的可重复触发的单稳态电路。

　　首先，声强信号处理电路的输出信号接三极管Q1的基极。

因为MIC接收到了足够大的声强后，转化后的交流信号经Q1、Q2放大后，使得Q2的Vce经过比较器的作用后，比较器的输出端7端接入555集成电路的TRIG端作为触发电平。

　555集成电路构成的可重复触发的单稳态电路处于稳态时，Vthr>

（2/3）Vcc,Vtrig>

（1/3）Vcc,输出端为0，放电管导通。

当Vtrig=0时，电路进入暂稳态，此时输出端为1，放电管截止。

同时直流电源通过电阻R5、R6对电容C6充电，使得Vthr的值渐渐上升，当Vthr的值大于（2/3）Vcc时，电路重新进入稳态，,输出端为0，放电管导通。

电路暂稳态的持续时间，即C6的充电时间取决于电阻R5、R6和电容C6的数值，其计算公式为：

　　t=Tw=1.1*（R5+R6）*C6　所以　11s<

=Tw<

=33s　

在电容C6充电期间，在Vthr未充到2/3Vcc之前，如果MIC又接收到声音信号，则三极管Q3导通，电容将再次放电，输出仍然维持在暂稳态，满足了电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新通电时间t的要求。

2.6照明灯开关电路

555的输出端3端接在双向晶闸管的控制极，R9为限流电阻，当3端为高电平时，晶闸管的控制极导通，电灯点亮，当3端为0时，控制极断开，由于为交流电，当电灯两端电压为0时，电灯熄灭，需要控制极重新触发。

3.元器件选型

3.1主要器件介绍

LM311

一、

LM311比较器的1脚=地，4脚=电源V-，8脚=电源V+，2脚=输入+,3脚=输入-,7脚=输出.5脚=平衡,6脚=平衡/选通.电源电压最大:

36V；

电源电压最小:

5V，因为其是OC输出（集电极开路），所以输出端接电阻才能正常工作。

NE555

二、

555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。

该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。

因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。

555集成电路的引脚图

阀值输入THRES

触发输入TRIG

复位端

输出端Q

放电管OUT

任意值

导通

<

（2/3）Vcc

（1/3）Vcc

1

截止

>

不变

由555定时器构成的可重复触发单稳电路工作波形图

BCR1AM-8P

控制极

三、

因为电灯的工作电压为220V的市电，所以选择双