l楼道声光控制课程设计Word文件下载.docx

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同时我们也希望这次的研究能让同学进一步地了解照明灯，而不是仅局限与课本知识以内。

从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高,为现代教育科学尽一份力量！

研究意义：

楼道照明是非持续性的，有人经过才需要光亮，而不断的开关通断会影响荧光灯的使用寿命，所以声光控白炽灯在楼道照明领域得到广泛应用。

用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。

在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。

声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。

降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流，高能耗且会加剧温室效应的白炽灯越来越不受欢迎。

楼道照明是非持续性的，有人经过才需要光亮，而不断的开关通断会影响荧光灯的使用寿命，所以声光控白炽灯在楼道照明领域得到广泛应用

第二章系统总体方案设计及方案认证

设计声光控开关，最起码要考虑三方面的问题，其一是灯泡的开关控制，这是由220V市电供电。

其二是光控制，使其在有光时，即使有声音也不能亮。

其三就是声音控制，在晚上或光线不足时，只要有人经过，发出声音，灯泡就会点亮。

2.12.1设计内容要求

基本原理要求：

要求该电路在夜间（黑罩模拟）有声音信号时照明灯（用LED发光管模拟）点亮；

无声时延迟月5秒后熄灭。

如声音间隔小于5秒则LED持续点亮白天有声无声均不亮。

元器件清单要求：

光敏电阻、驻极体话筒、运放LM358、NE555单稳态触发器、122、发光二极管、电容、电阻、焊板、导线及焊接工具和测试工具。

2．2设计方案

电路主要设计原理图如下图所示：

图2.-1

电路主体主要由两大块组成：

光控制和声控制。

下面我们来说明一下他们各自的原理及介绍原理图。

（一）光控电路

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。

本设计采用光敏电阻和其他电阻组成的分压电路来控制555定时器的触发输入端2脚，并且将555定时器的2脚和6脚连接在一起，通过一电容接地，555定时器的输出去控制声控电路中的555定时器的复位端。

电路图如下：

图2-2

电路原理：

该电路可由光敏电阻和普通电阻组成的分压电路及一片555定时器来实现，其原理电路图如图2.2所示。

图中RL为光敏电阻，在光线较弱或者是无光照射时，光敏电阻RL呈高阻状态，有RL>

>

R2+RP1，使得555

（1）的触发输入端2脚和阈值输入端6脚均为低电平即均小于1/3VCC，则555

（2）输出高电平，将声控延时电路打开，使得晶闸管开关电路的开闭由声控延时电路控制；

在有光照射时，RL呈低阻状态，有RL+R1<

<

R2+RP1，则555定时器的2脚和6脚均为高电平，即都高于2/3VCC，此时555定时器输出低电平，将声控延时电路封锁使得开关电路中的晶闸管截止，照明灯熄灭

光敏二极管性质：

当有光照时（达到一定强度）相当于断路，当无光照时，相当于导线。

如图2.2.3当有光照D2时，三极管VT6的基极与R10的交叉点断路，VT6截止，从而VT5也截止。

当无光照时，VT6导通，其集电极电压接入VT5基极使其导通，VT5发射极的电压触发继电器吸合。

LED电路通路。

（之所以这样设计，是为了直接实现光控功能。

也可以将光控作为电路的总开关。

）

图2-3

（二）声控延时电路电路

该电路主要在光线较弱时起作用。

这主要是通过光控电路的输出来控制的。

在白天，该电路在光控电路的控制作用下，处于关闭状态，对任何声音信号都不响应；

在晚上，光控电路将该电路的功能打开，使得该电路能根据外界声音信号作出相应的响应。

本设计采用压电陶瓷片作为声电转换元件，并加入了两级音频信号放大电路和迟滞电压比较器来对声音信号进行处理，经处理后的声音信号控制处于单稳工作模式的555定时器来实现声控及延时功能。

图2-4

电路工作原理：

该电路中的定时器555

（2）的复位端4脚，受光控电路中的定时器555

（1）的控制。

当外界光线较强时，555

（1）始终输出低电平，致使555

（2）的总是处于复位状态，即输出始终为低电平，晶闸管SCR处于截止状态，灯EL不亮。

当外界光线较弱时，由压电陶瓷片JT收集来的声音信号，经晶体管VT1、VT2组成共射极放大电路放大后，加在模拟比较器的反相输入端。

比较器的基准电压由R8、R9组成的分压电路提供基准电压为

VREF=VCCR9/（R9+R8）（式2-1）

当外界有声音信号时，有VI>

VREF，比较器输出低电平脉冲，经C8、R12组成的微分电路后，变为低电平窄脉冲，使555

（2）触发翻转为高电平，即进入暂态。

该高电平作用在晶闸管VTH的控制极上，使晶闸管导通，灯EL点亮。

由于555

（2）工作在单稳态模式，经时间t后，555

（2）回到稳态，该时间可用下式来计算

t≈0.69（R11+RP2）C9（式2-2）

即灯EL点亮时间t后自动熄灭。

要使灯再次点亮，则需要产生新的声音信号来触发。

2.3NE555和74HC123管脚图及管脚作用

1.NE555芯片的内部含有两个电压比较器，一个RS触发器，一个分压器，一个放电晶体管三极管和一个功率后极输出级。

是CMOS工艺制造的,NE555引脚功能介绍:

1地GND2触发3输出4复位5控制电压6门限（阈值）7放电8电源电压Vcc

此芯片的内部中心电路是2个晶体三极管加正反馈组成的RS触发器。

NE555输入控制端有直接复位Reset端，通过比较器A1，复位控制端的TH、比较器A2置位控制的T。

输出端为F，还有集电极开路的放电管DIS。

它们控制的优先权是R、T、TH。

图2-5NE555管脚图

2.74HC123是单稳态触发器，其引脚说明如下，RxCx（第7、15引脚）和Cx端（第6、14引脚）接用于定时的电阻和电容，即决定触发后Q端产生的单脉冲宽度。

/R（第3、11引脚）是低电平复零，不作复零时为高电平。

/A（第1、9引脚）是下降沿触发输入端，通过/A用负脉冲触发，不用时保持高电平。

B（第2、10脚）是上升沿触发输入端，通过B用正脉冲触发，不用时置低。

Q（第5、13引脚）与/Q（第4、12引脚）分别输出正、负定时单脉冲。

器件中单稳触发器的作用是，不管触发信号持续多长时间，只固定维持外围阻容给定的一段时间就恢复触发前状态，外围电阻电容决定单稳时间。

因为触发是由边沿触发，上升或下降沿。

可再触发单稳的特点是前次触发后的单稳没有恢复触发前状态而又有触发信号时，可再触发单稳将在触发边缘开始继续维持阻容给定的单稳时间，而单稳是不理会在翻转后的触发信号的。

此芯片也可做多谐振荡器用。

可用在电机驱动IC前接受MCU发过来的驱动信号，再转到驱动IC。

电机（步进电机或侍服电机）是通过脉冲方式驱动的，为减轻MCU负担，脉冲持续时间由外部电路完成。

图2-674HC123管脚图

2.4方案认证

整流电路采用桥式整流电路，二极管稳压电路加上滤波电容。

可控硅开关起开关作用，非常重要，由这个开关去控制整流电路的工作与否，从而控制灯的亮和熄。

稳压电路需8.2V稳定电压，并要求不高所以我们采用它话筒放大为实现声控功能，要设制话筒放大电路，主要是由话筒拾音电路（就是把声音信号变为电信号电路，由于声音微小，所以加放大电路）和放大电路组成。

光敏控制电路实现光控的功能，可以有光敏电阻来实现。

音频放大电路因话筒输出的音频信号小，不能满足检波的需要，设制二极管音频放大电路，倍数几千上万倍。

检波电路音频信号是交流信号，不用交流信号控制可控硅，需转换为直流信号，才能控制可控硅，因是小信号，要反映信号的蜂值电路线变化。

延迟电路在灯点亮时需要有延迟，检波输出直流电压通过延迟电路是电压消失，保持一段时间，所保持时间的长短由延迟电路的参数决定，实际上延迟电路由RC电路组成，时间常数τ=RC，这是可控制电压。

控制电路是控制可控硅栅极的开关电路，它的输入由延时端的延时电路送来的电压控制，输出控制可控硅的导通情况。

输出的声音信号，经声电转换器后转换成微弱的电信号，该信号经放大后送处理器处理，处理器将幅度、频率不尽相同的一群声波信号转换成一次状态改变的控制信号，该信号经延时处理电路达到设计要求时间与设计要求功能，经执行机构直接控制负载动作。

第三章硬件电路安装及调试

3.1安装制作

准备好全套元件后，用万用表粗略地（因出厂前已测量过）测量一下各元件的质量，做到心中有数。

焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反，注意极性的正确，否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。

我们课程设计采用的是手工焊接其基本步骤有三点：

1.准备施焊

准备好焊锡丝和烙铁。

此时特别强调的施烙铁头部要保持干净，即可以沾上焊锡（俗称吃锡）。

2．加热焊件

将烙铁接触焊接点，注意首先要保持烙铁加热焊件各部分，例如印制板上引线和焊盘都使之受热，其次要注意让烙铁头的扁平部分（较大部分）接触热容量较大的焊件，烙铁头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保持焊件均匀受热。

3．熔化焊料

当焊件加热到能熔化焊料的温度后将焊丝置于焊点，焊料开始熔化并润湿焊点。

：

由于手工焊接，所以，同学们还要特别注意安全问题。

3.2装调试及故障分析

1．调试：

打开电源，给系统加上激励信号源（如系统的啪手声、打击声），用眼睛直接观察灯泡是否亮和按时熄灭。

强光下，用手在麦克风附近拍打，看发光二极管是否发光。

若灯亮了，则应该用2中的方法来判断故障部位，并加以改正。

用手遮住光敏电阻，还是用手在麦克风附近拍打，看等是否亮，若亮了，再观察它到底能够亮多久，若不能够准确定时5秒钟，要及时修改元件参数，让其准确定时。

本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住，将ab分别接在电灯的开关位上，用手轻拍驻极体，这时灯应亮，若用光照射光敏电阻，再用手重拍驻极体，这时灯不亮，说明光敏电阻完好，这时即告本套件制作成功

2．故障寻、检常用方法如下：

直观检查法电阻法电压法电流法

通过眼、耳、鼻、手来查找故障部位。

即是看元器件有无断线、互碰、烧焦、脱焊等现象；

听声音有无异常；

闻有无焦味；

摸器件是否过热等。

用普通万用表的欧姆档检查各点的阻值，粗查是否有短路、断路或元器件错焊等情况。

用万用表测量电路中各点对地的电阻以及元器件的阻值，以此来判断故障部位测量晶体管的管脚电压和集成块各脚的电压或波形，据此电压值判断故障。

测量晶体管的管脚电压和集成块各脚的电压或波形，据此电压值判断故障。

第四章总结与展望

4.1设计的总结

我的设计题目是简易声光控延时照明灯电路。

从题目所包含的内容可以看出，该题目要综合运用所学的模拟和数字电子技术知识来解决。

1、该电路为针对实际问题的以弱控强性控制电路。

因此，设计之前要考虑到什么样的电子器件或者是电气部件能作为弱电和强电的接口电路，并且还要对其工作原理比较熟悉。

这一点很关键，它关系到用什么样的电路来实现对照明灯亮灭的控制。

2、明确了接口电路问题之后，就可以考虑通过什么样的电路来实现对晶闸管工作状态的控制。

很明显，凡是能够实现输出为高低两种电平的电路都能够对晶闸管进行控制。

对这种电路的要求是能够对外界触发信号进行相应的响应，根据这点要求，很容易意识到要用到电子技术基础（数字部分）第九章脉冲波形的产生与变换中的相关知识。

因此，在思考如何设计该题目时，应有侧重点地对该部分内容进行深入学习和理解。

3、将题目理解清楚之后，再来考虑用什么样的方式来实现。

考虑到电路对照明灯的控制要有延时功能，这些要求单稳态触发器基本都能满足。

因此，可利用单稳态触发器来作为外界信号的处理部分。

4、最后要明确的是，光电转换和声电转换问题。

光电转换利用光电传感器实现，如光敏电阻、光敏二极管等。

声电转换可利用声电传感器实现，如压电陶瓷片、微型话筒等。

以上四点是我对该题目设计思路的总结。

从以上四点可以看出，该设计题目对设计者认识元器件，利用元器件的能力提很高的要求。

因此，通过该设计，我学会了许多元器件的使用方法和技巧，这对我以后认识电路，分析电路有很大帮助。

4.2设计的展望

在本次课程设计中，我们只是做了简单的声光控制延时电路，并且是在前人已有的基础上进行模拟和研究，相信随着本专业的学习核对最前沿科学知识的掌握，我们会有自己更加大胆、前卫、实用的成果。

请同学和老师予以帮助和支持。

参考文献：

【1】何小艇电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月

【2】王登辉电路与数字逻辑设计实践,东南大学出版,1999年10月

【3】李银华电子线路设计指导,北京航空航天大学出版,2005年6月

【4】康华光电子技术基础.北京：

高等教育出版社,2003年6月

【5】陈有卿等编著555时基集成电路原理与应用.北京：

机械工业出版社,2006年5月

致谢

通过对该题目的设计，我对555定时器的应用有了全面而深刻的认识，对设计电路的思想方法也有了新的认识。

在设计过程中所遇到的难题，是于老师的耐心指导和教导是我从谜团中走出。

感谢您在忙碌的教学工作和生活中抽出时间来给我们解答各种问题，悉心指导，提出了许多宝贵意见。

于老师是我们许多人敬佩的老师，希望您能够健健康康、快快乐乐的。

感谢所有教过的或没教过我们的全学院的老师，因为你们课堂上的指导和课外的交流，我们才可以学习到很多知识和做人的道理，为论文的写作做准备，为今后的人生做准备。

在设计过程中，通过查阅资料，阅读文献，我学到了很多切实有用的分析方法和技巧，这对于我以后的学习有很大的帮助。

这更使我认识到，学习学的是方法，设计学的是思想。

因此，要多总结别人的方法，来形成自己的思想，这样学到的东西才实实在在，才会为己所用。

在这里也要感谢我的小组成员，是你们的智慧是这个实验设计得以顺利完成，这个果实是属于我们大家的！

相信我们以后会制作出更出色的设计！

附录一声光控制电路原理图

附录二声光控制电路PCB板

附录三元器件清单

Comment

Description

Designator

Footprint

LibRef

Quantity

Cap

Capacitor

C1,C2,C3

RAD-0.3

3

LED0

TypicalINFRAREDGaAsLED

DS1

LED-0

1

Mic2

Microphone

MK1

PIN2

Res1

Resistor

R0

AXIAL-0.3

Res2

R1,R2,R3,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R11

AXIAL-0.4

10

LM358H

DualLow-PowerOperationalAmplifier

U1

601-04

SN74HC123D

RetriggerableMonostableMultivibrator

U2

751B-05_N

NE555D

PrecisionTimer

U3

751B-05_L

电子技术课程设计论文

——声光控制照明灯设计

院系：

电气工程学院

专业：

测控技术与仪器

班级：

0941

姓名：

杨杨

学号：

07

指导教师：

于静珠

2010年01月03日