毕业设计说明完结版声光控灯.docx
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毕业设计说明完结版声光控灯
学号
毕业设计说明书
设计题目声光控灯设计
系部XXXXXXXXXX
专业XXXXXXXXXX
班级XXXXXX
姓名XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
指导教师XXXXXXX
2014年10月31日
摘要(黑体三号,居中)
控灯和声光控灯是居家照明的重要组成部分(如楼道、卫生间、小巷等),它们的出现使我们的生活方便许多,既可避免摸黑找开关造成的摔伤碰伤,又可杜绝楼道灯有人开、没人关浪费能源的现象。
介绍了用三极管和与非门芯片实现光控灯和声控灯的原理,重点介绍了二者的实现方法和具体细节,及制作过程中遇到的问题和相应的解决方案。
关键词:
光控灯、声控灯、光敏电阻、麦克风、导通、截至、
Abstract
Opticallycontrolledlampandacousticcontrollampplayanimportantroleinourdailylife(likeincorridor,toilet,alleywayandsoon).Theymakeourlifemorecovenient.Byuseofthem,wecannotonlyprotectourselvesfromthehurtthatmaybecausedinlookingfortheswitchesoflightsinthedark,butalsoeliminatethephenomenonthatsomeoneturnonthelightbutnobodyturnofftoavoidthewasteofresources.
Itintroducestheprincipleofhowtousedynatronsandanandgatechiptoachievethepurposethatcontrolthelightsbylightandsound,andspeciallystressesthewaysandconcretedetailsabouthowtousethemtoachievethepurposeandthesolutionsoftheproblemsthatwillbemetintheprocessofmakingit.
Keywords:
Opticallycontrolled,acousticcontrol,mircphone,lightdependentresistor
breakover,cutoff
引言
随着现代科学技术的发展,越来越多的高科技节能产品出现在我们生活的方方面面,声控灯、光控灯是居家照明的重要组成部分,光控灯是由光控开关和LED灯组合而成。
声控灯由麦克风,放大电路和LED灯组成。
在地球资源日渐衰竭的今日,环保、节能是当今各产业发展的重心,尤其是需要消耗大量电力的照明产业,基于此目的的研发工作更是趋向环保、节能的特性上著眼。
因此,开发新型高效、节能、寿命长、环保的电路对居家照明节能具有十分重要的意义。
由此声控、光控LED灯的诸多优点在现在正逐渐取代传统的照明设备,是照明产品的新兴光源,有「绿色照明」光源之称,未来将光芒耀眼,发展潜力无限。
声控、光控LED具有节能、体积小、发热量低、寿命长、耗电量小、反应速度快、易控制等众多优点,极大的满足了人们日常生活的需要,因此十分被灯饰业者看好。
光控灯,安装方便,使用寿命长。
集光学、材料和电路技术为一体组成的自动照明开关,白天或光线较强时,开关电路为自锁状态,LED灯不亮,当光线黑暗时或晚上来临时,开关自动打开,LED灯亮,从而实现了白天自动熄灭夜间自动打开的目的,节省了人为的控制。
声光控集声控、光控、延时自动控制技术为一体,内置声音感应元件,光效感应元件,白天光线较强时,受光控自锁,有声响也不通电开灯;当傍晚环境光线变暗后,开关自动进入待机状态,遇有说话声、脚步声等声响时,会立即通电,亮灯,延时半分钟后自动断电;能延长灯泡寿命6倍以上,节电率达90%。
二者都为人们的日常生活提供诸多方便。
本文的主要内容包括:
通过模拟电子技术的学习,提出了一种基于晶体三极管工作状态的系统设计方法,结合光敏电阻的随着外部环境的阻值改变的特性,给出光控灯的设计方案,在此基础上结合数字电子技术的优点,引入拾音器将声控功能加如其中,同时实现声控和光控,以下给出了二者详细的设计过程,包括软件设计、软件仿真,以及测试和实验结果。
目录
摘要AbstractI
引言...............................................................................................................II
1声光控灯的原理
1.1实际电路
(1)
1.2光控电路
(2)
1.3声控电路(3)
1.4逻辑电平翻转及触发电路(3)
1.5延时电路(4)
2声控灯的实现(5)
3电路调试(6)
4声控灯总结(7)
致谢(7)
参考文献(8)
第1章光控灯
实际生活中的声控灯是在光线很暗和有声音时候灯亮起来,延时一段时间后自动熄灭,在光线充足或没有声音的时则不会亮起,要达到这个效果,需要用到光控和声控两部分电路。
1光控灯的原理
电路原理图如图1.2所示,电路由光控部分,声控部分,放大电路,CD4011与非门,延时部分和晶闸管(可控硅)组成。
白天或夜晚光线较亮时光控部分将开关(晶闸管)自动关断,声控部分不起作用。
当光线较暗时,光控部分将开关自动打开,负载电路的通断受控于声控部分,电路能否接通取决于声音信号的强弱,当声强达到一定强度(不小于CD4011的开门电压)电路自动接通,点亮LED灯,并开始延时,延时时间到,开关自动断开,等待下一次声音信号触发。
这样,该电路通过对环境声光信号的监测和处理,完成电路开断的自动开关控制。
1.1实际电路图
电路中三极管在声音信号的触发下起着放大开关作用,电路也可以用运放或构成,运放的输出直接接到555芯片,由555芯片构成单稳态电路延时,但是这样不容易将光控功能加到其中,而且用到两个芯片,增加了成本。
所以选择了一下电路
可以将本电路分为光控电路,声控电路,逻辑电平翻转及触发电路和延时电路几个基本电路:
1.2光控电路
如图2.2所示,由R4和R9组成,其中R9为光敏电阻,电路中晶闸管的通断,取决于控制信号的有无。
光敏电阻R9的阻值随着光照强度的变化而变化,当光照达到一定强度时,其电阻值变小到与R4分压后使IC(a)2脚处于逻辑低电平,2脚所在的与非门被封死,这时不管有无声音信号输入,IC(d)11脚都是低电平,晶闸管正向阻断。
随着光照强度的减弱,R9的阻值逐渐增大,2脚的电平逐渐上升,当2脚的电位上升到逻辑高电平后,即满足了开门条件,此时的声控开始起作用,3脚是否翻转只取决于IC(a)1脚电位(声控电路输入端)是否达到了逻辑高电平。
1.3声控电路
如图2.3所示,由麦克风MK1,三极管VT,电容C1及电阻R1、R2、R3等组成,其中MK为声检测元件,当环境声音很弱时,三极管VT处于饱和状态,IC(a)1脚为低电平11亦为低电平,晶闸管阻断,当环境声音信号达到一定强度时,通过MK1拾音输出经C1耦合到VT的基极,使集电极即IC(a)1脚电位随声强而高低变化,当1脚处于高电平时,由于2脚早已处于高电平而满足了与非门翻转条件,3脚跳变为低电平。
麦克风的接收声音信号并将信号转化为电流信号(交流信号),使三极管VT由饱和状态转为截止状态,电阻很大,基本上为VCC电压值。
所以在声音信号来到时会有三极管C极电压的跳变现象,如图2.3(a)。
也正是由于这一现象使得声控功能得以实现。
1.4逻辑电平翻转及触发电路
如图2.4所示,由四二输入与非门IC(CD4011)及R7、R8等组成。
图中看出白天或光线很亮时,与非门IC(a)的1脚为低电平,3脚输出为高电平,经过IC(b)、IC(c)、IC(d)的电平翻转,IC(d)11脚输出为低电平,晶闸管不被触发,灯不亮;当环境光线较暗使IC(a)的2脚为逻辑高电平时,为IC(a)的翻转提供了必要条件,IC(a)翻转与否受控于IC(a)1脚电平的高低(声控输入端)。
当有声音信号输入使IC(a)的1脚为高电平时,输出3脚跳变为低电平,4脚跳变为高电平并经D1向C1充电,C3上的电压不断升高,当C3上的电压上升到IC逻辑高电平时,10脚变为低电平,11脚输出高电平,经R7加到晶闸管q控制极,晶闸管q被触发导通。
1.5延时电路
如图2.5所示,由R5、R6、C2、D1等元件组成。
结合声控电路光控电路分析,当晶闸管q被触发导通时C1上的电压降低,MK1拾音器的灵敏度降低,VT重新饱和,3脚为高电平,4脚变为低电平,由于D1的隔离作用,C2上的电压仍维持8、9脚高电平,11脚也为高电平,C2上的电压通过R5、R6放电,直至C3上的电压降低至IC逻辑低电平时,11脚变为低电平,晶闸管q在正负极间的电压过零时被正向阻断,C2上的电压重新升高,MK1恢复拾音灵敏度,等待下一次声控信号的输入,IC8、9脚电位从高电平降低为低电平的时间,即为开关接通的维持时间,由C2和R5、R6的数值确定。
2声控灯的实现
图2.6为声控灯的仿真图,其中用5mv的交流信号源作为声音信号,将其与开关上SW2一同串接进声控电路,开关闭合表示有声音信号;开关SW1同串接进光控。
电路SW1关表示灯光较亮,开表示灯光较暗。
SW2关表示有声音,开表示无声音。
图2.6
3电路调试
在板子完成后,对其进行功能测试,步骤如下:
1.断开光敏电阻,电容C1,与非门IC(a)的2脚为高电平,1脚为低电平,3脚输出为高电平,经IC(b)、IC(d)逻辑电平转换,IC11脚输出为低电平,晶闸管q不被触发,灯不亮。
2.断开三极管VT的集电极或发射极,同时断开光敏电阻,与非门IC(a)1,2脚为高电平,3脚输出为低电平,经IC(b)、IC(d)逻辑电平转换,
IC11脚输出为高电平,晶闸管q被触发,灯亮。
综上两步调试,图2.4工作正常。
3.断开光敏电阻,接通电源,这时灯不亮。
击掌触发声控电路,灯亮。
经过一段时间延时,灯灭,说明图2.3和2.5工作正常。
4.最后检查光控电路,电路全部复位,接通电源,灯不亮。
用深色物品将光敏电阻遮住,击掌触发声控电路,灯亮。
至此电路调试完毕。
4声控总结
声控的制作过程花的时间较长,刚开始研究原理图时参看了好多资料,包括模电课本,数电课本,查阅了一些器件的用法,如晶闸管,之后对原理图进行了仿真,仿真过程中对麦克风和光敏电阻进行模拟,仿真成功后开始制作电路板,然后进行调试,在调试过程中发现了好多问题:
电路没有焊好,有好几处虚焊的地方,芯片没有插好,晶闸管接反了,这些都导致电路没能完全工作,刚开始没有成功。
本次课设中R为2M固定电阻和1M的滑变,C为22uF的极性电容,延时时间理论上为44秒,而实际中为35秒左右,是因为开门晶闸管有一定的开门电压,同时与非门也有低电平限制,两者都限制了晶闸管的实际导通时间。
谢辞
这次课设是我第一次完完全全自己做的,无论是原理图的研究,板子的布线还是最后的调试,都很用心,我想为自己喝彩。
这次课设非常感谢我的指导老师XXX,在我做板子最艰难的时候,X老师给了我及时的教导和亲切的鼓励,李老师的谆谆教诲让
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- 关 键 词:
- 毕业设计 说明 完结 声光