模拟电路设计声控光控延时照明电路设计方案.doc

河南科技大学模拟电子技术课程设计报告课 程 名 称 模拟电子技术基础 设 计 题 目 声光控延时控制电路 所学专业名称 电子工程 及其自动化 班 级 102 学 号 2010210 学 生 姓 名 指 导 教 师 2012年1月4日目 录1设计任务书 (3)2前言 (4) 2.1课题背景 (4) 2.2课题方案 (4) 2.3市场前景 (4)3电路基本组成与工作原理 (5) 3.1 电路设计原理 (5) 3.2 电源电路图 (5) 3.3 光控控制电路 (6) 3.4 延时控制电路(6) 3.5 总电路图 (7) 3.6 元件使用说明 (7)4简易声光控延时照明灯电路的介绍(9)4.1 电路的用途（10）4.2工作原理（11）5. 元件清单（12）6总结（13）7参考文献（14）模拟电子技术课程设计任务书姓名： 班级：10电信2班 指导老师：题目：声光控延时控制电路课题的任务和要求设计电路，要求有延时功能，且能由声或光来控制，设计电路时，应考虑到能节能及温度相关方面的问题。要求自己设计，开拓思路，设计创新。设计步骤1、 阅读相关材料；2、 进行总体方案设计与论证，画框图；3、 进行单元电路的设计；4、 元器件选择与参数计算；5、 用四号图纸绘制原理图；6、 撰写设计说明书，字数不得少与2000字；7、 参考文献。参考文献1模拟电子技术基础2日用电器技术知识手册3电子线路设计应用手册4实用传感器手册5电子电路百科全书6电路与模拟电子技术教研室主任： 时间：前 言课题背景晚上关灯睡觉，灯一灭，室内就立即变暗，若想取东西之类的话就得把灯再打开，会让我们感到很不方便。比如，炎热的夏天，我们睡进蚊帐里面，灯已经关好，没有照明的话，不容易发现蚊帐里的蚊子，要再开灯的话，担心蚊子会钻进蚊帐，有了光控延时温馨壁灯，这个问题就能得到解决。课题方案电源电路照明灯开关电路延时控制电路光强监测处理电路声强监测处理电路简易声光控延时照明电路的总体框图为：图一（总体框图）电路采用声光两级控制照明电路。照明灯开关对光线强弱的感应控制照明灯的第一级开关，对声强的感应控制第二级开关。对于声强的监测是利用MIC的特性，即当其接收到足够的光强时，在其中会产生一个为脉冲波，从而把声信号变为电信号，通过对声强信号的处理可得一个电平信号，为控制电路准备。延时控制功能通过555定时器构成的可重复触发单稳态电路来实现。光信号的感应通过光敏三极管来实现，使得光控电路在光强时输出低电位，光弱时输出高电位。将光控电路的输出作为555定时器的复位端输入。将声控输出端作为延时电路的输入，从而可以实现在光线强的情况下，即使有足够强的声信号，照明灯电路也不工作。而在光线弱的情况下，可以通过声信号来控制照明。在日常生活中，节电节能。市场前景此外，从市场来看，整个元件造价不高，基础投资较少,成本较低，适合中小型工厂开发生产。从销售市场来看，因为造价不高，普通家庭也能购买。电路基本组成与工作原理电源电路图图二（电源电路图）的原理：直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转化为+12V的直流电压。电路中变压器的常规铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C7、C8、C9和C10完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。图二（电源电路图）光控控制电路电路图如图三所示：图三（光控控制电路）光线强时，光敏电阻RL的阻值变小，R9、RL导通，555定时器的复位端4至于低电平；光线弱时，光敏电阻RL的阻值变大，R10导通，555定时器的复位端4至于高电平。光控控制电路对电路起总控制作用。声控控制电路电路图如图四所示：MICT1T2R32KR42KR24KR1300KD1D2+12VC147uFC210uFC310uF10uFC41uFV图四（声控控制电路）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电信信号。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R1R4、T1、T2和C1C3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当打电路的倍数增加b 倍，从而得到适合的信号。R2和R3为放大电路的集电极偏置电阻，C1和C2为放大电路的滤波电容。R1和R4为放大电路的反馈电阻，它们的功能是保证放大电路有一个稳定的静态工作点和稳定的输出电压，C3的作用是减小电路中加入反馈电阻对放大倍数的影响。电路中的延时控制电路一般采用电平信号触发，因此有必要对放大的交流信号进行整流。上图中采用了由C4、D1和D2构成的倍压整流电路，倍压整流电路不但能够完成整流的任务，同时还可以将输出电压增大一倍，这样当MIC接受到了足够大的胜强后，声强信号处理电路通过放大和整流就输出了一个高电平信号V。延时控制电路电路如图五所示：延时控制电路的核心部分是555集成电路，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。555集成电路的引脚图和功能表如下图所示，集成电路共有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为清零端，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THR和TRIG端的电压值，来影响输出端和放电短的状态；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CV01t,当它接入任意电压Vcv01t时，THR和TRIG端的变化分界点就不再是（1/3）Vcc和（2/3）Vcc，而是（1/2）Vcv01t和Vcv01t。如图所示，延时控制电路包括两部分：第一部分是由三极管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V1接三极管T1的基极。因为MIC接收到了足够大的声强后，V1为高电平，则三极管T1饱和，使三极管T1的集电极和发射极之间的Vce约为0.3V,Vce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(1/3)Vcc,Q=0,放电管导通。当Vtrig=Vce=0.3V时，电路进入暂稳态，此时Q=1，放电管截止。同时直流电源通过可变电阻R2对电容C1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，Q=0，放电管导通。电路暂稳态的持续时间，即C1的充电时间取决于可变电阻R2和电容c1的数值，其计算公式为（设可变电阻R2=1M）： t=Tw=(1.1R2*C1=1.1*1000000*50)/1000000=55S当MIC持续接收到足够大的声强时，那麽V1一直为高电平，T1始终饱和导通，Vce持续为0.3V，这样使T2始终导通，电容C1就可以T2进行放电，电路将无法对电容C1进行充电。这样电路就一直处于暂稳态，知道声强信号消失，电路才能重新进入稳态，从而可以满足设计要求。555集成电路的引脚图阀值输入THR触发输入TRIG复位端输出端Q放电管DIS任意值任意值00导通(2/3)Vcc(2/3)Vcc(1/3)Vcc10导通(1/3)Vcc1不变不变555 集成电路的功能表 由于照明灯通过的是大电流，直流电源一般无法提供大电流和大功率，因此照明灯需要交流供电，因此电路中开关需要采用继电器电路。而一般555定时器的输出无法驱动继电器，因此需要加入放大电路。图中三极管T3构成电流放大电路。T3为共集电极电路，当输入为高电平时，三极管到通并饱和，输出电流放大倍，当输入为低电平时，三极管截止，没有电流通过。继电器接T3的发射极，当电流驱动时，开关吸合，照明灯通电：当没有电流通过时，开关断开，照明灯不通电，同时在继电器两端并联二极管以利保护。图五（光控控制电路）总电路图声光控延时照明灯电路的介绍电路的用途 这种方法设计出的电路，节能和实用。它可在楼道、走廊和门口用作照明灯，夜间有人上、下楼时，照明灯会自动点亮，并延时一段时间后，灯会自动熄灭；白天照明灯不会点亮。工作原理光线强时，光敏电阻RL的阻值变小，R9、RL导通，555定时器的复位端4至于低电平；光线弱时，光敏电阻RL的阻值变大，R10导通，555定时器的复位端4至于高电平。MIC接收到足够的声强时产生谐振并输出一个微弱脉冲，将声音信号转换为电信信号，T1、T2和C1C3构成，电路中采用了双三极管构成的放大电路，C4、D1和D2构成的倍压整流电路，输出了一个高电平信号V。V作用在T3上时，T3饱和，b-c之间0.3v，使VTRIG(2/3) Vcc.使Q端输出为1，间接使T5导通，线圈产生磁场吸合开关，让其闭合，照明灯亮。此时DIS截止，使C5充电，当其两端电压大于（2/3）Vcc时，VTRIG(1/3)Vcc。使555定时器的输出端为0，及使开关断开（放电的过程）。当VTRIG(1/3)Vcc，VTHR(2/3) Vcc，555定时器的3端保持，照明灯电路不亮，达到延时的功能。调节变阻器R6的大小可以改变照明电路的照明时间。当在次给其一生源时，重复上述过程，则照明灯还会再次点亮。从而达到声光双控延时照明灯电路的目的。元件清单符号类别数目R1300K1R2R54K4R6可变电阻1R710K1R81K1R920K1R1022K1RL光敏电阻1D1D3二极管IN41483T1T3,T5三极管90134T4,T6三极管90122C14.7uF1C2C410uF3C60.01 uF1C7470uF1C8,C100.1 uF2C5,C947uF2T（变压器）TRANS11DBRIDGE11U1NE5551U2MC78L12CP1MIC麦克风1总结通过对简易声光控延时照明灯电路的设计，使自己有很大的收获。首先，进一步培养了自己思考、分析、设计、制作和检查电路的能力，在其中自己学会了好多的方法。其次，自己在这一段时间里掌握了好多知识，查阅了许多关于电子设计方面的参考资料。此次课程设计我学会了不同的元件来组成电路实现相同的功能，从中比较分析而确定最优的设计组合。在课程设计过程中我用EWB 软件绘制电路图，更加熟悉了该软件。通过课程设计，我学会了充分利用图书馆资源和网络资源进行自主学习研究，对常见的集成电路器件的功能和引脚接法有了进一步的了解和认识。这让我明白了阅读查找文献的重要性，平时多积累知识，真正到了用的时候，做题才会得心应手。关于此次设计的电路，在实际生活中的应用非常广泛，像楼道、楼梯、走廊等一些照明灯都是本电路的应用，在日常生活中，节电节能。参考文献刘修文，电子控制电路300例，机械工业出版社，2005年4月张晓东、吴有仓，电工实用电子制作，国防工业出版社，2005年1月李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月王景先，电子设计软件应用，清华大学校内出版社，2003年姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月蔡忠法，电子技