单片机原理大作业 声控灯电路设计.doc

1.选题意义: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。2.方案: 电路由直流供电电路、控制电路、延时电路三部分组成。控制电路采用基本数字逻辑单元进行设计。直流供电电路 由D1-D4组成桥式整流电路。交流220V电压经桥式整流桥后变成脉动的直流电，供后续电路工作。控制电路由四与非门CD4011、驻极体话筒BM、光敏电阻R5、三极管9014、单向可控硅SCR等元器件组成。由CD4011的选定的输出端控制晶闸管的关闭，从而控制整个灯的关灭。光敏电阻在白天时，电阻值小， CD40011输出永远为低电平，晶闸管为低电压，不导通，灯不亮。光敏电阻在夜晚时阻值大，光敏电阻与声音信号的有无一起控制CD4011的输出。夜晚当有声音时，声音信号经过放大，与光敏电阻控制的CD40011输出为高电平，晶闸管导通，灯亮。无声音信号时，不亮。延时电路 有电容C和电阻R的冲放电里控制。3.电路设计及理论分析1、原理框图 图1 声控灯原理框图 图2 声控电路原理图2单元电路设计及分析电路由直流供电电路、控制电路、延时电路三部分组成。2.1 直流供电电路 直流供电电路由D1-D4组成桥式整流电路。交流220V电压经桥式整流桥后变成脉动的直流电，供后续电路工作。2.2 控制电路控制电路由四与非门CD4011、驻极体话筒BM、光敏电阻R5、三极管9014、单向可控硅SCR等元器件组成。白天，由于光敏电阻R5阻值低，其两端电压低，CD4011的一脚为低电平， 3脚即变成高电平，导致11脚为低电平，即单向可控硅控制极G为低电平，单向可控硅截止，灯泡不亮。夜晚，由于光敏电阻没有受到阳光照射，其阻值很高，两端电压较高，即1脚变成高电平，此时3脚的状态受2脚控制，若2脚为高电平，则3脚为低电平，若2脚为低电平，则3脚位高电平。当驻极体接收到声音信号后，经C1的滤波作用，被三极管Q1放大，当被放大的信号达到峰值时，此时2脚即便为高电平， 3脚变为低电平，11脚高电平，单向可控硅控制极变成高电平，单向可控硅导通，灯泡点亮。当驻极体没有接收到声音信号时， 2脚为低电平，灯泡不亮，工作原理类同白天情况。2. 3 延时电路由C3、R7组成，通过C3的充放电来维持灯泡的点亮状态，延时的时间由C3的容量及R7的阻值来决定。3、整个电路的工作原理分析图5 电路的工作原理详细框图 声光控延时开关的电路原理图见图2所示。电路中的主要元器件是使用了数字集成电路CD4011，其内部含有4个独立的与非门VD1CD4，使电路结构简单，工作可靠性高。顾名思义，声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启，若干分钟后延时开关“自动关闭。因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元，由此可画出图5电路的工作原理详细框图来分析图2。声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒BM接收并转换成电信号，经C1耦合到9014的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门(VD1)的2脚，R3、R6是9014的偏置电阻，C2是电源滤波电容。 为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻R5等元件组成光控电路，R4和R5组成串联分压电路，白天光敏电阻两端的电压低，不管有没有声音信号传来，CD4011的3号端口始终为低电平，整个CD4011输出端11号端口为低电平，晶体闸始终处于断开状态，灯不亮。夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，R5两端的电压高，即CD401，改变R7或C3的值，可改变延时时间，满足不同目的。VD3和VD4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当C3充电到一定电平时，信号经与非门VD3、VD4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；C3充满电后只向R7放电，当放电到一定电平时，经与非门VD3、VD4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，