声光控延时照明电路课程设计.doc

目录摘要11 设计方案22 主要单元电路设计32.1感光控制32.2检声控制42.3电源电路52.4延时控制电路62.5开关62.6简易声光双控延时照明灯电路总原理7 3 组成框图94 元件清单10参考文献11附录12心得体会14摘 要该声光双控延时照明灯电路由五部分组成：电源电路、感光电路、检音电路，延时开启电路及开关电路组成。本电路通过光敏电阻和MK对外界光照和声音感应，经过电路的进一步处理从而实现对照明灯亮灭的控制。感光电路主要是由光敏电阻组成，当有光照时电阻阻值变小；夜晚无光时光敏电阻变大。声控检测功能是通过声音传感器实现的，当传感器接收到声音信号时，在电路产生谐振后产生一个微弱脉冲，从而将声音信号转化为电信号，即可方便及时的打开声控照明装置。白天有光照时，无论外界有没有声响，照明灯都不会点亮；夜晚无光照，当外界有声响时，照明灯点亮时间t后自动关闭,并且时间t可以手动调节.电路还具有在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯可重新计算通电时间t的功能。1 设计方案本设计的声控电路时这样实现的：声音传感器对声强的感应，是在第一级开关开通时来控制照明灯的亮灭。当声音信号通过MK接收后，产生微小的交流信号，在经过三极管放大信号后，流入单向晶闸管的控制极，来实现主回路的导通，从而控制照明灯的点亮。而光敏电阻对光线强弱的感应，有光照时光敏电阻阻值变小，时光信号变为低电平，当光信号和声音信号同时经过一个与非门，光敏电阻端为低电平，将此门锁住，从而实现控制照明灯第一级开关。此电路照明灯点亮时间t后可以自动关闭，并且时间t可以手动调节。主要通过可调电阻与电容的充放电来实现延时控制及延时时间t的手动调节。在照明灯点亮期间若有新的声源出现，本电路可以重新计算通电时间t。当照明灯点亮期间，如有新的触发信号，电容快速放电后，又继续充电，从而使照明灯重新实现通电时间t。2 主要单元电路设计2.1 感光控制电路本课程设计中，感光控制电路的优先级别最高，在电路中位于第一优先级，对实现该电路的声光控的功能举足轻重。该光控电路主要有R5和光敏电阻R组成。图2.1 光敏电阻的电气符号图2.1为光敏电阻。光敏电阻是一种半导体器件，利用半导体的光电效应。当有光照时电阻很小，无光照时电阻很大。可用晶体管组成放大器，做成自动控制电路。有光照射在R上时，阻值变小，对直流控制电压衰减很大。夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，R两端的电压高，在光照下电阻变小，光信号和声信号同时经过一个与非门，光敏电阻阻值变小时，将此门锁住，来实现控制照明灯开关。2.2 检声控制本设计电路是用驻极体话筒MK和VT、R1，R2、C1组成声音拾取放大电路。为了获得较高的灵敏度，VT 的值选用大于100。话筒MK也选用灵敏度高的。把声音信号变成直流控制电压。夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，R两端的电压高。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，使单向单向晶闸管导通，电子开关闭合；C3充满电后只向R6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，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。图2.2 传感器声控制电路是由声音控制的电源开关，可以利用口哨声或击掌声控制电灯的开与关，不必再安装开关。将声控开关应用于楼道等公共部位，可实现照明的智能控制，只在夜晚有人走动时才自动开灯，人走后即自动关灯，既满足了照明的需要，又最大限度地节约了电能。传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接受。声音传感器的作用相当于一个话筒（麦克风）。它用来接收声波，显示声音的振动图象。但不能对噪声的强度进行测量。2.3 电源由于该电路需要较大的工作电压，普通的电池无法提供使其正常工作的电压电流,所以我们在电源电路的设计上采用220V电压供电。直接把电路接到220V电压电网上，通过整流电路，滤波电路和降压电路将电网中的交流电转换为+12V的直流电，为电路中的三极管、74LS00集成电路及晶闸管等提供正常工作电压，而电灯直接接在220V交流电路上，当有触发信号使晶闸管导通时，电路构成回路，路灯亮起。整流电路采用二极管桥式整流电路，滤波电路通过R8,C2并联电路完成，而电阻R1用来实现降压，以提供电路正常工作电压。图2.3 电源结构图2.4 延时控制电路图2.4 延时控制结构图当D4导通时，电源通过可变电阻R6给C3充电，使其两端电压升高；当D4截止时，电容C3开始对R6放电，使进入VD3的信号一直为高电平，从而使电路起到了延时的作用。2.5 开关图2.5 开关器件此图中R3的作用是防止电路产生间歇震荡，MCR100-6为单向晶闸管，在此晶闸管加正电压时，通过对控制极的高低电平的控制，来控制此晶闸管的导通与截止，从而实现了主电路的开断。2.6 简易声光双控延时照明灯电路总原理图2.6 简易声光双控延时照明灯电路原理图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。声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒MK接收并转换成电信号，经C1耦合到VT的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门的2脚，R4、R7是VT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R等元件组成光控电路，R5和R组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，R两端为高电平 ，改变R6或C3的值，可改变延时时间。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，使单向单向晶闸管导通，电子开关闭合；C3充满电后只向R6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，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。 二极管VD1VD4将交流220v进行桥式整流，变成直流电，又经R1降压，C2滤波后为电路的直流电源，输出约为12V直流，为MK、VT、74LS00等供电。单向晶闸管MCR100-6和晶体二极管VD1-VD4组成了开关的主回路；数字集成电路74LS00与外围元件组成了自动控制电路。在接通220V电源，控制电路处于守候状态，门VD1的两个输入端低于其阀值电平，门VD2和VD4均输出低电平，单向晶闸管MCR100-6因无触发信号而阻断，被控电灯不亮。3 系统组成框图简易声光控延时照明灯电路由电源电路，感光电路，检音电路，延时电路及开关电路五部分组成。如图3.1为简易声光控延时照明灯电路系统组成框图。检音MK感光R延时R6 C3开关T电源电路图3.1 简易声光控延时照明灯电路整体框图电源电路：为电路正常工作提供电源。感光电路：通过光敏电阻对光线强弱的感应，控制与非门输入电平的高低，实现控制照明灯第一级开关。检音电路：通过声音传感器对声强的感应，产生交流信号，经过三极管放大后，流入单向晶闸管的控制极，来控制主回路的导通，从而控制照明灯的点亮。延时电路：通过可调电阻与电容的充放电来实现延时控制及延时时间t的手动调节。且点亮期间有新的声源出现，照明灯重新通电时间t。开关电路：通过控制单向晶闸管的控制极，来实现主回路的导通与否。4 元件清单表4.1 元件清单序号名 称型号规格位号数量1集成电路74LS001C12单向可控硅MCR100-6VS13三极管9014Q114整流二极管1N4001VD1-VD445驻极体54DbMK16光敏电阻MG44-03R17可变电阻器10KR618电阻器47KR2;R329电阻器120K; 7K;1MR1;R7;R5各110电阻器2.2M;5.1MR4;R8各111电容0.1uFC1112电解电容10uF/10VC2;C3213二极管1N4148D41参考文献1. 康华光.电子技术基础（模拟部分）.高等教育出版社，1999年6月第四版.P26P45；P67P82；P443P446.2. 张晓东.电工实用电子制作.国防工业出版社，2005年1月第一版.P25P28.3. 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月第一版.P33P35.4. 陈永甫.电子电路知能化设计实例与应用.电子工业出版社，2002年8月第一版.P33P35.5. 徐国华.模拟及数字电子技术实验教程.北京航空航天大学出版社，2004年8月第一版.P97P100.6. 王澄非.电路与数字逻辑设计实践.东南大学出版社，1999年10月第一版.P175P183.7. 何小艇.电子系统设计.浙江大学出版社，2001年6月.P1P5；P467P470.附录本电路使用的是数字集成电路74LS00，其内部含有4个独立的与非门VD1VD4，使电路工作稳定。本设计电路采用74LS00集成电路来实现信号的传输及转换。如附录图1为74LS00集成电路内部结构图。附录图1 74LS00的内部结构简要说明： 14-电源VCC； 7-接地GND电源电压-12V； 输入电压-12V集成电路74LS00连接附录图2附录图2 与非门连接图如附录图3为74LS00集成电路引脚图。附录图3 74LS00引脚图简要说明：1、2、4、5、9、10、12、13分别是74LS00的输入端，3、6、8、11分别是74LS00的输出端，7、14分别是接地端GND和电源端VCC。如附录表4为与非门真值表：输入输出ABYLLHLHHHLHHHL附录表4 74LS00真值表心得体会通过这次电子技术课程设计，我熟练地掌握了声光双控延时照明电路的工作原理和设计使用方法，进一步地熟悉了74LS00芯片的结构，光敏电阻的工作特性以及晶闸管的基本原理。本次实验电路原理图的设计，让我对protel有了更深一步的了解，能独立完成电路图的绘制，使我充分了解了各芯片和元器件的功能作用,使我对模拟电子技术和数字电子技术在实践中的应用有了更深刻的理解。这次充满趣味的探索也让我初步了解了设计电路的基本程序，使我基本上能够吧死板的课本知识生动有趣的应用到实践中，大大的激发了我对学习电子技术的积极性。同时，也让我们学会了怎样更好的相互合作，让我们对团队精神有了更深层次