声控灯的设计

1、内蒙古师范大学计算机与信息工程学院 低频电子线路低频电子线路课程设计报告课程设计报告 实习题目实习题目 指导教师指导教师职职 称称 学生姓名学生姓名 学学 号号 日日 期期 实习题目实习题目 指导教师指导教师职职 称称 学生姓名学生姓名 学学 号号 日日 期期 实习题目实习题目 指导教师指导教师职职 称称 学生姓名学生姓名 学学 号号 日日 期期 设计题目设计题目简易声光控照明延时电路 指导教师指导教师张鹏举职称职称讲师 姓姓 名名王晓敏 学学 号号 20081121053 日日 期期 2010-7-16 1 目录目录 1设计任务及主要技术指标和要求设计任务及主要技术指标和要求 .1 1.1设

2、计任务.1 1.2设计要求.1 2引言引言 .1 3工作原理工作原理 .2 4电路组成部分电路组成部分 .2 5设计步骤及方法设计步骤及方法 .2 5.1整流电路的设计.2 5.2稳压电路的设计.3 5.3声控电路的设计.3 5.4光控电路的设计.3 5.5延时电路的设计.4 6电路整体说明电路整体说明 .5 7设计所需器材设计所需器材 .6 8小结（通过课程设计收获和心得）小结（通过课程设计收获和心得） .7 1 简易声光控延时照明电路 计算机与信息工程学院2008 级通信工程王晓敏 20081121053 指导教师张鹏举讲师 摘要设计一个简易声光控延时照明电路。该电路能够实现两级控制照明灯

3、的亮灭，并且照 明灯点亮一段时间后能够自动判断。第一级为光控制，第二级为声控制，第一级优先于第二级。 关键字简易；一级光控电路；二级声控电路；照明延时电路 1设计任务及主要技术指标和要求 1.1设计任务 设计一个简易声光控延时照明电路。该电路能够实现两级控制照明灯的亮灭，并 且照明灯点亮一段时间后能够自动判断。第一级为光控制，第二级为声控制，第一级 优先于第二级。 1.2设计要求 （1）要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应，控制照明灯第一级开关。 （2）要求电路能够通过照明灯开关对声强的感应，在第一级开关开通的前提下， 控制照明灯的亮灭。 （3）要求电路能够实现照明灯点亮时间 T 后自动

4、关断，并且时间 T 可手动调节。 （4）要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯重新开启通电时 间 T。 （5）根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。 （6）利用 CAD 软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单。 2引言 随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的自动发 亮、节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要，而且贴近我们的实际生活。声光控电 路已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，当有人经过时会自动的 亮；广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活、带来极大的方便。因 此，得到了广泛的应用。声光控电路

5、是声音和光控制电路工作的电子开关。该电路由 电源电路、声控电路、光控电路和延时控制开关电路等组成，它不仅广泛适用于楼梯 间、过道库房等场合，而且节能省电，使用方便。 2 3工作原理 220V 的电压经过灯泡降压，经过硅整流二极管整流，电解电容滤波及稳压管稳压 后给比较器 LM324 提供 10V 的直流工作电压。白天，光敏电阻经光照射后阻值变小， 经比较器比较后得到一个低电平，晶闸管断开，灯泡白天不亮。到了晚上，光线变暗， 光敏电阻阻值变大，经比较器比较后 8 脚得到高电平，VD1 截止，起隔离作用，VD2 不 受 8 脚电位影响，如果有声音信号时，声波经过驻极体转换成电信号，并经过 C1 耦

6、合 到比较器 A1 的 3 管脚，于是 1 管脚输出高电平。经 C2 耦合到比较器 A2 的 5 管脚，其 7 脚输出高电平，并经过 R8 和 VD2 输入到比较器 A4 的 12 脚，因此其 14 脚输出高电 平，晶闸管导通，灯泡发光照明。声音消失后，A1 的 3 脚无信号电压，恢复低电平， 其 7 脚输出低电平，VD2 截止，此刻 A4 的 12 脚高电平即电容 C4 两端的电压，经 R9 放电，一段时间电容放电完毕后，电灯熄灭。此后，只要没有声音进入话筒，灯泡就 始终保持熄灭状态。 4电路组成部分 声光控延时电路如图所示，硅整流二极管 VD3-VD6 和晶闸管 VS 组成照明开关的主 回

7、路，控制回路由四个运算放大器集成电路 LM324 和声光检测元件 MIC，RG 组成。话 筒 MIC 和比较器 A1，A2 构成声控电路，光敏电阻 RG 和比较器 A3 构成光控电路，R9 和 C4 构成照明延时控制电路，发光二极管 LED 为有电指示灯【2】。 5设计步骤及方法 5.1整流电路的设计 输入 220V 交流电需整流，我选用硅整流二极管组成的桥式整流器，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，控制灯的亮灭【1】。 电路图如图 1： D 4 1N 4007 D 5 1N 4007 D 3 1N 4007 D 6 1N 4007 图 1 3 5.2稳压电路的设计

8、 220V 电压进入电路后，先经过桥式整流器整流后，用 10V 稳压管稳压到 10V，给 芯片 LM324 供电。芯片工作后，可以对传入的微弱的声音信号进行放大，产生高低电 平，控制灯的亮灭。 5.3声控电路的设计 我们采用话筒放大实现声控功能，主要是由话筒拾音电路和放大电路组成的。拾 音电路是把收集的声音信号转换为电信号，由于声音微弱，即用放大电路把信号放大。 放大电路中我们利用了芯片 LM324 运算放大器【3】。 电路图如图 2： 3 2 1 4 11 A1A LM324 5 6 7 A2B LM324 VD2 1N4007 R7 820k R6 27k R5 100k R2 100k

9、R8 510 R4 820k R3 27k C1 47n C2 47n GND GND GND MIC MICROPHONE2 图 2 5.4光控电路的设计 利用光敏电阻的感光性，白天光照很强的时候电阻很小，从而跟 R10 相比所分担 的电压就很小。晚上的时候电阻很大，从而跟 R10 相比分担的电压就大。利用这一特 4 性可以根据电阻所分担的电压多少从而给 A3 的 9 脚一个高电平还是低电平，从而运放 A3 的 8 脚就知道电平的高低，在用 VD1、VD2 来控制 12 脚的电位从而控制单向晶闸管， 当 8 是低电平的时候就把 12 脚定位在低电平，当 8 脚是高电平的时候由于二极管的单 项

10、导电性所以在 VD1 的时候截止，在就看 VD2 了这就体现光控是第一优先级，如图 3 所示： 10 9 8 A3C LM324 VD1 1N4007 R10 820k R12 160k R11 160k GND GND RG 图 3 5.5延时电路的设计 我们设计出来的声控灯是为了给人们在黑暗中带来方便的，人们发出声音后灯光 不能亮一下就灭，要持续一段时间。所以延迟电路在灯点亮时需要有延迟，当声音信 号消失后，延时电路要起作用，我们想到延时电路可以用 RC 电路来实现，而时间长短 由时间常数 =RC 来决定，这里采用的电容是可以充放电的电解电容。 电路图如图 4： R 9 3.3m G ND

11、 C 4 10 u 5 图 4 6电路整体说明 由分析可知，光控电路是一级电路，声控电路是二级电路。白天当光线照射到光 敏电阻上时，由光敏电阻的特性可知，当有光照射它时它的电阻变小，分担的压降小 所以 9 脚为高电平从而 8 脚为低电平，所以 12 脚就被固定成低电平，则 14 脚为低电 平，所以白天灯始终不亮。通过光敏电阻的变化使电路封锁声音通道，导致声音信号 不能通过，则灯泡不受声音控制，即声控电路不起作用，灯泡不亮。夜间或光线较暗 时，光敏电阻阻值急剧增大，声控电路导通，当有声音传入话筒时，声音信号转变为 电信号，灯泡变亮，经内部设定的时间后，如果在次期间没有声音信号再次传入话筒， 则灯

12、会自动熄灭；若有声音信号传入，则灯泡会持续发光。将电路按上述设计思路具 体实现在面包板上，检查连线无误后，即可实现功能。首先，我了解了声光控的特点 和功能，然后根据所学的理论知识和其他资料上的知识，我画出来了一个系统框图和 总电路图，如图 5 所示； DS? LAM P D7 1N4728 12 13 14 U4D LM324 3 2 1 411 U?A LM324 5 6 7 U2B LM324 10 9 8 U?C LM324 D4 1N4007 D5 1N4007 D3 1N4007 D6 1N4007 VD2 1N4007 VD1 1N4007 R 7 820k R 6 27k R 5

13、 100k R 2 100k R 10 820k R 13 82k R 1 27K R 8 510 R 9 3.3m R 4 820k R 3 27k R 12 160k R 11 160k Q1 SC R D8 LED C 1 47n C 2 47n GND GND GND GND GND GND GND GND M IC M IC ROPHONE2 C 4 10u C 3 470u I1 IS IN D19 PHOTO 光控一级电路 声控二级电路 控制电 路 VD1 VD2 延时电路单向晶闸管控 制电路 照 明 电 路 6 图 5 7设计所需器材设计所需器材 表一 序号名称型号规格位号数量

14、 1 单向可控 硅 1A 100-6 T 1 支 2 发光二级 管 LED 1 支 3 整流二极 管 IN4007VD1-VD6 6 支 4 驻极体 54+2dB MIC 1 支 5 光敏电阻 625A RG 1 支 6 电阻器 100 R2、R5 2 支 7 电阻器 27K R1、R3、R 6 3 支 8 电阻器 820K R4、R7、R 10 3 支 9 电阻器 160K R11、R12 2 支 10 电阻器 82KR13 1 支 11 电阻器 510R8 1 支 12 瓷片电容 47n C1、C2 2 支 13 电解电容 470uf/16VC3 1 支 14 电解电容 10uf/16VC

15、4 1 支 15 稳压管 10VUDz 1 支 16 灯泡 40WEL 1 支 7 8小结（通过课程设计收获和心得） 为期四周的电子课程设计即将结束，回顾这一 个月真是收益匪浅。以前对知识 的了解仅限于理论知识，而且是有的能够理会，有的只是停留在似懂非懂的状态。 对于器件就不知道有什么用途，也就更加难以理解。 经过这一个月之后，我对电子 技术有了更深的理解，知道了自己的不足，同时也明白了所学知识的重要性，培养 了自己对课程设计学习的兴趣。 在这次设计中，我遇到了很多问题，引起这些问题 的主要原因是在使用器件之前没有仔细检查器件的好坏，使我们浪费了很多时间， 也造成了一次非常大的失误。因为我们使

16、用的电压非常大，如果不小心使用就很有 可能会发生危险，这次试验也给我敲响警钟，以后做实验之前一定要仔细检查，做 好充分的准备。还有在实验过程中发现了错误，在不知道错误所在的情况下，要一 步一步的仔细排查，根据电路图和其功能仔细分析，把电路分块排查，寻找出产生 错误的地方，不要一味的盲目的乱查 ，要明白我们要做什么怎么做为什么这样做， 这样才能解决问题，实在不会的一定要请教老师，不能不懂装懂。 以前，我们在学校很难有机会锻炼自己的动手能力，刚设计时不免有一些不知 所措。但在老师的指引下我参考了很多资料书，查阅了相关知识之后，才渐渐有了 思路。对于我们这些大二的学生，由于动手能力不足，完成所要设计

17、的课件 会遇到 很多困难，就需要组员之间不断的配合，充分的合作才能 更好的完成自己的电路。 这次课程设计让我学到了很多东西，不仅巩固了先前学的模电的理论知识，而且 也培养了我的动手能力，更令我的创造性思维得到拓展。希望今后类似这样课程设计、 类似这样的锻炼机会能更多些！ 最后，我能顺利完成这次课程设计，不仅要感激老师平时的教导，尤要感谢指导 老师的耐心指导，是他的指导才让我的设计更加完善合理，在此表示我衷心的感谢！ 8 参考文献 1 童诗白，华成英.模拟电子技术基础；清华大学电子教研组编.4 版.北京:高等教育出版社， 2006,5. 2 清华大学电子学教研组编.杨素行主编.模拟电子技术简明教程第 2 版.北京:高等教育出版社, 1998. 3 邱关源，罗先觉.电路.北京：高等教育出版社,2006,5. 9 内蒙古师范大学计算机与信息工程学院内蒙古师范大学计算机与信息工程学院 课程设计评价记录课程设计评价记录 课程名称低频电子线路 设计题目简易声光控照明延时电路 姓名：王晓敏 学号：20081121053