电子系统报告

1、声光控延时开关电路设计院系：信息工程学院专业：电子信息工程学号：姓名： 指导教师：王玉青声光控延时开关电路设计一、 题目要求设计一个符合以下条件的声光控延时开关电路1 白天电路不工作，灯不亮；2 晚上无人走过时灯不亮，有人走过时，灯闻声自动点亮；3 灯亮时延时若干秒，保证有足够的时间让人通过，以达到实用节能的目的。二、 题目的意义 用声光控延时开关电路来控制路灯的亮灭，只有在天黑以后，当有人或车路过马路，发出脚步声或其它声音时，路灯会自动点亮，提供照明，当行人或者过路车经过以后，路灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，无论声音多大，路灯都不会亮，从而达到节能目的。随着人们能源危机意识的提高，使用声

2、光控延时开关电路照明控制系统，已成为人们的首选。按照我们国情，可以估计在相当长的一段时间内，声光控路灯将是首选的产品，所以，我们对这一课题的研究是必要的。三、 本人所做的工作及系统的主要功能本人主要是参与电路的设计，采用altium designer进行pcb布线以及电路板的制作与调试这个系统的主要功能模块是1.电源电路；2.光信号收集和处理电路；3.声音信号收集和处理模块；4.延时及控制模块。四、方案的论证和设计 电路采用声光两级控制照明电路：对光线强弱的感应控制和对声强的感应控制。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，在该电路中产生谐振后输出一个微弱脉冲，从而将声音信

3、号转化为电信号，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。光控开关电路时，光信号的感应通过光敏二极管来实现。将光控和声控电路的输出端作为延时电路的输入，从而实现在光线强的情况下，即使有足够的强的声信号，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。延时控制电路的功能是利用555集成电路构成可重复触发的单稳态电路，从而实现照明灯的延时控制。照明灯开关电路的功能是实现控制电路和照明灯的强弱电转换：电源电路的功能是为照明灯开关电路提供直流电源。 声光控延时开关电路包含5个组成部分: 整流稳压电路，可控硅开关MCR，话筒放大电路，光敏控制电路，延迟电路。(1)

4、 整流稳压电路: 由桥式整流电路(由D6D9组成)，二极管稳压电路D10，加上三端固定式集成稳压器LM7805和滤波电容C1构成。(2) 可控硅开关MCR: 起开关作用，由这个开关去控制整流电路的工作与否，从而控制灯的亮和灭，它直接接在整流电路的输出端，作为负载，阳、阴并联在电路的输出端，栅极受控制电路的控制，当栅极得到一个高电压时，则可控硅导通，灯亮；高电压消失，则可控硅断开，灯灭。(3) 话筒放大电路: 为实现声控功能，要设制话筒放大电路。由R5，MIC组成话筒接收声音电路，话筒上端得到音频信号，通过C2藕合到Q1组成的放大电路，改变电路中R5阻值大小和C2容

5、值大小，可调节声控的灵敏度；(4) 光敏控制电路: 由光敏二极管来实现，光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子-空穴对，称为光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。光敏二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。 (5) 延时控制电路：延时控制电路的核心部分是555集成电路，5

6、55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。NE555为8脚时基集成电路，NE555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器及无稳态多谐振荡器，而这个延时控制电路就是利用NE555的单稳态振荡器。单稳态振荡器又叫单稳态触发器，广泛应用于脉冲整形、延时和定时电路。单稳态振荡器有稳态和暂稳态两个不同的工作状态，在外界触发脉冲的作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。五、具体电路的设计和参数的计算（1）、具体电路的设计 电源原理图用5V部分供电 声光控延时开关电路原理图 声光控延

7、时开关电路 PCB图（2）参数的计算： 光照延时时间等于单稳态触发器输出脉冲宽度tw。光照延时时间为tw1.1R1C1=1.1×100×103×47×10-6=5.17s3脚输出的电压为 5-=3.3V 电流200mA流过发光二极管的电流为30 mA光敏电阻变化的范围是3K25K麦克风工作电压为1.5V 电流1mA六、电路性能测试与结果分析1、当白天光照强的时候，无论MIC所能测试的有效范围内的声音有多大，此时NE555定时器的2脚都为高电平，3脚输出则为低电平，电路为稳态状态，流过发光二极管 的电流小，所以发光二极管不亮。 2、当用手捂住光敏二极管的时

8、候，而同时保证MIC所能测试的有效范围内没有声音，则此时NE555定时器的2脚都为高电平，3脚输出则为低电平，电路为稳态状态，流过发光二极管的电流小，所以发光二极管不亮。 3、当用手捂住光敏二极管的时候，而同时保证MIC所能测试的有效范围内有足够大的声音，则此时NE555定时器的2脚都为低电平1/3VCC，3脚输出则为高电平，电路进入暂稳态状态，流过发光二极管的电流足够大，所以发光二极管亮。 七、调试过程遇到的问题与解决的方法。1、灯泡一直不亮: 一般由于桥式整流二极管连接不当所致，所以首先检查桥式整流二极管连接是否有问题。 2、发光延时过短:一般由于延时电容容量小或者触发的声音过小

9、所致,所以可以将延时电容C1的容量改大。3、声音灵敏度降低或无效: 一般由于麦克风或三极管性能变差所致，将三极管拆下来，换一个性能好的。八、课程设计体会 通过这次课程设计，我学会了很多东西，为了完成这次课程设计，我和我的搭档 查找了好多资料，我们两个一起讨论，一起设计方案，最终提取出一个可行的方案，这一次课程设计不仅使我所学的知识得到了应用，也让我体会到了团队精神的重要性。此外，通过这次课程设计，让我了解了一些设计电路的步骤及设计思想，在设计的过程中还是学到了不少的东西，由于有些芯片课本提到的资料很少，所以我们在网上查阅了这些芯片的具体资料，加深了我们对这些芯片的了解。通过这次的课程设计，在电路分析和遇到故障时排除故障的能力都有了很大的提高；认识到了实验前的充分准备对实验的重要意义，只有准备充分，才能避免设计上的缺陷问题；如果实验中出现故障，在进行器件上的故障排除之后，要及时考虑器件参数