声光控制照明灯设计

1、百度文库-让每个人平等地提升自我第一章绪论0课题背景1.课题研究的目的和意义 1第二章系统总体方案设计及方案认证 2设计内容要求22. 2设计方案2NE555和74HC123管脚图及管脚作用 6方案论证8第三章硬件电路安装及调试 9第四章总结与展望11设计的总结11设计的展望12参考文献：12致 谢13附录一 声光控制电路原理图 1417附录二 声光控制电路 PCB板 15 附录三元器件清单第一章绪论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

2、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。声光控电路是声音和光控 制电路工作的电子开关。它将声音（如击掌声）和光转化为电信号，经放大、 整形，输出一个开关信号去控制各种电器的工作， 在自动控制工业电器和家用 电器方面有着广泛的用途。由于，本电路广泛应用于人们的日常生活中， 所以, 有很大的重用作用。该设计主要介绍的是关于声光控的电路设计。声光控是通过光敏电阻来实 现的，当光敏电阻在背光的的时候灯就会慢慢的熄灭，即这时也是人走过了的 时候。在有的电路中这种原理也可以通过声音的振动来实现， 当人走过是只需 0百度文库

3、-让每个人平等地提升自我用手轻排一下灯就会自动的亮，人离开后又熄灭。这样就给路人提供了相应的 方便，同时，也达到了节电和节能的目的；延长灯的寿命。在实际生活中节电 节能，能够实现更多的自动化。课题背景站在新世纪的门槛上，我们感受到的是高速发展的现代科技。也因如此， 照明灯的需求也在不断地发展，人类有意识地采用各种方法改进它。 照明，不 仅改变了人们较为传统的生活方式， 也充斥丰富了我们的精神世界。是的，科 技就是这么神奇！这当中到底包含了多少值得我们去探索，我们的这个声光 延时控制的课程设计将带我们初步领略科技即我们专业的风采！课题研究的目的和意义研究目的：通过这次的课题研究我们进一步了解它的

4、发明原理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼 思维活动无疑是一个莫大的帮助。同时我们也希望这次的研究能让同学进一步 地了解照明灯，而不是仅局限与课本知识以内。 从小的突破点入手，掌握又一 项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高，为现代教育科学尽一份力量！ 研究意义：楼道照明是非持续性的，有人经过才需要光亮，而不断的开关通断 会影响荧光灯的使用寿命，所以声光控白炽灯在楼道照明领域得到广泛应用。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，

5、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，适合于各种楼房走廊的照明设备。 降 低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流，高能耗且会加剧温室效应 的白炽灯越来越不受欢迎。楼道照明是非持续性的，有人经过才需要光亮，而 不断的开关通断会影响荧光灯的使用寿命， 所以声光控白炽灯在楼道照明领域 得到广泛应用10第二章系统总体方案设计及方案认证设计声光控开关，最起码要考虑三方面的问题，其一是灯泡的开关控制， 这是由220

6、V市电供电。其二是光控制，使其在有光时，即使有声音也不能亮。 其三就是声音控制，在晚上或光线不足时，只要有人经过，发出声音，灯泡就 会点亮。设计内容要求基本原理要求：要求该电路在夜间（黑罩模拟）有声音信号时照明灯（用 LED发光管模拟）点亮；无声时延迟月5秒后熄灭。如声音间隔小于5秒则LED 持续点亮白天有声无声均不亮。元器件清单要求：光敏电阻、驻极体话筒、运放 LM358 NE555单稳态触发 器、122、发光二极管、电容、电阻、焊板、导线及焊接工具和测试工具。2. 2设计方案电路主要设计原理图如下图所示88VCC64.7KR42 " 31K1KR?R?图R3300RRes21KR

7、STTHR CVOLTTRIGGNDnE555NDISCOUT47uf1311REXI/CEXICEXTRINTVCCA1QA2B1QB2-CLRNCGNDNCVCC 二5电路主体主要由两大块组成：光控制和声控制。下面我们来说明一下他们各 自的原理及介绍原理图。（一） 光控电路光控电路是根据光线的强弱来优先决定电灯的亮灭。 该电路可以对声控延 时电路进行控制，在白天光线较强时，光控电路输出低电平将声控电路圭寸锁； 在晚上光线较弱时，光控电路输出高电平，则声控功能打开。本设计采用光敏 电阻和其他电阻组成的分压电路来控制 555定时器的触发输入端2脚，并且将 555定时器的2脚和6脚连接在一起，通

8、过一电容接地，555定时器的输出去 控制声控电路中的555定时器的复位端。电路图如下：电路原理：该电路可由光敏电阻和普通电阻组成的分压电路及一片555定时器来实现，其原理电路图如图所示。图中RL为光敏电阻，在光线较弱或者是无光照射时，光敏电阻 RL呈高阻状态，有RL»R2+RR1使得555 ( 1)的触 发输入端2脚和阈值输入端6脚均为低电平即均小于1/3VCC,则555 (2)输 出高电平，将声控延时电路打开，使得晶闸管开关电路的开闭由声控延时电路 控制；在有光照射时，RL呈低阻状态，有RL+R1vv R2+RP,，则555定时器的 2脚和6脚均为高电平，即都高于2/3 VCC，此

9、时555定时器输出低电平，将 声控延时电路封锁使得开关电路中的晶闸管截止，照明灯熄灭光敏二极管性质：当有光照时(达到一定强度)相当于断路，当无光照时， 相当于导线。如图2.2.3当有光照D2时，三极管VT6的基极与R10的交叉点 断路，VT6截止，从而VT5也截止。当无光照时，VT6导通，其集电极电压接 入VT5基极使其导通，VT5发射极的电压触发继电器吸合。LED电路通路。(之 所以这样设计，是为了直接实现光控功能。也可以将光控作为电路的总开关。)ito图2-30这主要是通过光控电路的输出来控制 制作用下，处于关闭状态，对任何声音信ydi（二）声控延时电路电路该电路主要在光线较弱时起作用 的

10、。在白天，该电路在光控电路的控 号都不响应；在晚上，光控电路将该电路的功能打开，使得该电路能根据外界声音信号作出相应的响应。本设计采用压电陶瓷片作为声电转换元件， 并加入 了两级音频信号放大电路和迟滞电压比较器来对声音信号进行处理，经处理后 的声音信号控制处于单稳工作模式的 555定时器来实现声控及延时功能。电路 图如下：图2-4电路工作原理：该电路中的定时器 555（2）的复位端4脚，受光控电路 中的定时器555（ 1）的控制。当外界光线较强时，555（ 1）始终输出低电平，致使555 （2）的总是处于 复位状态，即输出始终为低电平，晶闸管 SCF处于截止状态，灯EL不亮。当外界光线较弱时，

11、由压电陶瓷片 JT收集来的声音信号，经晶体管 VT1、 VT2组成共射极放大电路放大后，加在模拟比较器的反相输入端。比较器的基准电压由R8、R9组成的分压电路提供基准电压为VREF=VCCR9/R9+R8 （式 2-1）当外界有声音信号时，有 Vl> VREF比较器输出低电平脉冲，经 C8 R12 组成的微分电路后，变为低电平窄脉冲，使555（ 2）触发翻转为高电平，即进入暂态。该高电平作用在晶闸管 VTH的控制极上，使晶闸管导通，灯 EL点 亮。由于555（2）工作在单稳态模式，经时间t后，555（2）回到稳态，该 时间可用下式来计算/t （R11+RP2 C9（式 2-2）即灯EL点

12、亮时间t后自动熄灭。要使灯再次点亮，则需要产生新的声音信号 来触发。NE555和74HC12管脚图及管脚作用1. NE555芯片的内部含有两个电压比较器，一个 RS触发器，一个分压器， 一个放电晶体管三极管和一个功率后极输出级。是CMOST艺制造的，NE555引脚功能介绍：1地GND 2触发3输出4复位5控制电压 6门限（阈值）7放电8电 源电压Vcc此芯片的内部中心电路是2个晶体三极管加正反馈组成的 RS触发器。 NE555输入控制端有直接复位 Reset端，通过比较器A1，复位控制端的TH 比较器A2置位控制的T。输出端为F,还有集电极开路的放电管DIS。它们控 制的优先权是R、T、THo

13、r1811 -GND2 - Trigger273 - Output4 - Re set5 - Control voyage匚366 - Thre&hold7 - Discharge8 - Vqq匚45图2-5NE555管脚图2. 74HC123是单稳态触发器，其引脚说明如下，RxCx（第7、15引脚）和 Cx端（第6、14引脚）接用于定时的电阻和电容，即决定触发后 Q端产生 的单脉冲宽度。/R （第3、11引脚）是低电平复零，不作复零时为高电平。/A （第1、9引脚）是下降沿触发输入端，通过/A用负脉冲触发，不用时保 持高电平。B （第2、10脚）是上升沿触发输入端，通过 B用正脉冲触

14、发， 不用时置低。Q（第5、13引脚）与/Q （第4、12引脚）分别输出正、负定 时单脉冲。器件中单稳触发器的作用是，不管触发信号持续多长时间，只固定维持外围阻容给定的一段时间就恢复触发前状态，外围电阻电容决定单稳时间。因为触发是由边沿触发，上升或下降沿。可再触发单稳的特点是前次触发后的单稳 没有恢复触发前状态而又有触发信号时，可再触发单稳将在触发边缘开始继续 维持阻容给定的单稳时间，而单稳是不理会在翻转后的触发信号的。此芯片也 可做多谐振荡器用。可用在电机驱动IC前接受MCU发过来的驱动信号，再 转到驱动IC。电机（步进电机或侍服电机）是通过脉冲方式驱动的，为减轻MCU 负担，脉冲持续时间由

15、外部电路完成。2RexTrCEXTGND123图2-674 HC123管脚图整流电路采用桥式整流电路，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，由这个开关去控制整流电路的工作与否， 从而控制灯 的亮和熄。稳压电路需稳定电压，并要求不高所以我们采用它话筒放大为实现声控功能，要设制话筒放大电路，主要是由话筒拾音电路（就是把声音信号 变为电信号电路，由于声音微小，所以加放大电路）和放大电路组成。光敏控 制电路实现光控的功能，可以有光敏电阻来实现。音频放大电路因话筒输出的音频信号小，不能满足检波的需要，设制二极管音频放大电路，倍数几千上 万倍。检波电路 音频信号是交流信号，不用交流

16、信号控制可控硅，需转换为 直流信号，才能控制可控硅，因是小信号，要反映信号的蜂值电路线变化。延 迟电路在灯点亮时需要有延迟，检波输出直流电压通过延迟电路是电压消失， 保持一段时间，所保持时间的长短由延迟电路的参数决定， 实际上延迟电路由 RC电路组成，时间常数t =RC这是可控制电压。控制电路 是控制可控硅栅 极的开关电路，它的输入由延时端的延时电路送来的电压控制， 输出控制可控 硅的导通情况。输出的声音信号，经声电转换器后转换成微弱的电信号， 该信 号经放大后送处理器处理，处理器将幅度、频率不尽相同的一群声波信号转换 成一次状态改变的控制信号，该信号经延时处理电路达到设计要求时间与设计 要求

17、功能，经执行机构直接控制负载动作。第二章硬件电路安装及调试安装制作准备好全套元件后，用万用表粗略地（因出厂前已测量过）测量一下各元件 的质量，做到心中有数。焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装， 紧贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单 向可控硅等元件时千万不要装反， 注意极性的正确，否则电路不能正常工作甚 至烧毁元器件。我们课程设计采用的是手工焊接其基本步骤有三点：1. 准备施焊准备好焊锡丝和烙铁。此时特别强调的施烙铁头部要保持干净， 即可以沾 上焊锡（俗称吃锡）。2 .加热焊件将烙铁接触焊接点，注意首先要保持烙铁加热焊件各部分， 例如印

18、制板上 引线和焊盘都使之受热，其次要注意让烙铁头的扁平部分 （较大部分）接触热 容量较大的焊件，烙铁头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保持焊 件均匀受热。3 .熔化焊料当焊件加热到能熔化焊料的温度后将焊丝置于焊点，焊料开始熔化并润湿 焊点。：由于手工焊接，所以，同学们还要特别注意安全问题。装调试及故障分析1 调试：打开电源，给系统加上激励信号源（如系统的啪手声、打击声）， 用眼睛直接观察灯泡是否亮和按时熄灭。强光下，用手在麦克风附近拍打，看发光二极管是否发光。若灯亮了，则应该用2中的方法来判断故障部位，并加以改正。用手遮住光敏电阻，还是用手在麦克风附近拍打，看等是否亮，若亮了， 再观察

19、它到底能够亮多久，若不能够准确定时 5秒钟，要及时修改元件参数， 让其准确定时。本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住，将ab分别接在电灯的开关位上，用手轻拍驻极体，这时灯应亮，若用光照射光敏电阻，再用手重 拍驻极体，这时灯不亮，说明光敏电阻完好，这时即告本套件制作成功2 故障寻、检常用方法如下：直观检查法电阻法电压法电流法通过眼、耳、鼻、手来查找故障部位。即是看元器件有无断线、互碰、烧 焦、脱焊等现象；听声音有无异常；闻有无焦味；摸器件是否过热等。用普通 万用表的欧姆档检查各点的阻值，粗查是否有短路、断路或元器件错焊等情况。 用万用表测量电路中各点对地的电阻以及元器件的阻值，以此来判断故障部位测

20、量晶体管的管脚电压和集成块各脚的电压或波形，据此电压值判断故障。测量晶体管的管脚电压和集成块各脚的电压或波形，据此电压值判断故障。百度文库-让每个人平等地提升自我第四章总结与展望设计的总结我的设计题目是简易声光控延时照明灯电路。 从题目所包含的内容可以看 出，该题目要综合运用所学的模拟和数字电子技术知识来解决。1、该电路为针对实际问题的以弱控强性控制电路。因此，设计之前要考虑到什么样的电子器件或者是电气部件能作为弱电和强电的接口电路，并且还要对其工作原理比较熟悉。这一点很关键，它关系到用什么样的电路来实现对 照明灯亮灭的控制。2、明确了接口电路问题之后，就可以考虑通过什么样的电路来实现对晶 闸

21、管工作状态的控制。很明显，凡是能够实现输出为高低两种电平的电路都能 11百度文库-让每个人平等地提升自我够对晶闸管进行控制。对这种电路的要求是能够对外界触发信号进行相应的响 应，根据这点要求，很容易意识到要用到电子技术基础 （数字部分）第九章 脉 冲波形的产生与变换 中的相关知识。因此，在思考如何设计该题目时，应有 侧重点地对该部分内容进行深入学习和理解。3、将题目理解清楚之后，再来考虑用什么样的方式来实现。考虑到电路 对照明灯的控制要有延时功能，这些要求单稳态触发器基本都能满足。因此， 可利用单稳态触发器来作为外界信号的处理部分。4、最后要明确的是，光电转换和声电转换问题。光电转换利用光电传

22、感 器实现，如光敏电阻、光敏二极管等。声电转换可利用声电传感器实现，如压 电陶瓷片、微型话筒等。以上四点是我对该题目设计思路的总结。从以上四点可以看出，该设计题目对设计者认识元器件，利用元器件的能力提很高的要求。因此，通过该设计， 我学会了许多元器件的使用方法和技巧， 这对我以后认识电路，分析电路有很 大帮助。设计的展望在本次课程设计中，我们只是做了简单的声光控制延时电路，并且是在前 人已有的基础上进行模拟和研究，相信随着本专业的学习核对最前沿科学知识 的掌握，我们会有自己更加大胆、前卫、实用的成果。请同学和老师予以帮助 和支持。参考文献：【1】何小艇 电子系统设计，浙江大学出版社，2001年

23、6月【2】王登辉 电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版，1999年10月【3】李银华 电子线路设计指导,北京航空航天大学出版，2005年6月【4】康华光 电子技术基础北京：高等教育出版社，2003年6月【5】陈有卿等编著555时基集成电路原理与应用北京：机械工业出版社,2006年5月19、致 谢通过对该题目的设计，我对555定时器的应用有了全面而深刻的认识，对 设计电路的思想方法也有了新的认识。 在设计过程中所遇到的难题，是于老师 的耐心指导和教导是我从谜团中走出。感谢您在忙碌的教学工作和生活中抽出 时间来给我们解答各种问题，悉心指导，提出了许多宝贵意见。于老师是我们 许多人敬佩的老师，希望您能够健健康康、快快乐乐的。感谢所有教过的或没教过我们的全学院的老师，因为你们课堂上的指导和课外 的交流，我们才可以学习到很多知识和做人的道理，为论文的写作做准备，为今后的人生做准备。在设计过程中，通过查阅资料，阅读文献，我学 到了很多切实有用的分