楼道声控灯课程设计报告

1、 第一章 绪 论随着社会的发展，国家“十一五”规划把节能和环保作为两个主题，而且国家节能中长期专项规划明确提出照明用电占全国用电量的13%，可见照明节能显得非常重要。这就要求更加节能和环保的声、光双控延时光照明灯的出现，以满足人们对高质量生活的需求。本课题研究的内容是楼道照明灯控制电路设计。通过对声光延时控制电路的电路组成、电路原理、单元电路设计、电路调试与选择以及数据与分析等几方面的研究，实现了声光延时楼道照明灯在白天不工作，而夜晚收到突发声响信号时自动开灯，并延时5s后自动熄灭的控制要求。减小了无效电能的损耗，达到了节能的效果。第二章 课程设计内容与要求2.1设计内容：设计楼道声光控制照明

2、灯。2.2设计要求：要求电路在无光照情况下有声音信号时。使灯（用LED发光管模拟）点亮：无声时延迟5秒后熄灭，声音间隔小于5秒则LED持续点亮，在有光照情况下有声无声均不点亮；电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新开启。2.3设计目的： 本次课程设计主要是配合模拟电子技术和数字电子技术理论课程而设置的一门实践性课程，起到巩固所学知识，加强综合能力，培养电路设计能力，提高实验技术，启发创新思想的结果。2.4所需要器件及介绍这次课程设计主要用了LM358、NE555和74LS122 三个集成器件，发光二极管，光敏电阻，驻极体话筒以及电阻和电容等基本电路元器件。1、 LM358 LM

3、358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器， 适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源的运算放大器的场合。 LM358其内部电路及管脚排布如下： 图2-4-1 LM358内部电路及管脚排布2、NE555 555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555 定时器的电源电压范围宽，可在4.5V到16V 工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电平兼容。 555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以

4、实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。NE555是一种应用特别广泛作用很大的集成电路，在很多电子产品中都有应用。NE55的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。NE555内部结构及引脚排如下列图所示：图2-4-2 NE555的内部结构及引脚排列 3、74LS122 74LS122是可重复单稳态触发器，它的功能表见表2-4-1，是直接清“0”端，是触发输入端，其中是低电平信号触发端，是高电平信号触发端，是输出端，Rint和Cint是外接定时电阻和定时电容的接入端。当=0时，单稳态触发器清零，Q=0。功能表中的符号和表示触发信号的触发边沿，都可以作

5、为触发输入端使用，除了作清零端使用外，也可以作触发端使用。74LS122的引脚排和功能表如下：图2-4-3 74LS122的引脚排布表2-4-1 74LS122功能表 4、发光二极管 发光二极管简称为LED。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能，发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由电子，在PN结的附近分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。电子和空穴复合时释放出的能量多少是不同的，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或

6、黄光的二极管。 5、驻极体话筒 驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。 6、光敏电阻 又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器。入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片内就激发出电子空穴对，参与导电，使电路中电流增强。第三章 声光控制灯工作原理3.1电路工作图及其原理图4

7、-1-1 声光控制灯电路原理图声音进入话筒转变为电信号与R1分压，经过C2（10uf）电容进行信号筛选，由电源提供5V直流电压，经过R3（4.7K）电阻与接地的R4（4.7K）电阻产生静态工作点Q（2.5V）直流信号从3引脚进入集成块LM358中。在LM358内部，由3引脚进入运算放大器的信号产生的输出信号进入负反馈网络，C1（10uf）的作用是当信号为直流信号时反馈为1，即静态工作点不变对于LM358内的比较器，当有光照的时候，光敏电阻的阻值降低，光敏电阻两端的电压也随之降低，进入LM358的5引脚的电压小于2.5V，比较器无输出进入NE555，此时不工作；黑天无光时，电阻增大，两端电压增大

8、，大于2.5V，使比较器的输出为1，NE555正常工作。当反馈电路输出的电压U小于1/3VCC，即U小于1.67V时，NE555输出的上升沿信号到74LS122的A1（1引脚）和A2（2引脚）后变为下降沿，灯亮；当反馈电路输出的电压U大于2/3VCC，即U大于3.33V时，NE555输出的下降沿信号到74LS122的A1（1引脚）和A2（2引脚）后变为上升沿，灯灭。3.2 电路参数计算LM358的5脚和6脚作为输入，7脚作为输出接成声控放大电路，2脚和3脚作为输入，1脚作为输出接成光控电路。将NE555电路2引脚和6引脚连在一起使其具有施密特触发器功能，后一并与接成放大电路的LM358集成块7

9、引脚相连，NE555电路控制端4引脚与接成放大器电路的LM358集成块1引脚相连。分别将74LS122可重复触发单稳态触发器的1、2引脚，3、4引脚相连，将1、2引脚与NE555电路输出端相连，3、4引脚与电源高电平相连，6脚接发光二极管和电阻。电路的延时功能体现在单稳态触发器的波形整理功能及连接在其11和13引脚的电容与电阻的适当组合上，本次课程设计使用的是低功耗实验电路所以选择150K电阻和47uF电容，经计算其延时时间约为5秒。当光线充足时，光敏电阻阻值很小，LM358的3脚分压小，电压比较器输出1脚为低电平。NE555电路4引脚为低电平有效，此时不管2脚和6脚输入为高或低，OUT输出端

10、直接复位为0。74122的1脚和2脚也为低，其Q端输出也为低，Q非端为高电平，发光二极管负端为高，所以灯不会亮。当光线不充足时，光敏电阻阻值很大，LM358的3脚分压大，故电压比较器反相输入，输出为高电平，NE555的直接复位端4脚无效。这时若有声音信号通过驻极体话筒输入，通过电容滤波后输入LM358声控放大电路，经放大后输入NE555的2脚和6脚，正弦波形被施密特变换为反相矩形波。NE555的2脚和6脚输入大于的电压，3脚输出OUT由低变为高，74122的1脚和2脚接收到一个上升沿脉冲，输入到74LS122单稳态触发器后再次经过波形变换，Q端产生一个上升沿脉冲。由于LED接入74LS122的

11、Q肥引脚，故其在Q非引脚是一个下降沿脉冲，此时发光二极管负端为低，灯会亮，亮时延迟时间为脉冲宽度。声音信号消失，Q端的上升沿维持5s后灯会自动熄灭。第四章 电路的焊接与调试4.1 电路的焊接焊接顺序及方法：先测量，作好记录、清洁、挂锡、焊接、最后在检查测量。焊接方法：将元器件合理的安排好后，直立电烙铁，接触焊锡，为了是器件整体美观，尽量要求焊接上的器件里版面越0.2毫米。焊点尽量圆滑美观。4.2 调试过程在电路板焊接完成后，先用万用表检查各接线是否焊接良好，是否有松动和漏焊。把焊接好的电路板接到5V电源上，在接入电源的时候正负极及地线一定要接对，如果担心线路有错误而把电路板烧坏，可以先用万用表

12、测LM358的2脚、3脚以及5脚、6脚电压是否为2.5V进行观测。出现的问题及解决方法：接好5V电源后灯一直亮，延时电路没有起到作用。检查电路，发现发光二极管接了74LS122的8脚没有焊牢固。仔细焊接后，再次接电源，灯亮了但不符合条件，即使通电后有延时，但声控部分不好使，重新检查下发现犯了一个很低级的错误，原来358的电源和地没有接号，重新焊接又接到电源上，电路板终于能够正常工作。第五章 结论与心得在这两周的电子技术课程设计中，我做的课题是“声光控制开关”。这是一种声音和光照双控照明灯，它可以用于楼梯、过道、库房的场合。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾

13、音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过一段时间后又自动熄灭，起到了节能的作用。本次的声光控制开关的设计实践将我们学到的知识应用到了实践，深化了对数字电路设计、和模拟电子设计的认识，使我们在设计的实践中获得新知。学习的理论知识和实践操作，我不仅仅得到的是课本上的东西，更重要的是我通过自己的独立动手，老师和同学的耐心指导下，让我学会了分析电路、设计电路的步骤。在此设计中利用到了放大 、光敏、延时的知识,让我们进一步巩固和掌握所学的基础知识，加深对了对模拟电路.数字电路的理解。设计一开始不知如何下手，经过查阅资料还有老师的帮助完成了实践要求。我自知这次的设计有很多的不足，做得比较辛苦效果也许不是很好，很多东西平时学得也不