声光控制路灯电路课程设计

1、景德鎮高等專科學校毕业论文选题题目： 声光控制灯电路 指导老师： 孙小霞 所属院系： 机械电子工程系 专 业： 通信技术 姓 名： 冯唐贵 研究方向: 电子制作 选题时间： 2010年10月25日 第一章 概述1.1设计要求及任务此次我们组需要设计的电路是声光控制路灯电路，在此电路中，我们希望达到的目的是，使电路能根据声音和光线的作用自动发光，并且自动熄灭。在白天强光照射时，电路中灯泡不发光；而晚上无灯光或被遮光，并且有声响时灯泡发光，且延续秒后熄灭。此电路图的设计主要是基于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

2、，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，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，用途非常广泛。1.2设计组分工参与本次设计首先通过在思考、设计、焊制、调试阶段，资料的收集与整理、电路板的焊制，并在收集资料过程中，我在学校图书馆查阅了大量的文献，并综合网上发布的一些权威电路资料，对相关知识进行整合。最后从原件位置的布局到电路板的调试过程第二章 原理设计2.方案选择2.1.1含555定时器、光敏三极管、双向可控硅的声光控电路简要分析其优点：此声、光同时控制的新式照明灯用光敏

3、三极管的输出端控制555的触发控制端，用音频放大电路控制555的复位端。555定时器接成单稳态触发器，控制双向可控硅，简单易制、成本低、节电又方便。原理图设计：设计中考虑到光敏电阻的阻值随电压升高有规律的下降，而蜂鸣器则用驻极体话筒代替。具体原理如图2-1:图2-1为电路原理图555定时器接成单稳态触发器，控制双向可控硅，当555定时器输出高电平，触发可控硅导通，灯泡亮，当555定时器输出低电平时，可控硅未导通，灯泡灭。电路由l0V稳压直流电源供电。为使声光同时控制，将光敏三极管的输出端控制555的触发复位端，音频放大电路控制555的触发端。缺点：在：该电路在声强>50dB时，对照明灯的

4、有效控制率高于94，过于敏感。很小的声音也会促使灯发光，会造成能源的浪费。2.1.2运用制成声光控电简要分析其优点：声光控延时开关的电路原理图见图所示。电路中的主要元器件是使用了数字集成电路，其内部含有4个独立的与非门vd 1vd4，使电路结构简单，工作可靠性高。图为设计原理图陶瓷压电蜂呜片B把声音变成直流控制电压。通过光敏电阻的改变，使电位发生改变，从而控制晶闸管的通断，从而达到使灯自动熄灭的目的。缺点：降压功能不强，对晶闸管的冲击电流大，对灯泡的寿命有影响。2.1.3声光控开关 IC CD4011应用电路简要分析其优点：其采用集成块IC CD4011，制作起来成本低、并且节电又方便。同时，

5、对声音的灵敏度适中，并且原件容易设计。小结：在综合了以上三种电路的优缺点后，我们决定采用第三种方案。2.2总体设计由于引入的是交流电，在输入端需要引入电桥，其作用是时输入的交流信号质量变为脉冲的直流电压。为了使电路处于稳定的工作状态，必须加滤波电路，于是需要在整流电路后设计电容。为了控制电路的通断，还是采取控制高低电平的办法，用三极管的通断直接决定灯泡的点亮和熄灭。作为声光控电路，发光二极管和话筒都是必不可少的。在IC CD4011的连接时要注意每个引脚的具体含义，以及接地拐角的设定。为了能更直观、更立体地展现出设计效果，我们在Protel 99 SE 软件中对原理图进行了绘制，如图2-3。图

6、2-4为声光控开关设计电路图2.3设计解析黑夜到来，光敏电阻失去光照，呈高组态，但因其一端接地，所以IC（13）脚仍为底电平。但脚步声被MIC检测到，就有脉冲从IC（1）脚输入，继而使IC（4）脚输出正脉冲信号，从而在IC内部各反相器及外围阻容元件的作用下，使可控硅导通，是照明灯点亮。灯亮了以后，电容C2缓慢放电，当IC（5）脚电平下降到临界点时，IC（8）脚输出低电平，使灯熄灭。灯亮的时间与R4和C2的容量有关，其时间T=R4*C2，2.4模块说明2.4.1整流模块四只整流二极管D1D4J接成电桥的形式，固有桥式镇流之称，如图2-5。镇流桥的D1D2连接处称共阴极，用“+”标记，即电流从此处

7、流出,D3D4连接处称为共阳极，用“-”标记，其他两点表示接交流电源标记“”。图2-5为镇流桥电路2.4.2IC TC 4069UBP的介绍IC TC 4069UBP包含6个电路变频器，因为内部电路有一个单级逆变器，这使它适合于应用的CR振荡器电路，晶体振荡器电路和线性放大器。因为其应用变频器 ，使传播时间大为减少，图2-6、2-7、2-8分别是IC TC 4069UBP在PROTEL板、内部原理及实物图。图2-6为其在PROTEL上的电路图 图2-7为其原理图 图2-8为其实物图第三章 声光控开关总述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

8、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。课题分析它主要由9部分组成：整流、稳压二极管；话筒；光敏电阻，可控硅开关等。能够通过调节电阻和电容的大小来改变灯亮的时间长短，如果，时间过长就应该减小电阻或电容的值，反之，则增大。光敏电阻和话筒的高度也会使灯的时间受到影响。声光控节电开关，在白天或光线较亮时,节电开关呈关闭状态,灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态，当有人经过该开关附近时，脚步声、说话

9、声、拍手声等都能开启节电开关。灯亮后经过40秒左右的延时节电开关自动关闭，灯灭。该开关适用于楼道、走廊、洗涮间、厕所等公共场合，能节电并延长灯泡使用寿命。给人们的生活带来了很多的方便，受到了广泛的应用。本电路是采用分分离元件的声控延时电路，其电路原理图如下图所示 方框原理图说明：220V的灯充电直接整流。在输入端串联25W灯泡，输出端接可控硅（负载）供电电路稳压电路，稳压电路是给话筒放大，音频放大等提供8.2V直流电，话筒放大，可以把声音信号转换为电信号并放大，然后，经过音频放大器使信号达到足够大；检波音频信号的正半周，即：把音频信号转换为直流信号。经过延时电路以后送到控制电路，由控制电路去控

10、制可控硅，若可控硅断开，则整流电路负载断开，若导通，则整流电路负载导通。光敏控制电路把光照变成电信号，从而去控制音频信号往后边输送情况。可见：本电路灯泡要受可控硅的控制，可控硅受话筒取得的音频信号和光敏电阻的控制，从而可以实现声控和光控；灯亮的时间由延时电路的时间长度决定。检波二极管取得的音频信号正半周时C2充电后得到的直流电压，就是控制电压，要射放必须经过R4、可控硅，射放完的时间就是延迟时间，主要由C2、R4的参数控制。=R4C2（3-5倍时间电压射放完）。R4=15M，C2=2.2F。如果要延长时间可增大C4，反之减小。第四章 焊板及调试4.1电路板焊制开始从烙铁架上拿出电烙铁时，以45

11、度靠紧焊接面进行预热；然后将焊锡丝同时伸向被焊的组件脚及焊盘，一起接触被焊处；当焊锡丝熔化，向焊接处推入焊锡丝，使焊锡润湿焊盘与组件脚，当焊点上的焊锡成圆锥形时即抽离焊锡丝。在焊锡完全熔化后，移去烙铁头。如果焊点有连焊，我会将焊锡线与烙铁头一起接触在连焊的焊点之间，待焊锡丝与助焊剂一起熔化后，移去焊锡丝，再将烙铁头侧放着向下移走，吸去多余的焊锡；焊点的标准是：焊点呈锥形，焊锡要适量，表面有光泽，光滑，清洁等。焊制电路板的关键步骤就是焊接问题，经历了这次真正的焊板子的课程设计，我深刻体会到了仔细认真的重要性，在焊接中常常会出现因马虎而导致的错误，因为元器件的管角与元器件本身分布于电路板的两侧，我

12、们很难分辨出哪个管脚是属于哪个元器件的，因此有时会出现焊接错误。另外，焊接时摆放元器件也是十分重要的，将原件摆放到合适的位置有利于整体版面的美观大方，各个元件之间既不能紧凑在一起，又不能离得太远了，因为在一起会给焊接带来很多麻烦，离得太远又耗费导线，导线应该沿着电路板的边缘铺设，避免交叉。4.2调试的步骤初步检查电路板，用表笔查看是否有虚焊等情况；在上一步的基础上，用表笔查看原件正负极有无接反；还要注意观察话筒和光敏电阻的位置是不是达到要求的位置，是否有被挡住。在进行实验时，首先，用东西挡住光敏电阻使其背光，然后鼓掌或说话，灯泡亮后再把遮挡物拿开，观察灯点亮30秒左右后熄灭；如果时间太久，可通

13、过改变电阻和电容的值来缩短灯亮的时间，达到节电的目的。第五章 展望该电路的优点在于R3的可以调整IC（1）电位，使非门处在翻转的临界点偏低一些，提高灵敏度。本电路最大的缺陷是接了220V直流电压后，镇流桥很容易被击穿。在设计电路时，这方面没有考虑周全。其改进措施应为在灯泡前安放变压器。第六章 心得体会说实话，做这份试验指导书我的收获比以前的要大得多。从Pspice、MATLAB、protel一路走过来，确实感到了课设是一个能真正让学生学到振动细的地方。在开始的答辩时，老师注重得最多的应该是格式，我们常常因为一些“小四”“小二”等问题，被老师直接打回。渐渐的，老师教会了我们学会去描述软件，将所做

14、的东西清清白白描述在纸上，呈现给别人看。而这次的指导书又不同，老师着重要我们掌握的是如何研究问题。首先，这个社会必然会出现一种现象，这种现象需要得到改善。我们作为一个设计者，应该拿出多种解决问题的方案。就比如此次设计的声光控电路，可以有555计时器，也可以有其他的方案，但最终会产生一个最佳方案。我们就以这个方案来实践。在实践方案前，还要对原理，各模块进行展开分析，力求对每一部分了解透彻，而不是一知半解。俗话说：“实践出真知。”只有实践了后才知道结果是否达到了自己的预期，或者说是否在时间过程中产生了更好的思路，这都是一个逐步学习的过程。完成这次课程设计我觉得收获很多，不但进一步掌握了模电的知识及一门专业仿真软件的基本操作，还提高了自己的设计能力及动手能力。更多的是让我看清了自己，明白了凡事需要耐心，实践是检验真理的唯一标准。理论知识的不足在这次实习中表现的很明显。这将有助于我今后的学习，端正自己的学习态度，从而更加努力的学习。只有这样我们才能真正的去掌握它，而不是只懂得一点皮毛。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发