1、郑州轻工业学院电子技术课程设计题 目： 简易声光控延时照明灯电路 学生姓名： 专业班级： 学 号： 院 （系）： 指导教师： 完成时间： 2014 年 2 月 21 日 郑州轻工业学院课程设计任务书题目 简易声光控延时照明灯电路 专业 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1阅读相关科技文献。2学习 protel软件的使用。3学会整理和总结设计文档报告。4学习如何查找器件手册及相关参数。技术要求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
2、照明灯点亮时间 t后自动关断，并且时间 t可以手动调节。4. 要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新通电时间 t。主要参考资料1何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001 年 6月2姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001 年 10月3王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999 年 10月4李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005 年 6月5康华光，电子技术基础，高教出版社，2003完 成 期 限： 2014 年 2 月 21 日 指 导 教 师 签 章 ： 专业负责人签章： 2014 年 2 月 16 日摘 要本设计主要
3、目的是设计简易声光控延时照明灯电路，介绍其组成、性能及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择。该电路节电效果十分明显，白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会使灯泡发亮。夜晚光暗，电路的驻极式传声器只要检测到有声响，就会自动点亮为行人照明，过段时间后又自动熄灭，节能节电。本电路采用两级控制（光线强弱的感应与声强的感应） 。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封锁；在晚上光线较弱时，光控电路输出高电平，则声控功能打开。声控电路中采用了双三极管构成的放大电路，将 MIC转化的电信号连续放大，通过延时电路控
4、制灯亮及灯亮的时间。随着现代智能建筑技术的快速发展，智能照明控制技术越来越显现出重要的作用。它区别于以开关量、手动为主的照明控制方式，具有节能环保、安全稳定、使用灵活等特点。在日常生活中，这种延时照明控制灯能有效地消除长明灯、节约电能，可广泛用于楼梯、走廊、路灯和厕所等场所的照明。关键字：声控电路/光控电路/可重复触发单稳电路 目 录1概述 12系统总体方案设计 22.1 系统模块 22.2 电源电路 22.3 光控电路 32.4 声控电路 32.5延时控制电路 52.6照明灯开关电路 63元器件选型 83.1 主要器件介绍 83.2 元器件清单 10结论与个人总结 11参考文献 12附录 1
5、3简易声光控延时照明灯电路01.概述该电路采用两级控制（光线强弱的感应与声强的感应） 。光线强时，光敏电阻 R8的阻值很小，使得 555定时器的复位端 4为低电平，不管其他输入端的状态如何，输出端（3 端）为低电平，晶闸管断开，电灯不亮；光线弱时，光敏电阻 R8的阻值变大，555 定时器的复位端 4为高电平，555 可正常工作；当有声音信号时，可通过驻极式话筒接收处理成交变信号经 Q1、Q2 放大后，由比较器 LM311处理成脉冲信号加到 555的触发端 2脚，2 脚触发时，晶闸管导通，电灯点亮；555 和 R5、R6、C6、Q3 等组成可重复触发单稳电路；通过电容 C6充电放电的过程达到延时
6、的效果，定时时间 Tw=1.1*（R5+R6)*C6,时间可通过调节 R6的大小来控制；通过 555的 3端控制双向晶闸管 VS的控制极的导通和截止，来达到控制照明灯的目的。简易声光控延时照明灯电路12.系统总体方案设计2.1 系统模块简易声光控延时照明电路的总体框图为：照明灯开关对光线强弱的感应，作为控制照明灯第一级开关，所以通过光敏电阻的阻值大小来控制 555的复位输入端的电平，从而实现只有在夜晚时555才能正常工作；选择合适的偏置电阻 R2、R4，使得 Q1、Q2 均工作在放大区，且 Q2的静态 Vce大于 4V，这样，在第一级开关开通的前提下，无声音时，555输出端为 0，有声音时，经
7、过 MIC转换成电信号，经 Q1、Q2 放大，比较器LM311处理成脉冲波，在其出现下降沿时 ，555 触发端 2端输入 0，输出端为高电平；通过 R5、R6、C6 完成电路的延时控制；通过 555输出端 3端来控制双向晶闸管的控制极，实现电灯的点亮与否。2.2 电源电路光控电路 声控电路 照明灯开关电路延时控制电路电源电路简易声光控延时照明灯电路2220V 市电经过变压器转化为 12V 的交流电，再经过整流桥整流，电容滤波，三端稳压集成电路稳压转化为+12V 的直流电压。滤波由电解电容 C1 完成，电容 C2、C4 可除去一些高频干扰，电解电容 C3 可在进一步过滤信号的同时储存一些能量，在
8、负载电流突然变大时释放。选择电解电容时要确保其耐压值不能小于施加在两端的电压，否则电解电容极易发生爆炸。所以电解电容 C1 选用 25V、2200uF 的，C3 选用 16V、1000uF 的，正常情况下它们两端的电压都不会超过其耐压值。2.3 光控电路在白天时，由于光敏电阻 MG45阻值远小于 100K，所以，555 定时器的复位端 4端为低电平，555 不工作，当夜晚时，MG45 阻值约为 1M，此时 4端为高电平，555 可以正常工作，所以，光控控制电路对电路起总控制作用。2.4 声控电路简易声光控延时照明灯电路3MIC接收到足够的声强时，电路产生谐振并输出一个微弱脉冲，从而将声音信号转
9、换为交流电信号。MIC输出信号是一个非常微弱的信号，为了后续电路能够对声强信号进行处理，必须加入信号放大电路。图中所示信号放大电路是由电阻 R1R4、Q1、Q2 和 C5构成，电路中采用了双三极管构成的放大电路，这样可以使电路的放大的倍数比单管放大电路的倍数增加一定倍数，从而得到适合的信号。R3和 R4为放大电路的集电极偏置电阻，C5 为放大电路的滤波电容。通过选取合适的 R3、R4，确保 Q1、Q2 工作在放大区，使得 Q2的静态工作点 Vce约为4.47V,R10、R11 为分压电阻，为 LM311比较器的 3端提供 4V的电压，当无声响时，LM311 比较器的输出端 7端，输出为 12V
10、的高电平，当有声响时，MIC 将声音信号转换为交流电信号，在其负半周期，使得 Q2的 Vce小于 4V,使得LM311比较器的输出端 7端，输出为 0，7 端接 555的触发端 2端，从而实现了对 555的控制。简易声光控延时照明灯电路4（Multisim 仿真）2.5 延时控制电路简易声光控延时照明灯电路5延时控制电路的核心部分是 555 定时器，555 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。定时器共有 8 个引脚，引脚 1 为接地端，引脚8 为电源端，引脚 2 为触发电平端，引脚 3 为输出端，引脚 4 为复位端，引脚5 为控制电平端，引脚 6 为阀值输入端，引脚 7 为放
11、电端。从功能表中可以看出：555 集成电路通过改变 THRES 和 TRIG 端的电压值，来影响输出端和放电端的状态；同时它还具有储存信号的功能，因此 555 集成电路的应用十分广泛。需注意是控制电平端 CONT,当它接入任意电压 Vcv 时，THRES 和 TRIG 端的变化分界点就不再是 2/3Vcc 和 1/3Vcc，而是 Vcv 和 1/2Vcv。如上图，延时控制电路包括两部分：第一部分是由三极管和比较器构成的触发信号产生电路；第二部分是由 555 定时器构成的可重复触发的单稳态电路。首先，声强信号处理电路的输出信号接三极管 Q1 的基极。因为 MIC 接收到了足够大的声强后，转化后的
12、交流信号经 Q1、 Q2 放大后，使得 Q2 的 Vce经过比较器的作用后，比较器的输出端 7 端接入 555 集成电路的 TRIG 端作为触发电平。555 集成电路构成的可重复触发的单稳态电路处于稳态时，Vthr(2/3)Vcc,Vtrig(1/3)Vcc,输出端为 0，放电管导通。当 Vtrig=0 时，电路进入暂稳态，此时输出端为 1，放电管截止。同时直流电源通过电阻 R5、R6 对电容 C6 充电，简易声光控延时照明灯电路6使得 Vthr 的值渐渐上升，当 Vthr 的值大于（2/3）Vcc 时，电路重新进入稳态，,输出端为 0，放电管导通。电路暂稳态的持续时间，即 C6 的充电时间取
13、决于电阻 R5、R6 和电容 C6 的数值，其计算公式为： t=Tw=1.1* （R5+R6)*C6 所以 11s(2/3)Vcc (1/3)Vcc 1 0 导通(1/3)Vcc 1 不变 不变NE555简易声光控延时照明灯电路9三、因为电灯的工作电压为 220V 的市电，所以选择双向晶闸管 BCR1AM-8P(1A 400V),双向晶闸管在结构上相当于两个单向晶闸管的反向并联，但只有一个控制极。鉴于双向晶闸管的特殊结构，无论在阳极和阴极间接入何种特性的电压，只要控制极上加上一个触发脉冲（不论极性） ，都可以使双向晶闸管导通。双向晶闸管广泛应用于工业、交通、家用电器灯领域，可实现交流调压、电机
14、调速、交流开关、温度控制、台灯调光等多种电路功能。BCR1AM-8P控制极由 555定时器构成的可重复触发单稳电路工作波形图简易声光控延时照明灯电路103.2元器件清单结论与个人总结通过这次简易声光控延时照明灯的设计，我收获很多。从开始看到题目时的无从下手，到查找相关的电路书籍和器件手册，慢慢摸索、分析和同学一块讨论，到最终完成这次设计，巩固了以前学过的知识，培养了自己思考、分析、设计、制作和检查电路的能力，同时学会了用不同的元器件来组成电路实现相同的功能，从中比较分析而确定最优的设计组合。也使我更加熟悉了 altium 符号 类别 数目R1、R11 10K 2R2 2.4M 1R3 22K
15、1R4 2K 1R5 100K 1R6 电位器(200K) 1R7 200K 1R8 光敏电阻 MG45 1R9、R12 1K 2R10 20K 1C1 25V 2200uF 1C2 0.33uF 1C3 16V 1000uF 1C4、C7 0.01uF 2C5 0.012uF 1C6 100uF 1Q1、Q2 三极管9013 2Q3 三极管9012 1T1 （220V/12V 变压器） 1D1 1N4001 4VR1 MC78L12CP 1MIC CRZ-29驻极式传声器 1U1 NE555 1U2 LM311比较器 1VS BCR1AM-8P 1LAMP 220V 5W灯泡 1简易声光控延
16、时照明灯电路11designer软件的使用，同时也学会了用 multisim仿真软件检验一些电路设计的正确与否，增强了电路的可靠性。通过这次设计，使我更好的利用了图书馆资源和网络资源进行自主学习探索，对常见的集成电路器件的功能和引脚接法有了进一步的了解和认识，这让我明白了阅读查找文献的重要性，平时多积累知识，真正到了用的时候，才会得心应手。同时，也让我看到了自己的不足。由于英文不是太好，看数据手册和使用软件有些困难，这方面需要提高；知道的的元器件太少，好多常用元器件需要掌握；由于平时只注重理论，没有灵活思考，在遇到问题时，不知从哪入手。感谢老师给我这次机会，让我学到了很多实用的知识，锻炼了自己
17、动手实践和思考的能力，认识到自身存在的不足。通过这次设计的感悟，我相信这是我的一个新的起点，以后我能更好的在思考中学习，在实践中进步。参考文献1何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001 年 6月2姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001 年 10月3王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999 年 10月4李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005 年 6月5康华光，电子技术基础，高教出版社，2003 年简易声光控延时照明灯电路126. 杨欣 ，电子设计从零开始第 2版，清华大学出版社，2005 年 10月7. 杨承毅，图表新说元器件，人民邮电出版社，2013 年 1月8. 李响初，实用电子控制线路 200例，中国电力出版社，2009 年 3月9. 石磊，Altium Designer8.0 电路设计，清华大学出版社，2009 年 11月10.许晓华，Multisim10 计算机仿真及应用，清华大学出版社，2011 年 9月附录简易声光控延时照明灯电路13简易声光控延时照明灯电路总图
