声光控制照明灯课程设计Word文件下载.docx
《声光控制照明灯课程设计Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《声光控制照明灯课程设计Word文件下载.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
楼道声光控制照明灯设计
2.2要求及目的
要求:
按既定元件方案设计,实现无光有声时,触发灯亮并延迟5秒,否则不亮。
目的:
1.掌握数字电路设计方法、练习元件焊接技术;
2.培养应用所学知识指导实践的能力;
3.掌握常用元器件的识别和测试;
4.熟悉常用仪表,了解电路调试的基本方法。
2.3内容
1.电路原理图设计,按照要求计算参数,达到理想效果;
2.电路板实现,通过电路原理图制作电路板;
3.设计论文。
设计声光控制照明灯,在夜间有声信号时,使灯点亮。
无声时,延迟5秒后熄灭。
声音时间间隔小于5秒,则LED灯持续点亮。
白天有声无声均不点亮。
2.4器件
光敏电阻,驻极体话筒,运放LM358,NE555,74LS122单稳态发生器,发光管,电容,电阻。
2.5主要元器件介绍
1、555定时器电路
集成定时器555电路,是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路,应用十分广泛。
它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路,由于内部电压
标准使用了三个5K电阻,故取名555电路。
其电路类型有双极型和CMOS型两大类,二者的结构和工作原理类似。
二者的逻辑功能和引脚排列完全相同,易于互换。
555电路构成单稳态触发器,如图2.5.1所示。
图2.5.1单稳态触发器
555定时器内部电路见图2.5.2所示。
图2.5.2555定时器的内部结构
2.LM358内部引脚图
LM358是常用的双运放,这里我们介绍一下他的一些资料以及简单电路应用。
LM358里面包括有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放,适用于电压范围很宽的单电源,而且也适用于双电源工作方式,它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用。
LM358的特点:
.内部频率补偿
.低输入偏流
.低输入失调电压和失调电流
.共模输入电压范围宽,包括接地
.差模输入电压范围宽,等于电源电压范围
.直流电压增益高(约100dB)
.单位增益频带宽(约1MHz)
.电源电压范围宽:
单电源(3—30V);
.双电源(±
1.5一±
15V)
.低功耗电流,适合于电池供电
.输出电压摆幅大(0至Vcc-1.5V)
3.74LS122引脚分布及工作原理
图2.5.374LS122引脚分布
工作原理:
74LS122为可重复单稳态触发器,根据其输出脉冲宽度
实现延时5s。
当74LS122的1脚和2脚接收到一个上升沿脉冲,输入到74122单稳态触发器后再次经波形变换,Q端产生一个上升沿脉冲。
由于LED接入74122的Q’引脚,故其在Q’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端上升沿维持5s后灯会自动熄灭。
第三章方案论证与原理图
3.1方案论证
本次设计主要由声控电路,光控电路,放大电路,整形电路,延迟电路几部分组成。
其中,声控电路与光控电路分别由LM358内部两个放大器组成。
声控部分其实是一个负反馈放大器,主要是将驻极体话筒接受到的信号进行放大,输出到整流电路中。
光控部分是一个由光敏电阻与另外几个电阻组成的电压比较器,由于NE555中4脚的特性(低电平有效,输出为低电平)。
当有光时,光敏电阻器阻值很小,故电流经反向端输出低电平,有无信号经过时,LED灯都不亮。
且NE555复位;
当无光或光线暗时,光敏电阻器阻值很大,电流经同向端输出高电平,当有信号经过时,LED灯亮。
NE555输出高电平。
最后经过74LS122进行延迟,即可得到与设计内容相一致的电路。
本方案经老师与同学的讨论,以及实际电路连接,证明方案正确。
3.2楼道声控灯的基本原理
该电路由声控电路、光控电路及放大电路、单稳态延时电路组成,下面对其功能进行逐一分析并确定电路结构。
光控电路是根据光线的强弱来优先决定电灯的亮灭。
声音信号由驻极体话筒BM接收,经过反比放大,放大的信号送到NE555定时器的2,6脚。
该电路可以对声控延时电路进行控制,在白天光线较强时,该电路在光控电路的作用下,处于关闭状态,对任何声音信号都不响应,在晚上光线较弱时,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做出相应的响应。
NE555定时器的输出去控制74HC122声控延时电路。
该电路主要在光线较弱时起作用。
这主要是通过光控电路的输出来控制的。
1.光控部分工作原理:
3.2.1光控部分电路图
当光线充足时,光敏电阻阻值很小,处于关闭状态,对任何声音信号都不响应,在晚上光线较弱时,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做出相应的响应。
2.声控部分工作原理
3.2.2声控电路图
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。
其中电容C3为耦合电容,R11和R9的作用是对输入信号进行抬升;
R7和电容C1的作用是对声音信号进行放大,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。
3.555定时器构成的施密特整形电路工作原理
3.2.3施密特整形电路
当光线充足时,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输出端直接复位为0;
当光线不充足时,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。
4.74LS122单稳态触发电路工作原理
3.2.474LS122单稳态触发电路
当光线充足时,74122的1脚和2脚也为低,其Q端输出也为低,Q’端为高电平,发光二极管负端为高,灯不会亮;
当光线不充足时,74122的1脚和2脚接收到一个上升沿脉冲,Q端产生一个上升沿脉冲。
由于LED接入74122的Q’引脚,故其在Q’引脚是一个下降沿脉冲,此时发光二极管负端为低,灯会亮。
3.3参数设计
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欧及47uF电容串联方式,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’端为高电平,发光二极管负端为高,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74122单稳态触发器后再次经波形变换,Q端产生一个上升沿脉冲。
74122为可重复触发单稳态触发器,其主要特点就是可重复触发性,它能使计时装置重新计时,以达到延长灯亮时间的目的。
只要是在无光有声的情况下给声音信号,灯就会亮。
要使LM358的声控放大电路的放大倍数为30~50,
即
可选用
=4.7K
、
=150
,此时算得
,要使LM358的2脚和5脚的电压为
,必须选用两对阻值一样的电阻,这里在5引脚选用4.7K
,在2引脚选用1K
要使延时时间为5s,即使
=5s,选用150
的电阻和47uF的电容,即在11脚和13脚间接入47uF的电容,在13脚和
间接入150
电阻。
第四章电路调试
4.1电路的调试
按照电路原理画出电路布线图,尽可能的减少导线的交叉,避免出现短路现象使电路短路造成烧坏元器件,按照电路布线图进行步线。
在焊接电路的过程中注意电烙铁的使用与放置,防止在焊接的工程中烧坏器件和发生危险。
电路检查无误后,接入5V电源,发现LED灯发亮,5秒后熄灭,在未遮挡光敏电阻的情况下向驻极体话筒拍手,发现LED灯亮,这与实验目标相违背,断开电源后,仔细检查发现,光控部分的电路连接出现了短路现象,经调整后,在光敏电阻未被遮挡下拍手,LED灯不亮,遮挡光敏电阻后拍手,LED灯亮,且持续5秒,当连续拍手时,LED灯持续亮,电路连接正确,达到设计目的。
第五章总结与心得
5.1总结
通过设计电路,把光敏电阻挡住,通过拍手发出响声,使LED灯亮,并且持续亮5秒,当光敏电阻未被遮挡时,拍手后LED灯不亮,达到设计效果。
在设计过程中,通过设计、分析到最后成功制作出电路板,使我对电子设计有了更大的兴趣.希望以后能多做些设计。
5.2心得
实践出真知:
通过设计,学到了很多在书本上所没有学到过的知识,并且使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力.
参考文献
[1].电子技术实验教程高等教育出版2005年
[2].电子技术基础—模拟部分康光华高等教育出版2005
[3].电子实验与电子实践南寿松中国标准出版2004
[4].数字电子技术基础阎石高等教育出版2005
附录
电路原理图
.