基于单片机的声光双控开关的设计protues仿真Word文件下载.docx
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5788
完成日期:
2011年5月27日
基于单片机的声光双控开关的设计
武春东
（巢湖学院
物理与电子科学系，安徽巢湖238000）
摘要:
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。
在本设计中介绍了声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。
白天光照好，不管过路者发出多大声音，灯泡都不会发亮。
夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过数十秒后又自动熄灭，节能节电。
关键词：
自动控制；
节能；
光电开关；
声控电路；
光控电路；
BasedonSCMacousto-opticdualcontrolswitchdesign
WuChundong
（TheDepartmentofPhysicsandelectronicsChaohuCollege,ChaoHu238000）
Abstrac：
Thisdesignismainlyintroducedinthecircuitdesignsteerableaboutsound.Acousticlight-activatedisrealizedbyphotoconductiveresistance,whenthebacklightphotoconductiveresistancewhenlightwillslowlyextinguished,namelythenalsoisapersonwalked.Insomecircuitthisprinciplecouldberealizedbythevibrationofthevoice,whenpeoplewalkistosimplywithhandlegentlyrowaboutlampwillautomaticallylight,peopleleftandputout.Thustopassers-bywithacorrespondingconvenience,atthesametime,alsoachievedpowersavingandenergy-savingpurpose;
Prolonglamplife.Inactuallifesavingenergysaving,canrealizemoreautomainschools,offices,factoriesandenterprisesandotherunitspublicandresidentialpubliccorridor,ever-burninglampsphenomenaareverycommon,thiscreatesatremendouswasteofenergy.Inaddition,duetofrequentswitchorman-madefactors,wallswitch,increasingthedamageratehighmaintenance,wastemoney.Meanwhile,inordertoimproveouranalogelectronictechnologyanddigitalelectronictechnologyunderstandingandconsolidated,Ispentamonth'
stimeforgraduationdesign,andIdesigntopicisthedesignofacousto-opticcontrolfloodlight,Idesignedacircuitnovel,safetysection,simplestructure,convenientinstallation,servicelifelongacousto-opticdoubleaccusedofincandescentlampenergy-savinglighting.Inthisdesignisintroducedinthevarietyofacousticlight-activatedstreetlampcontroller,thescopeofthecomposition,propertiesanditsworkingprinciple,thecircuitprinciplediagramandgivendeviceparametersselection,powersavingeffectisapparent,alsogreatlyreducedmaintenance,savingmoney,useeffectisgood.Daytimelightjob,whetheroutpassers-byvoice,lampwillnotlight.whenlightcomes,circuitpick-upaslongasdetecthavebrokenhairring,willautomaticallybrightlighting,severalsecondslater,andeffectiveenergysaving.
Keywords:
Automaticcontrol；
energy-saving；
Photoelectricswitch；
Soniccircuits；
Opticalcircuit
目
录
一综述
1
1.1课题背景
1.2课题研究的意义和目的
2
1.3国内外概况
3
二总体电路设计
4
2.1设计原理
2.2电源设计
2.3信号放大整形电路设计
5
2.4延时处理电路单稳态电路设计
2.5整体工作原理图
7
三proteus仿真
9
3.1proteus相关介绍
3.2仿真电路图
3.3仿真数据
10
四收获和体会
13
五参考文献
14
一综述
整个电路由电源电路，放大电路，处理电路（声控电路、光控电路）及延时电路等部分组成。
电源由太阳能电池供电，光敏控电路对外界光亮程度进行检测，输出与光亮程度相对应的电压信号。
从而实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时，通过声控电路使灯泡自动点亮，声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而要实现自动控制，延时电路声音消失后延长一段光照时间。
必要时可加一个手动开关，以增强电路的实用性。
1.1课题背景
随着人们对生活环境的要求越来越高，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”日出而作，日落而息的生活方式，也充斥丰富了我们的精神世界。
是的，也许你不禁要问：
”为什么一个小小的照明灯有如此神奇的功效。
“我想这要归功它的结构及发明原理啊！
这当中到底包含了多少值得我们去探索，发现的奥秘呢？
带着这个问题，我们共同选择了这个课题，一起从课题研究中找到答案
1.2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希望在理清它的发展脉络上进一步了解它的发明原理，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：
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，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。
继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后，世界各地陆续抛弃白炽灯已成定局，环保型节能荧光灯是白炽灯的替代者。
节能荧光灯VS白炽灯，胜券在握已无悬念，但楼道照明却限制了荧光灯的使用，因为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。
1.3国内外概况
由于近年来我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电光源产品的主要输出国之一。
照明器材行业属一般性竞争行业，是我国轻工业对外开放较早的行业之一。
WTO后，国际上一些知名品牌大企业相继进入国内产销领域，使得国内竞争国际化。
努力增加节能光源和不同档次、花样、不同用途的照明器具的开发，加快绿色、节能光源产品的开发推广和应用是我国目前照明器材行业结构调整的重点。
我国照明器材行业将面临着前所未有的机遇和挑战，而由此带来的巨大商业利益也成为一些企业瞩目的焦点。
随着全球经济一体化，发达国家产业调整的步伐进一步加快，一般照明电器产品生产大量向发展中国家转移，而中国又是一个比较适合的国家，一是中国具备生产这些产品的条件，二是劳动力成本比较低，从而使中国逐步成为照明电器产品出口大国。
展望未来的国内市场，需求仍会呈逐年增长趋势，以下强力因素都预示着我国照明市场仍有很大的潜力可挖。
基础设施建设方面：
机场、铁路、港口、城市轨道交通等讯速发展，每一项工程均需要照明。
城市亮化工程方面：
城市广场、绿地、道路、建筑物泛光照明，已从大城市发展到中小城市。
根据国内外市场需求预测，我国照明电器行业的高速增长期还将继续，对未来的预测如何更加科学化是我们面临的问题。
进一步提高照明产品的质量和档次进一步提高照明产品的质量和档次，这既是当前摆在我们面前的课题，同时也是全行业共同努力的长期目标。
二总体电路设计
2.1设计原理
声源产生的声音信号，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功能，经执行机构直接控制负载动作。
图1设计方框图
2.2电源设计
电源电路的种类繁多，如变压器降压；
桥式整流全波整流；
稳压二极管；
三端稳压器稳压等。
具体采用什么电路合适，则根据主体电路及执行机构不同和可靠、价廉、有效益等要求进行选用。
电源的设计结构如图2
图2电源设计结构图
降压稳流部分由R1C1、全桥QD和滤波电容C2组成，DW稳压后得到+9V的电压，为电灯控制电路提供了工作电压。
电路图如图2-3
图3声光双控电源电路
2.3信号放大整形电路设计
放大电路实现方法很多，除分立器件实现之外，还可采用运放，也可采用门电路等来实现。
考虑到Proteus没有拾音器，故本设计电路采用开关代替。
本系统放大整形电路设计结构图如下：
图4信号放大整形电路图
2.4延时处理电路单稳态电路的设计
555和R9、C8、VT4、VT5等组成光控单稳态电路。
所谓光控就是利用光敏三极管对不同光照呈现的阻抗不同，对时基电路555的四脚进行高低电平的控制，或处于等待触发状态，或处于强制复位状态。
白天光照VT5呈低阻，VT2正偏置而饱和倒通。
其集电极电位，即555的4脚被钳制在0.3V左右，从而是555处于强制复位状态，此时不管2脚有多大的触发电平，555均不会翻转置位。
可控硅不会触发倒通，电灯无电不亮。
夜晚光暗，此时VT5呈高阻而截止，VT4无偏置电流，呈截止状态。
555的4脚呈高位，使555触发器处于单稳态触发状态，此时如果有声响，经拾音，放大，倍压整流后，正极性信号使VT3饱和倒通，下跳变信号加之555的二脚使555翻转置位。
3脚由原来的低电平变为高电平（约+8.5V），经R3限流后触发双向可控硅SCR并倒通，电灯H得电点亮。
电灯点亮的时间即单稳态电路触发后高电平持续的时间（稳态时间），他取决于单稳态电路的时间常数，其大小为，
Td=1.1（R9）（C8）
图2-5所示电路的单稳态时间为120s，即电灯点亮后2分钟熄灭。
电路图如下
图5延时处理电路单稳态电路图
2.5整体原理工作电路
图6总电路设计原理图
电路图简述：
本电路主要由555集成电路和声控专用集成电路BH—SK-1组成的一声光自动控制白炽灯开关。
白天或夜晚光线较亮时，光敏电阻阻值减少，VT4饱和导通，光控部分将开关自动关断，V1虽然设计在放大状态，但由于集电压受V4的钳位很低，故V1不能工作，V2处于饱和状态，V3也处于饱和状态，SCR的G极与K极之间的触发电压很少，SCR不能导通灯不亮，声控部分不起作用。
当光线较暗时光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。
此时V4截止，V1极电压升高，当声控部分拾取声音后经V1放大后，声音信号的峰值有可能使V2，V3,V4都进入截止区，电路是否接通，取决于声音信号强度。
当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，555定时器开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下一次声音信号触发。
所需原件器材如下：
表1元件器件表
元器件名称
数量
备注
555定时器
1
全桥电路QD
HTD35A-1
C1
0.47uf
C2
220uf
C3
47uf
C4
4.7uf
C5
10uf
C6
C7
0.68uf
C8
100uf
C9
0.01uf
NPN
5
光敏三极管VT5
二极管
3
电阻
11
R1（560K），R2（200），R3（300），R4（430K），R5（4.3K），R6（2.7K），R8（5.6K），R9（1.1M），R10（22K），R11（20K）
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