基于电子技术声光控制照明电路设计与实现.docx
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基于电子技术声光控制照明电路设计与实现
分类号：
无锡职业技术学院
毕业设计（论文）
题目基于电子技术声光控制照明电路设计与实现
英文并列题目Designandimplementationofanacousto-opticcontrol
lightingcircuitbasedonelectronictechnology
院系物联网学院班级应用电子31601
学生姓名孙宇豪学号3080160128
指导老师
（1）饶成明职称讲师
指导老师
（2）职称
答辩委员会主任主答辩人
二零一九年四月
基于电子技术声光控制照明电路设计与实现
摘要：
声光控制照明电路的设计和应用，有效降低了夜间居民区，工厂等场所的照明功耗。
本文探讨了声光控制照明电路设计的意义，研究了基于电子技术的声光控制照明电路的设计思想和电路图，并对电路图中的各种结构进行了说明。
最后，本文总结了全文。
近些年来,节能减排是中国倡导的发展理念。
避免资源浪费不仅是中国各行业企业需要做的工作，也应该在各种生活场景中实施和实施。
在过去的阶段，由于夜间灯火通明，中国的学校，工厂，住宅区等地造成了大量的电力损失。
虽然手控照明灯的参考有效地降低了夜间照明所使用的功率，但可以肯定。
随着科学技术的不断发展，已经开发出一种声光控制照明电路，它突破了传统的照明控制方法，带来了质的飞跃。
经过对比,本文选用51单片机平台作为声光控制的核心,控制灯的亮和灭,在传感器的使用方面,使用了声音和光传感器来实现对灯的周围信息来进来采集。
经测试,本声光系统能够完成对灯的亮灭进行控制,操作简单，为优化声光系统功能奠定了基础。
关键词：
声光控制；照明：
灯
DesignandimplementationofAcousto-opticControlLightingCircuitbasedonElectronicTechnology
Abstract：
Thedesignandapplicationofacousto-opticcontrollightingcircuiteffectivelyreducethelightingpowerconsumptioninresidentialareas,factoriesandotherplacesatnight.Inthispaper,thegeneraldesignconceptandcircuitdiagramofacousto-opticcontrollightingcircuitbasedonelectronictechnologyarestudiedfromthemeaningtriggerofacousto-opticcontrollightingcircuitdesign,andeachstructureonthecircuitdiagramisexplained.Finally,thefulltextissummarized.Inrecentyears,energyconservationandemissionreductionisthedevelopmentconceptadvocatedbyourcountry.Toavoidthewasteofresourcesisnotonlytheworkthatneedstobedonebytheenterprisesinvariousindustries,butalsoshouldbeimplementedandimplementedinallkindsoflifescenes.Inthepast,schools,factories,residentialareasandotherplacesinourcountryhavealwaysbeenlitatnight.Causeagreatlossofelectricity.Thereferenceofhand-controlledlightingcaneffectivelyreducetheelectricenergyusedbynightlighting,butitdoesnotchangetoacertainextent.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,anacousto-opticcontrollightingcircuithasbeendevelopednow.Thedesignofthecircuitbreaksthroughthetraditionallightingcontrolmethodandbringsaqualitativeleap.Aftercomparison,51single-chipmicrocomputerplatformischosenasthecoreofacousto-opticcontrol.Intheaspectofsensoruse,soundandlightsensorsareusedtocollectthesurroundinginformationofthelamp,whichisthecoreoftheacousto-opticcontrol.Throughthetest,theacousto-opticsystemcancontrolthelightingofthelamp,andtheoperationissimple,whichlaysafoundationfortheoptimizationofthefunctionoftheacousto-opticsystem.
Keywords:
Acoustic-opticcontrol，lighting，lamp
一、
绪论
电力如今已经是社会发展的不可或缺的生产资料,也是老百姓生活所不可缺少的能源之一。
电力数据的及时性和准确性均决定了其在经济社会发展分析中扮演的不可替代的重要角色。
然而,由于今天不同国家的经济和社会发展水平仍然相差很大,总用电量往往不能反映真实的微观情况。
为了提高国际间比较的可信度和实用性,通常情况下,选择人均用电量和人均用电量作为分析各国经济发展和人民生活水平的重要指标。
随着时代的飞速发展和城市现代化的逐步加快,能源供需矛盾日益突出。
人们对节能和绿色照明的需要变得越来越紧急。
滥用作为我们日常生活中所不可缺少的照明灯电子产品。
这不仅是学校资源的浪费,也是事业单位、工厂、矿山企业、居民区公共走廊等公共场所所存在的普遍现象,这种现象极大程度的导致了能量的巨大浪费。
正是由于这种照明资源的随意使用造成了电力资源的日益严重的浪费,所以有必要设计一种既方便日常生活又节约资源的照明。
这也是本设计的目标。
声光双控照明控制器不仅可以在需要时实现照明功能,而且在人员离开后自动熄灭灯泡,在一定程度上节约了资源。
它取代了住宅小区走廊上的开关路灯和声控路灯,以便在天黑后,只要有人走过楼梯,一旦系统检测到人们正在发出超过预期值的脚步声或其他声音,走廊灯将自动照亮，为行人提供照明。
当人们进入或走出公寓时，走廊灯会在几分钟后自动熄灭。
在白天，即使有声音，走廊里的灯也不会亮，晚上，没有灯光,也不会造成持续用电,可以达到节能的目的。
声光控制灯不仅适用于住宅走廊,也适用于工厂、办公楼、教学楼等许多公共场所。
1.1项目研究背景
近年来,随着现代科学技术的发展和我国照明行业的迅速崛起,越来越多的高科技节能产品出现在我们日常生活的各个方面。
例如，声控灯，光控灯等都是家居照明的重要组成部分。
灯控制灯是灯控开关和LED灯的组合。
语音控制灯由三部分组成：
麦克风，放大电路和LED灯。
照明设备行业是中国最具竞争力的行业之一,也是中国最早对外开放的轻工业之一。
我国已成为世界上享有盛誉的电光源产品的主要出口国之一。
自从中国加入世界贸易组织以来,一些国际上的知名品牌企业也已经进入了国内生产和营销领域,国内竞争的国际化已经实现。
中国的照明产业将面临前所未有的机遇和挑战。
这是一把双刃剑。
在为中国带来巨大商业利益的同时，也将使我国成为一些发达国家企业关注的焦点。
然而,如今，随着地球各种资源的枯竭，环境保护和节约能源成为各行业发展的重点。
特别是，消耗大量电力的照明行业一直在寻找更好的节能解决方案。
为此,研究和开发工作往往侧重于环境保护和节约能源的特点。
努力寻找节能光源,同时造福人民,加快绿色节能光源产品的开发、推广和应用,是我国照明设备产业结构调整的重心。
因此,研制高效、节能、长寿命、环保的家用节能照明电路对我国甚至世界的发展都具有重要意义。
如今,语音控制和光控LED灯具将逐渐取代传统的照明设备。
它们是照明产品的新来源。
它们被称为绿色照明光源。
他们拥有无限的发展潜力，并将在未来发光。
声光延迟开关用于取代住宅社区走廊上的开关。
只有在天黑后，当一个人走上楼梯并发出脚步声或其他声音时，走廊灯将自动照亮并提供照明。
当人们进入或离开公寓时，走廊里的灯会在几分钟的延迟后自动熄灭。
这样，即使系统在白天感应到声音，走廊里的灯也不会点亮，这样可以节省能源。
在晚上,即使感知不到光线,走廊的灯不会一直亮。
语音控制和光控LED节能，体积小，发热量低，寿命长，功耗低，响应快。
易于控制等优点,极大程度地满足了人们对于日常生活的需要,所以它非常受到照明行业的青睐。
如今，声光延时开关不仅适用于居住区的走廊，也适用于工厂，办公楼，教学楼等众多公共场所。
由于其体积小，外形美观，易于制造，工作可靠等特点。
它也适用于各种建筑走廊的照明设备。
随着全球经济一体化的推进，发达国家的产业调整步伐将进一步加快，普通照明设备的生产任务将大量转移到发展中国家。
中国是一个比较适合的国家。
首先,中国有生产这些产品的技术条件。
其次,中国的劳动力成本对比发达国家相对较低,这使中国逐渐成为照明电器的主要出口国。
展望国内市场，内地需求将继续逐年增长。
上述强势因素表明,我国照明市场仍具有很大的开发潜力。
1.2项目研究目的及意义
声光控制照明电路的设计正好满足用户对于声光控制照明设备的需求,即白天或阳光明媚时,人们的能见度较高,不需要照明。
这时,电路受光源限制，并且由于接收到的声音不会点亮。
当夜晚太阳弱时，人们的视力受到黑暗的影响，周围的食物不可见，因此此时需要照明设备。
电路在夜间处于可触发状态，并受声音影响。
当人们只需要制作超过预定值的足迹或其他声音时，就能够把灯打开。
在没有声音时及开启一定时间之后,该设备将自动关闭。
1.2.1项目研究的目的
中国已成为仅次于美国的世界第二大电力消费国，但电力对中国经济发展的制约作用已逐渐显现。
中国数以百万计的公司迫切需要进行节能改革。
随着人民生活水平的不断提高,社会经济活动的规模和交流的频率越来越频繁和扩大。
居民对照明电源的需求正在增加。
这就要求我们充分利用现有电力,注意节能用电的安全性,进一步提高电能质量。
随着社会的不断进步和科学技术的发展，声光双控节能灯逐渐进入社会的各个角落。
声光双控节能灯不仅适用于住宅走廊，也适用于工厂，办公楼，教学楼等众多公共场所。
它具有体积小，外形美观，易于生产，工作可靠等诸多优点。
其中最重要的特征是节能,这就符合了中国照明行业所追求的目标。
住宅社区走廊使用声光延迟开关来取代适合每个建筑物走廊的照明设备。
天黑以后，当有人走上楼梯并发出系统感知的脚步声或其他声音时，走廊灯将自动照亮并为过往的人提供照明。
一旦当人们进出公当系统无法感知声音或光线时，指示灯会在几分钟后自动熄灭，从而达到省电的目的。
这样，即使在白天，即使有声音，走廊灯也不会亮。
在夜晚,即便没有灯光,它不会永远闪耀。
这解决了“昌明之光”继续浪费电力的问题。
它还延长了灯的寿命。
此外声光两控灯还具有安全性好,高可靠性。
同时，由于省略了能耗大，重量大，易产生热量的电力变压器，结构简单，自耗小，性能稳定，灵敏度高，通用性强，从而实现节能消费减少。
节约能源的目的。
可以有效地支持社会生产,满足人们对高档生活的需求。
随着声光控制灯在人们生活中的逐步认识和广泛应用，绿色能源的广泛应用对于减少二氧化碳等有毒气体的排放，防止空气污染，保护生态环境具有重要意义。
因此，研究和开发节能发电的装置迫在眉睫。
声光双控系统的研究对于缓解能源危机，减少环境污染，减少温室效应具有重要意义。
这表明了这一点声光双控照明进入家庭和社会是一种趋势。
该系统为用户提供方便了服务。
若能广泛应用,也将会对环境有很大的好处。
1.2.2项目研究的意义
传统的公共照明设计有彻夜常亮和手动开关控制等方式,彻夜常亮的方式往往会消耗掉大量的电能资源,手动开关控制方式往往不利于夜间视力欠佳人员的使用。
声控制照明系统虽然能够解决上述弊端,但解决不了白天也会出现声控照明而浪费资源的问题。
因此,人们研究开发了一种定时开关总电源。
这种设计方式虽然能够使声控照明系统浪费电能的问题得到解决,但也会在很大程度上增大管理方面的负担。
声光控制照明系统可以从声源和光源两个方面提高照明电路控制的有效性,它能够更好地满足人们对于夜间照明的需要,也能满足目前社会提出的节能减排的要求。
1.3国内外现状
1.3.1国内现状
据统计,去年全球总发电量约为25.55128亿小时,其中中国的发电量约为64951.4亿千瓦时,它占世界总发电量的四分之一，位居世界第一，相当于美国，俄罗斯和日本的联合发电量。
近年来,随着中国照明产业的迅速崛起,中国已经成为光源产品的主要出口国之一。
自从中国加入世贸组织后,一些国际知名品牌和大型企业一日逐渐进入国内生产和销售领域,这就造成了竞争国际化的特点,大力发展各种款式和用途的节能光源和照明器具,加快发展、推广和应用。
阳离子型绿色节能光源产品,是我国照明设备产业结构调整的重点。
加入世贸组织给我国带来了商业利益的同时,它也给我们带来了巨大的挑战。
随着全球经济一体化，发达国家产业结构调整步伐加快，普通照明电器产品的生产已转移到发展中国家。
中国已逐渐成为照明电器产品的主要出口国。
展望国内市场，需求将逐年增长，基础设施建设和城市耀华项目建设将需要照明。
这表明我国照明市场仍具有很大的发展潜力。
随着人民生活水平的逐步提高,人们对生活环境质量的要求也在不断提高。
人们对照明电器产品也提出了更高的要求。
提高照明产品的质量和档次不仅是我们面前的主题，也是该行业共同努力的长期目标。
只有保证产品质量,我们才能不断进步,使我国成为世界前列的照明产业,只有实力雄厚的生产商才能为照明电器产业的健康发展取得更大的进步,只有这样,我们才能为社会作出更大的贡献。
1.3.2国外现状
美国在去年一年中的发电量排名世界第二,为42817.7亿千瓦时,约占世界的16.8%,也接近俄罗斯、日本、巴西和德国的总发电量。
如果将欧盟看成一个国家,则其在过去一年中的发电量达到32865.7亿千瓦时,排名世界第三。
在欧盟之后,印度在世界上排名第四。
去年,印度发电量为14970亿千瓦时,约占世界总发电量的5.9%,其次是俄罗斯,2017年,印度发电量为109118亿千瓦时,占世界总发电量的4.3%。
日本排名第六,一年发电102亿千瓦时,占世界发电量的4%。
德国排在第七,一年发电量为6541.8亿千瓦时,站世界比重为2.6%。
巴西排名第八。
在过去的一年里,它产生了599.95亿千瓦时的电力,占世界电力的2.31%。
在发电方面,中国目前是世界上最大的发电企业,主要是由于中国在基础设施方面的实力。
中国目前拥有世界上最大的水电站,并且世界十大水电站中有一半水电站的所有权国家是中国。
据国际能源署称，到2020年，全球发电量将占总发电量的2％。
在过去的5年中，德国、西班牙、日本等许名国家都在鼓励发展包括声控灯在内的节能设备,照明灯具中声光两控灯具的产量年平均增长率超过40%。
国际市场的快速发展也刺激了中国照明行业的发展。
据统计,目前我国已经成为全球第一声光两控灯具生产国。
声光两控灯具在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位它不仅将取代一些传统的灯具,而且将成为世界灯具制造业的主体。
预计到2030年,这两个控制灯将占全球制造灯具总数的30%以上。
相比之下,世界节约用电总量的比例也将达到10%以上;到2040年,世界节约用电总量将达到50%以上,这些数字足以说明两个控制照明行业的发展前景,以及其在世界照明领域的重要战略地位。
1.4存在的问题
声控灯是一种节能的声控电子照明装置。
但是声控灯在便利我们生活的同时也存在着许多问题。
所有的声控灯都有一个预设值,只要周围的声音达到这个预设值,灯才会亮起。
而日常生活中我们的走廊通常都有噪音,所以若是音响控制灯的预设值太低,灯光总是亮着,达不到节电的目的,所以音响控制灯的预设值会升高,用手拍打或用脚踩时灯会亮着,但如果其预设值太高,它就无法为人们提供照明。
其次,使用声控灯有时候会出现灯管常亮,或者闪烁不停的情况。
这是因为声音控制开关在整个电路中串联连接,而不是单独供电。
当该开关与LED灯连接时,由于LED具有恒流电源,因此它不像普通灯那样纯电阻。
这样就会造成声控开关异常。
出现上述情况。
若是非要使用声控灯建议内部使用三线连接器。
有时候会出现灯管光度降低或色彩转差的情况。
其次,这是由于灯管老化或灯管上灰尘过多造成的。
在这种情况下,我们可以更换灯泡或清除灯泡上的污垢。
低温或灯在冷空气直接吹入时的位置也会导致灯的亮度或颜色降低。
在这种情况下,如果电源电压过低或线路电压过低,我们应该采取挡风玻璃措施。
如果它太大,可以通过粗化导体或调整电压来解决。
当灯管寿命较短或在照明后立即熄灭时,可能会出现类似的情况。
这可能是由于接线错误导致新安装的灯烧坏或严重振动，导致灯丝断裂或镇流器尺寸不合适，或镇流器的内部线圈短路，导致灯泡电压太高了。
1.5当今市场上声控灯的类型
该LED声控灯具有寿命长，显色指数高，普通LED灯启动时间短，寿命长，显色指数高，启动时间短，发光效率高，工作温度低，环保材料等优点。
此外,还有几个更突出的优势:
1.非常节能：
LED照明比普通节能灯消耗的能量减少60％以上。
随着智能语音芯片的升级，发光二极管智能声控荧光灯的节能率可达90%以上。
2。
质量保证:
从国内客户购买的发光二极管声控灯一般保证三年。
3。
智能声控核心和智能声控驱动器集成在一个集成技术先进的发光二极管声控灯中。
安装非常简单,价格接近普通的发光二极管灯。
4。
运营成本降低,投资回报率高,效果显著。
集成声光控灯的优点如下:
除了普通led声光控灯的优点外,还有以下优点:
1.国标设计，安装简单，光源与灯体一体化设计，安装孔国家标准设计，安装简单，安全一体化，防盗,3。
声光控制设计、发光二极管光源、可调灵敏度等。
根据灯具的种类,市场上常用的发光二极管声控灯有:
发光二极管声控风力发电机、发光二极管声控球形灯泡灯、LED，声控太阳花等。
根据工作原理，最简单的声控LED灯是增加开关电源实现其功能，只实现灯的开关。
另一个由麦克风，音频放大器，频率选择电路，倍压整流电路，幅度鉴别电路，恒压源电路，延迟开路，可控延迟开关电路和晶闸管电路组成。
它的功能可以实现，当声音激活时,灯泡全亮,当静音或声音不能满足灯泡激活的要求时,它可以保持低功率工作,如15W语音控制的L.ED荧光灯,但未激活时只有为4-5W。
二．声光两控灯系统的总体设计
2.1原理
声光控制灯是由声光控制的电子照明装置。
它由音频放大器，频率选择电路，延迟跳闸电路和晶闸管电路组成。
如果灯亮，可能是控制电路、继电器、晶闸管或电路故障的问题。
它是一种节能电子开关,可以在延时后自动切断电源。
声学开关由麦克风，声音信号放大，半波整流，光控，电子开关，延迟和交流开关电路组成。
在白天或光线明亮时，音响开关关闭。
声音控制开关在夜间或光线暗淡时处于准备工作状态。
当有人经过开关附近时,脚步声、声音和拍手声可以启动声音控制开关（点亮）。
经过一定的延迟后,声音控制开关将自动关闭（关灯）。
2.1.1声控灯工作原理
当220VAC通过灯泡H和整流器时,它变为直流纹波电压，它是正偏压并施加到晶闸管的V和R分支。
在白天，当亮度大于一定程度时，光电二极管D表现出低电阻状态（1K），晶体管V截止，发射极没有电流输出，单向晶闸管V没有被阻挡。
触发电流，此时流动。
H灯电流小于2.2mA，H灯不发光。
电阻器R1和齐纳二极管DW导致晶体管V的偏置电压不超过6.8V并保护晶体管。
在夜晚，当亮度低于一定水平时，光电二极管D呈现高电阻状态（100K），导致晶体管V导通。
并发射约0.8V的电压,从而触发和打开晶闸管V,使灯H发光。
RP是一个亮度选择器,用于在早上或晚上切换。
它由音频放大器，频率选择电路，延迟门电路和晶闸管电路组成。
将一个声控开关串联在电路上即可。
有声时，语音开关关闭，指示灯亮;当声音消失时声控开关打开,灯泡灭。
声光控制照明电路装有声光控制延时开关,由声光控制开关激活,并在固定时间后自动关闭。
经过声音信号处理后,整个电路转换成电子开关的分、合动作。
当日间光照强度较高时,整个开关电路处于自锁状态。
即使有声音信号,照明电路也不会启动,灯也不会启动。
变暗后,开关进入准备工作状态。
当声音信号出现时,开关自动打开,指示灯点亮。
一段时间后,开关将不会启动。
当声音处理电路接收到声音信号时,声音检测BM将其转换成电信号。
在耦合和放大之后,它作为声音控制信号被发送到电路的另一端,并且当开关接收到声音信号时。
当数字为零时,整个电路被控制启动。
2.1.1声控灯工作原理
工作原理示意图
2.2．设计内容与要求
可以直接更换普通的照明开关而无需改变原有的照明电路;
（1）在白天或强光的情况下,即使声音很大，也可以控制灯泡不亮。
在夜晚或昏暗的时候，遇有声音（如声音、脚步声等）自动开启,约它将在30秒后自动熄灭（可根据需要更改时间）。
（2）两个传感器，一个语音传感器和一个光传感器。
按照设计要求,系统功能如下:
（1）通过直流电压调节，将220VAC转换为所需的5VDC;
（2）该芯片具有处理和计算功能。
它可以根据收到的不同信号控制和显示组件;
（3）声光传感器将收集到的信号转换成微电信号，并发送到芯片进行处理;
（4）显示最后的结果及延时系统的显示
当今世界单片机被广泛的运用于各类电子产品中,由单片机设计的电子产品已经得到大多数消费者的赞扬。
由单片机控制,有两种计划实现的声光两控灯控制系统。
:
方案一:
建立于温度检测、声控监测的自动控制。
方案二:
建立于光照强度、时钟模块的自动控制。
上面的两种方案的控制都是采用的单片机。
两种解决方案之间的区别在于检测设备的差异。
方案一与方案二在使用检测设备上有所不同。
方案一是使用温度采集和声音检测模块。
通过预先设定数值,当系统检测到设定的温度来关闭窗帘时,它降低了光线对室内温度的影响,虽然使用声音很方便,而且使用起来也非常的容易。
但是这种方式很容易产生很多错误。
方案二采用时钟模块和光采集单元。
通过设置前的照明值,打开和关闭窗帘,使灯光可以在晚上打开,在白天关闭,窗帘由固定的时间控制,更加实用和准确。
比较这两个阶段,我认为第二种方案更适合于系统设计。
光敏传感器用于检测外界光线的强度,并将传感器的信号输入A/D转换器。
转换后的信号由单片机控制,实现电机的运行和停机。
温度模块用于收集温度，显示模块用于
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