楼道声控开关控制电路实验报告范本模板.docx
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楼道声控开关控制电路实验报告范本模板
第一章设计任务及要求
设计说明：
1、声光双控延时开光不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公室、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，而且降低能耗，节约能源，注重环保是当今世界的主潮流。
此外,它在一定的场所使用还可起防盗作用。
它是公共场所照明开关的理想选择。
2、设计合理的控制电路控制灯泡：
设计一个灵敏度较高的声光控制开关，行人只要发出声音就能将电路触发,电路仅使用一只555定时器、一个光敏电阻器以及若干电阻、电容配合就能将电路触发，使其导通，将电灯打开。
它不需要发送关闭信号,由电路自身的延时电路将灯关闭。
当灯被打开后，延时电路延时约20s后将灯自动关闭。
该电路还具有自动光控作用，在白天由光敏电阻器控制着电路。
即使受到声音信号的触发,开关也不会打开。
要求：
设计一个楼道声光控灯控制电路是灯泡持续亮20秒后熄灭。
第二章设计方案
对于楼道声控开关控制电路的制作有四个方面：
一：
电源模块，二：
信号模块，三：
延时电路,四：
控制电路。
电源模块为整个电路提供稳定的直流电源,驱动芯片555和控制电路。
信号模块分为声音信号收集模块（用开关模拟）和光信号收集模块。
光信号收集模块将光强度的改变转变为电压的改变，与声音信号一起控制芯片的输入。
延时模块是在光信号和声音信号的共同作用下工作,起到延时的作用。
被控制模块在延时模块的作用下工作,达到设计的目的.
第三章设计原理与电路
首先利用由变压器、整流桥及稳压芯片构成直流电源,为后续电路提供电源。
其次,有光敏传感器及模拟开关模拟光信号和声音信号的产生。
然后产生的光信号和声音信号直接控制延时电路中555芯片的置位端与信号输入端,由555芯片构成单稳态触发器以作为延时电路。
再由延时电路产生的高低电平信号控制电磁继电器的开关,由电磁继电器的通断控制灯泡的电源。
电源
光信号
延时555电路
继电器
灯泡
声音信号
图3—1（电路原理框图）
3—1控制电路组成及原理
组成：
电源部分由变压器，整流桥和稳压芯片7812组成,得到12V的直流电。
在仿真中，由于软件的原因声音传感器由产生单个脉冲的信号发生器代替，当外界有声音发出时，产生脉冲。
光信号传感器由光敏电阻器组成,当没有光线照射光敏电阻器是输出低电平,有光线照射时输出高电平。
延时控制电路由555定时器构成的单稳态触发器构成，当由作用信号输入时，将会输出一定时间的高电平。
控制电路由电磁继电器控制,当输入高电平时，电磁继电器闭合，接通灯泡的电源。
原理：
延时电路由光敏电阻器和单个脉冲信号发生器共同控制，光敏电阻器输出端接555芯片的4号管脚置位端R，单个脉冲信号发生器输出端接555芯片的2号管脚置位端TR。
当有光线照射时,光敏电阻器产生低电平时555芯片输出端始终为低电平,不管有无声音信号，其将始终无法驱动电磁继电器闭合,灯泡不会发光；当没有光线照射时，光敏电阻器产生高电平使置位端无效，此时有声音信号作用时，将产生脉冲信号输入555芯片,此时555芯片的输出端将会产生一定时间的高电平，高电平信号驱动电磁继电器闭合,使灯泡接通电源发光。
555芯片产生的高电平时间有其外接电路的电阻R和电容C的充电和放电时间决定.
3-2芯片555的介绍
芯片555引脚图
图3—2-1（引脚图）
芯片555有八个管脚
下面是引脚功能说明
1脚为地2脚为触发输入端
3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制4脚是复位端
5脚是控制端6脚为阈值端
7脚称放电端8脚为正电源电压端
芯片555性能参数
图3-2—2
供应电压5—18V供应电流3—6mA
输出电流225mA（max）上升/下降时间100ns
允许功耗600mW工作温度-10—+70℃
储藏温度-65-+150℃最高结温300℃
555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V，以UCC表示;从分压器上看出，上比较器6脚A1的５脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器A2接在R2与R3之间,A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。
3-3稳压芯片7812的介绍
7812是指三段稳压集成电路IC芯片元器件，适用于各种电源稳压电路.
特性：
输出稳定性好、使用方便
输出过流、过热自动保护
输出电压12v线性调整率14。
5V—30V
负载调整率5mA-1。
5A静态电流5.1mA
静态电流变化5mA—1。
0A输出电压漂移—1mV/℃
输出噪声电压76μV/Vo纹波抑制71dB
电压差2v输出电阻18mΩ
短路电流230mA峰值电流2.2A
图3-3-1
7812最大输出电流为1．5A,塑料封装的稳压电路具有安装容易、价格低廉等优点，一般三端集成稳压电路的最小输入、输出电压差应＞2V，否则不能输出稳定的电压，一般应使电压差保持在4—5V,即经变压器变压，二极管整流，电容器滤波后的电压（输入电压）应比稳压值（输出电压）要高.（7812最高输入电压是36v）。
图3-3-2
3-4各分离电路的设计
1、稳压电源电路
常用的稳压电源电路如图。
图3-4-1
2、信号处理及延时控制电路
信号处理及延时控制电路如下图所示,信号的处理和延时控制都由555芯片完成。
将光信号接入到555芯片的4脚复位端作为控制555芯片工作的信号,声音信号接入到555芯片的2脚触发输入端。
延时信号的时间长短有电阻
图3-4—2
3、控制电路
图3—4—3
3-5电路参数的选取
延时电路由555芯片构成的单稳态触发器组成，将555电路的6、2脚并接起来接在RC定时电路上，在定时电容CT，两端接按钮开关SB，就成为人工启动型555单稳电路，如图3-5-1（a）所示，用等效触发器替代555，并略去与单稳工作无关的部分后见图4（b）所示，下面分析它的工作原理：
稳态：
接上电源后，电容CT很快充电到VDD，从图3—5-1（b）看到，触发器输入R=1，S=1,从功能表看到输出Vo=0,这是它的稳态.
暂稳态：
按下开关SB，CT上电荷很快放到零,相当于触发器输入R=0，S=0,输出立即翻转成Vo=l，暂稳态开始。
开关放开后,电源又向CT充电，经过时间TD后，CT上电压上升到〉2/3VDD时，输出又翻转成Vo=O,暂稳态结束。
TD就是单稳电路的定时时间或延时时间，它和定时电阻RT和定时电容CT的值有关：
TD=1。
1RTCT。
图3—5—1
由于软件无法模拟开关组成的输入信号，因此将声音信号由单个脉冲信号代替.将555电路的6、7脚并接起来接在定时电容CT上，用2脚作输入就成为脉冲启动型单稳电路,如图3—5-2（a）所示，电路的2脚平时接高电平，当输入接低电平或输入负脉冲时才启动电路，下面分析它的工作原理：
稳态：
接上电源后，R=1,S=1，输出Vo=0，DIS端接地，CT上的电压为0即R=0，输出仍保持Vo=0,这是它的稳态.
暂稳态：
输入负脉冲后，输入S=0，输出立即翻转成Vo=1，DIS端开路，电源通过RT向CT充电,暂稳态开始.经过时间TD后，CT上电压上升到>2/3VDD时，输入又成为R=1,S=1，这时负脉冲已经消失，输出又翻转成Vo=0，暂稳态结束.这时内部放电开关接通，DIS端接地，CT上电荷很快放到零，为下一次定时控制作准备。
电路的定时时间TD=1。
1RTCT。
图3-5-2
在电阻与电容选择时，应考虑电阻与电容的常用性，由于要求充
电时间比较长,因此采用大电阻和小电容
第四章电路的仿真与调试
声光控灯控制电路仿真原理图（Proteus）图4-1-1和图4-2
图4-1-1
第五章设计总结
设计经验总结：
通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
在整个设计过程中，首先是芯片的选择，555定时器和稳压芯片7812,选择符合我们设计要去的芯片.同时,在仿真软件Proteus元件库中要找到相应元件，这对于我们来说很重要。
在仿真软件Proteus使用时，无法用开关模拟声音信号的输入.
设计感想：
在这次课程设计中我们收获了很多。
在设计的过程中，我们会遇到这样或那样的问题,最重要的是不要着急，而是沉着、冷静的对待。
当我们把心态放平和,这时可能就有了解决问题的思路.通过这次课程设计，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，把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正提高自己的实际动手能力和独立思考的能力.
最后,感谢侯俊才老师的细心指导。
附录
6-1
元件
封装
数量
备注
Cap1
AXIAL100
1
20uF
Cap2
AXIAL100
1
0.01uF
Cap3
AXIAL100
1
10uF
Rest1
ANALOG
1
910K
Rest2
ANALOG
1
200R
TRAN-2P2S
1
L1=220H，L2=1H
BR1
BRIDGE2
１
整流桥
7812
DIP40
1
稳压芯片
TORCH_LDR
DIL08
1
延时电路
555
IDC8
1
八段共阳极数码显示管
RL1
RLY—OMRON-G2RL—C6
1
电磁继电器
参考文献:
［1]阎石数字电子技术基础北京高等教育出版社2005年
[2］童诗白模拟电子技术基础北京高等教育出版社2005年
[3]吉雷Protel99从入门到精通西安电子科技大学出版社2007年
[4]林占江.电子测量技术北京电子工业出版社2011年
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