电子技术课程设计之简易声光控延时照明电路.docx
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电子技术课程设计之简易声光控延时照明电路
目录
第一章方案提出1
第二章电路基本组成与工作原理2
第一节电源电路图2
第二节光控控制电路3
第三节声控控制电路3
第四节延时控制电路4
第五节总电路图6
第三章声光控延时照明灯电路的介绍6
第一节电路的用途6
第二节工作原理7
第四章元件清单7
第五章总结8
第六章参考文献9
附录一10
附录二11
第一章方案提出
简易声光控延时照明电路的总体框图为：
图1-1总体框图
电路采用声光两级控制照明电路。
照明灯开光对光线强弱的感应控制照明灯的第一级开关，对声强的感应控制第二级开关。
对于声强的监测是利用MIC的特性，即当其接受到足够的声强时，在其中会产生一个脉冲波，从而把声信号变为电信号，通过对声强信号的处理可得到一个电平信号，为控制电路准备。
延时控制功能通过555定时器构成的可重复触发单稳态电路来实现。
光信号的感应通过光敏三极管来实现，使得光控电路在光强时输出低电位，光弱时输出高电位。
将光控电路的输出作为与门74SL08其中一个管脚的输入，将声控输出端作为555定时器复位端输入，从而可以实现在光线强的情况下，即使有足够强的声信号，照明灯电路也不工作。
而在光线弱的情况下，可以通过声信号来控制照明。
第二章电路基本组成与工作原理
第一节电源电路图
图二（电源电路图）的原理：
直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转化为+12V的直流电压。
电路中变压器的常规铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C9、C10、C11完成滤波功能，稳压电路采用三级稳压集成电路来实现。
图2-1电源电路图
第二节光控控制电路
图2-2光控控制电路
光线强时，光敏电阻RL的阻值变小，使与门74LS08的2脚为低电平，；光线弱时，光敏电阻RL的阻值变大，与门74LS08的2脚为高电平，光控控制电路对电路起总控制作用。
第三节声控控制电路
图2-3声控控制电路
MIC接受到足够的声强时，电路产生谐振并输出一个微弱脉冲，从而将声音信号转换为电信信号。
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R1-R6、Q1、Q2、Q3和C1-C5构成，电路中采用了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电路的倍数增加b倍，从而得到适合的信号，R3为放大电路的集电极偏置电阻，C1和C2为放大电路的滤波电容。
R2和R4为放大电路的反馈电阻，它们的功能是保证放大电路有一个稳定的静态工作点和稳定的输出电压，C4的作用是减小电路中加入反馈电阻对放大倍数的影响。
电路中的延时控制电路一般采用电平信号触发，因此有必要对放大的交流信号进行整流。
上图中采用了由C5、D2和D3构成的倍压整流电路，倍压整流电路不但能够完成整流的任务，同时还可以将输出增大一倍，这样当MIC接收到了足够大的声强后，声强信号处理电路通过放大和整流就输出了一个高电平信号V。
第四节延时控制电路
电路如图2-4所示：
图2-4延时控制电路
延时控制电路的核心部分是555集成电路，555集成电路是一种非常有用的，并且应用十分灵活的集成电路。
555集成电路的引脚图和功能表如下图所示，集成电路共有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为清零端，引脚5为控制电平端，的引脚6为阈值输入端，引脚7为放电端。
从功能表中可以看出：
555集成电路通过改变TH和TR端电压值，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CV，当它接入任意电压Vcv时，TH和TR端的变化分界点就不再是（1/3）Vcc和（2/3）Vcc，而是（1/2）Vcv和Vcv。
如图所示，延时控制电路包括两部分：
第一部分是由三极管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Q3的基极。
因为MIC接收到了足够大的声强后，V1为高电平，则三极管Q3饱和，使三极管Q3的集电极和发射极之间的Vce约为0.3V，Vce接入555集成电路的TR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，Vth<（2/3）Vcc,Vtr>（1/3）Vcc,OUT=0,放电管导通。
当Vtr=Vce=0.3V时，电路进入暂稳态，此时OUT=1，放电管截止。
同时直流电源通过可变电阻R2对电容C1充电，使得Vth的值渐渐上升，当Vth的值大于（2/3）Vcc时，电路重新进入稳态，OUT=0，放电管导通。
电路进入暂稳态的持续时间，即C8的充电时间取决于可变电阻R7和电容C8的数值，其计算公式为（设可变电阻R2=1M）：
t=Tw=（1.1R7*C8=1.1*1000000*50）/1000000=55s。
当MIC持续接收到足够大的声强时，那么V1一直为高电平，Q3始终饱和导通，电容C8就可以进行放电，电路将无法对电容C8进行充电，这样电路就一直处于暂稳态，直到声强信号消失，电路才能重新进入稳态，从而可以满足设计要求。
由于照明灯通过的是大电流，直流电源一般无法提供大电流和大功率，因此照明灯需要交流供电，因此电路中开关需要采用继电器电路，而一般555定时器的输出无法驱动继电器，因此需要加入放电电路。
图中三极管Q4构成电流放大电路,当输入为高电平时，三极管导通并饱和，输出电流放大b倍；当输入为低电平时，三极管截止，没有电流通过，继电器接Q4的集电极，当电流驱动时，开关吸合，照明灯通电，当没有电流通过时，开关断开，照明灯不通电，同时在继电器两端并联二极管以利保护。
第五节总电路图
图2-5总电路图
第三章声光控延时照明灯电路的介绍
第一节电路的用途
这种方法设计出来的电路，节能和实用。
它可在楼道、走廊和门口用作照明灯，夜间有人上、下楼时，照明灯会自动点亮，并延时一段时间后，灯会自动熄灭；白天照明灯不会点亮。
第二节工作原理
光线强时，光敏电阻RL的阻值变小，使与门74LS08的2脚为低电平；光线弱时，光敏电阻RL的阻值变大，与门74LS08的2脚为高电平，MIC接收到足够的声强时产生谐振并输出一个微弱脉冲，将声音信号转换为电信号，Q1、Q2和C1-C5构成，电路中采用了双三极管构成的放大电路，C5、D2和D3构成的倍压整流电路，输出了一个高电平信号V，V作用在Q3上时，Q3饱和，b-c之间0.3V，使Vtr<（1/3）Vcc，Vth>（2/3）Vcc,使OUT端输出为高电平，间接使74SL08导通，线圈产生磁场吸合开关，让其闭合，照明灯亮。
此时DIS截止，使C5充电，当其两端电压大于（2/3）Vcc时，Vtr>（1/3）Vcc，使555定时器的输出端为低电平，及使开关断开（放电的过程）。
当Vtr>（1/3）Vcc,Vth<（2/3）Vcc,555定时器的3端保持，照明灯电路不亮，达到延时的功能。
调节变阻器R7的大小可以改变照明电路的照明时间，当再次给其一声源时，重复上述过程，则照明灯还会再次点亮。
从而达到声光双控延时照明灯电路的目的。
第四章元件清单
表4-1元件清单
符号
类别
数目
R1,R3
4.7K
2
R2
2.2M
1
R4
2.2K
1
R5
3.3K
1
R6
5.1K
1
R7
可变电阻
1
R9
10K
1
R10
1K
1
RG
光敏电阻
1
D1-D5
二极管IN4007
5
Q1-Q4
三极管9013
4
C1,C2,C4,C5,
1uF
4
C3
47uF
1
C6
220uF
1
C7
0.01uF
1
C8
22uF
1
C9，C11
0.1uF
2
C10，C12
47uF
2
T（变压器）
TRANSI
1
D
BRIDGEI
1
U1
7555
1
U2
74LS08
1
K1
HLS8L-DC6V
1
MIC
麦克风
1
第五章总结
通过对声光控延时照明灯电路的设计，使自己有很大的收获。
首先，培养了自己思考、分析、设计、制作和检查电路的能力，在其中自己学会了好多方法。
其次，自己在这一段时间里掌握了好多知识，查阅了许多关于电子设计方面的参考资料。
在课程设计过程中我练习用了protel软件绘制电路图，更加熟悉了该软件。
通过课程设计，我学会了充分利用网络资源进行学习，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，做题才会得心应手。
关于此次设计的电路，在实际生活中的应用非常的广泛，像楼道、楼梯、走廊等一些照明灯都是本电路的应用，在日常生活中，节电节能。
第六章参考文献
[1]李银华.电子线路设计指导.北京：
北京航空航天大学出版社,2005：
59-64.
[2]王景先.电子设计软件应用.北京：
清华大学校内出版社，2003年:
116-125.
[3]刘行景.实用电子电路精选.北京：
化学工业出版社，2004年3月:
87.
[4]刘修文.电子控制电路300例.北京：
机械工业出版社，2005年4月.
[5]梁恩主.Protel99SE电路设计与仿真应用.北京：
清华大学出版社，2000年.
[6]康华光，电子技术基础数字部分，高等教育出版社，2006年.
附录一
图6-1总电路图
附录二
元器件引脚图及真值表
555集成电路的引脚图
图6-2555集成电路的引脚图
表6-2555定时器电路的真值表
阈值输
TH
触发输入TR
复位端
输出端
OUT
放电管DIS
任意值
任意值
0
0
导通
<（2/3）Vcc
<（1/3）Vcc
1
1
截止
>（2/3）Vcc
>（1/3）Vcc
1
0
导通
<（2/3）Vcc
>（1/3）Vcc
1
不变
不变
表6-374LS08真值表
输入
输出
A
B
Y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
升级会员 