简易声光控延时照明电路.docx
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简易声光控延时照明电路
第一章设计目的、技术指标及要求
第一节设计目的
1．熟悉工程实践中电子的设计方法和规范，达到综合应用电子技术的目的。
2．学习文件检索和查找数据手册的能力。
3．学会元器件的选择与使用。
4．学会电路设计软件的使用。
5．学会整理和总结设计文档报告。
第二节技术要求
1．要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应，控制照明灯第一级开关。
2．要求电路能够通过照明灯开关对声强感应，在第一级开关开通的前提下，控制照明灯亮灭。
3．要求电路能够实现照明灯点亮时间t后自动关断，并且时间t可手动调节。
第三节设计报告要求
1.报告要求必须用A4纸打印。
2.报告要求附有指导老师提供的课程设计任务书。
3.报告要求书写摘要。
4.报告要求附有目录，并表明报告各部分的页数。
5.报告要求叙述设计方案及设计原理。
6.报告要求用PROTEL软件画出原理电路图。
7.报告要求列出所有使用的元器件清单。
集成电路要求画出管脚图和列出功能表。
8.报告要求写出总结。
9.报告要求附有参考文献，并且不少于5项。
第二章设计方案、框图及论证
第一节设计要求分析
根据声光控楼梯照明开关在白天不工作,可采用光控电路.白天它不工作,夜晚就工作,使用到的主要元器件是光敏电阻（或光敏二极管）.光敏电阻受光照射越强,阻值就越小,反之,光照越弱,就会呈现高阻状态.因此白天时电路锁定,就是有声音照明灯也不发光.要求在夜晚收到突发声响时,可采用声控电路控制.同时要求有声音照明灯就发光，延迟30S灯自动熄灭,可采用延时控制电路来完成。
第二节设计原理及方案
图2.1原理框图
方案选择由图2.1可知设计要求有声控、光控、延时三个主要功能，并且需要用到触发部分，于是该电路主要有四部分电路构成，声控部分主要是极地传声器接收声音信号，并把声音信号转换成电信号，进过放大后输出到下一级，光控部分主要由光敏电阻感应光强并且能调节控制声控部分的有效与否，延时部分主要由555定时器构成的单稳态触发器来控制，利用单稳态触发器的暂稳态时间达到控制时间的目的，有以上原理设计电路。
工作原理白天由于光控电路的工作状态，声控电路不起作用。
晚上由于光控电路的工作状态的改变，声控电路进入工作状态。
当有行人的走动或其它声响发出后，声控电路将声音信号转换成电信号，推动主控门电路，进而使触发电路受到触发，电路开始工作灯亮。
设计方案采用了555定时电路，组成单稳态触发器。
单稳态触发器输出的脉冲宽度tw为暂稳态维持的时间，也就是电容C的充电时间。
声控电路采用驻极地传声器来完成，触发控制也是主要采用了可控硅。
光控主要采用光敏电阻，由555定时器组成单稳态触发器，延迟时间比较准。
第三章：
单元电路的设计及功能
第一节声控电路
电路工作原理如图3.1所示，驻极地传声器接收到声音信号后把声音信号转换成电信号，通过电容C1，经过D4A处理形成矩形脉冲，并经VT放大，将放大后的电信号输出送到下一级。
C1起到滤波的作用，D4A起到的是脉冲整形的作用。
图3.1声控电路原理图
第二节光控电路
电路工作原理如图3.2所示电桥、VS、C3、R4为集成块提供工作电源。
在白天时，光敏电阻阻值很低，D3输入端为低电平，经过两级脉冲整形后，D4输出端为低电平，光控电路不起作用。
夜晚时，光敏电阻的值很高，D3输入端为高电平，经过两级脉冲整形后，D4输出端为高电平，使二极管导通。
利用此原理光控开关在白天不工作，夜晚进入工作状态等待声音信号。
其中SN74LS04起着脉冲整形作用。
图3.2光控电路原理图
第三节触发电路
电路工作原理如图3.3所示在电路中，当输入端UI为高电平时，经过两级反相整形后，相当于在可控硅的控制端与阴极加了一个正向触发电压，使得可控硅导通，进而控制电桥导通然后使照明灯发光。
反之，当输入端为低电平时，经过两级反相整形后，相当于在可控硅的控制端与阴极加了一个反向触发电压，使得可控硅截止，电流不通，电桥也截止，因此照明灯不发光。
电容C6为去耦电容，其中SN74LS04起着脉冲整形以及反相的作用。
图3.3触发电路原理图
第四节延时电路
电路工作原理如图3.4所示，R和C组成定时元件.没有加触发信号时，UI为高电平。
接通电源后，VCC经R对电容C进行充电，当电容C上的电压UC≥2/3VCC时，输出UO=0。
与此同时电容C通过放电端迅速放完电，Uc=0.内部的的RS触发器的两个输入信号都为高电平1，保持0状态不变。
所以，在稳定状态时，UO=0
当输入电平≤1/3VCC时，触发进入暂稳态，输出为高电平1
单稳态触发器输出的脉冲宽度tw为暂稳态的时间，可用如下公算:
tw≈1.1RC若要求电路延迟30秒,得tw≈1.1RC=30,算出RC=27.可取R=27K
C=1uF.（本图以30s为例），调节R和C的大小可以改变延迟时间。
以达到期望的时间，适合用户的要求并且可以更好的节能。
图3.4延时电路原理图
第四章总电路图及简要说明
图4.1总电路图
在白天时，光敏电阻阻值很低，D1输入端为低电平，D3输出端为低电平，光控电路不起作用,一直处于关闭状态，无论有没有声音信号灯都不会亮.夜晚时，光敏电阻的值很高，D1输入端为高电平，D3输出端为高电平，二极管导通,光控开关打开，等待接收声音信号，若有声音的话,驻极地传声器把声音信号转换成电信号。
经过D1和D2进行脉冲整形,变为高电平1.通过光控电路进入D5和D6,在可控硅的控制端与阴极加了一个正向触发电压，使得可控硅导通照明灯发光给可控硅.同时可控硅处于暂稳态,当声音结束以后,VD5截止输入低电平,单稳态触发器进入暂稳态,开始延迟30秒.之后输出低电平,在可控硅的控制端与阴极加了一个反向触发电平，使得可控硅截止照明灯不发光。
第五章元件清单及管脚图功能表
第一节主要元件清单
元件型号
数量
备注
RJ-1/2W-40～3M
10
R
RX－1W
7
C
SN74LS04
6
六非门反向器
S9013
1
三极管
IN4729
1
硅稳压二极管
MG44
1
光敏电阻
3CT5/600
1
可控硅
IN4148
1
开关二极管
NE555
1
定时器
图5.1主要元件清单
第二节NE555功能及引脚图
一概述：
NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相同的，只是型号不同，而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率的脉冲信号。
二特点：
1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。
其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。
2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑开关配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。
3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。
4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。
图5.2NE555内部电路、引脚图
TH
OUT
放电管T
×
×
0
0
导通
＞
VCC
＞
VCC
1
0
导通
＜
VCC
＞
VCC
1
保持
保持
＜
VCC
＜
VCC
1
1
截止
图5.3555的功能表
三NE555引脚分布说明
如图5.2所示为555定时器内部电路、引脚图，图5.3所示为555定时器的功能表，引脚功能说明如下：
Pin1-地线（或共同接地），通常被连接到电路共同接地。
Pin2-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。
触发信号上缘电压须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC。
Pin3-当时间周期开始时，555的输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。
周期的结束输出回到O伏左右的低电位。
于高电位时的最大输出电流大约200mA。
Pin4-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位，即复位端。
它通常被接到正电源或忽略不用。
Pin5-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。
当定时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。
Pin6-重置锁定并使输出呈低态。
当这个接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作。
Pin7-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。
Pin8（V+）-这是555个计时器IC的正电源电压端。
供应电压的范围是+4.5伏特（最小值）至+16伏特（最大值）。
参数功能特性：
供应电压4.5-16V
输出电流225mA（max）
上升/下降时间100ns
第三节SN74LS04功能及引脚图
如图5.4所示是SN74LS04引脚图。
图5.4SN74LS04引脚图
如图5.5所示是SN74LS04的功能表.
输入
A
0
1
输出
Y
1
0
图5.5SN74LS04的逻辑功能
SN74LS04是6非门（反相器）,它的工作电压5V，他的内部含有6个coms反相器，74LS04的作用就是反相把1变成0,引脚功能:
输入是A，输出是Y，6个相互独立倒相。
供电电压5V，电压范围在4.75~5.25V内可以正常工作。
门数6，每门输入输出均为TTL电平（<0.8V低电平 >2v高电平）,低电平输出电流-0.4mA,高电平输出电流8mA,每路从输入倒相到输出是有一定延时的（9~15ns）。
致谢
回顾起此次电路课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到模拟实践，在一个多星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
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，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。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说555的引脚不懂怎么放置。
通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
通过这次课程设计我学到了很多东西，尤其是做好一件事实在是不容易，特别是在准备不足的情况下，更是难上加难。
幸运地是在课程设计过程中我得到了广大老师和同学的帮助，特别是得到了谢老师的分析与讲解！
她严谨的治学态度和对问题的分析方法以及解决问题方法，使我一生受用！
同时我也学会了怎么在浩瀚如海的大堆资料里搜集自己所需要的东西，怎样与人沟通去完成一件事。
在此,对给过我帮助的所有同学和老师表示忠心的感谢！
参考文献
1.《电子系统设计》，何小艇编，浙江大学出版社，2001年6月
2.《电子电路设计与实践》，姚福安编，山东科学技术出版社，2001年10月
3.《电路与数字逻辑设计实践》,王澄非编，东南大学出版社，1999年10月
4.《电子线路设计指导》，李银华编，北京航空航天大学出版社，2005年6月
5.《电子技术基础》，康华光编，高教出版社，2003
附录
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