北邮模电综合实验报告.docx
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北邮模电综合实验报告
电子电路综合实验设计
简易声光控照明系统的设计与实现
学院：
电子工程学院
班级：
2011211202
学号：
2011210876
姓名：
孙月鹏
班内序号：
05
简易声光控照明系统的设计与实现
一、摘要
声光控照明系统由整流稳压电路，可控硅开关MCR话筒放大电路，光敏控制电路，音频放大电路，检波电路，延迟电路七部分组成，是一种利用声、光双重控制的的无触点开关照明电路。
它的主要功能是把声信号转化为电信号，经过两级放大电路，在光控电路的控制下，由可控硅开关实现灯的亮灭，并且利用延时器实现一定的延时时间。
是一种又节能又方便的自动开关电路，在生活中有广泛的应用。
关键字：
声光控制自动照明延时电路
二、设计任务要求
1、基本要求
a）当环境明亮情况下，照明系统自动关闭；
b）当环境昏暗情况下，可以通过声音自动触发照明系统；
c）最小照明时间要求不低于10s;
d）用PROTEK件绘制电路的印刷电路板图（PCB）。
2、提咼要求
a）最小照明时间可调节，调节范围为：
5~60s;
b）照明亮度根据环境亮度可以调节，分为3个等级：
暗、普通、高亮＜
3、探究要求
采用非本资料提供的原理及方法，另外设计一种简易自动照明控
制系统。
三、设计思路及总体结构框图
2总体结构框图
首先由整流稳压电路输出12V电压，灯泡在可控硅的控制下实现亮灭。
在光照的情况下，可控硅只能达到低电压，灯泡不亮。
在光暗的情况下，当MIC得到外界的一个声音信号，经由两级放大电路发大，是可控硅通过控制电路得到一个高电压，灯泡导通。
并且由于延迟电
路的作用，灯泡会在一段时间后自动熄灭
声控电路
两级放大电路
ir
可控硅开关
延时电路
四、电路的设计过程
1、电路图
2、电路分块分析
（1）整流稳压电路：
由桥式整流电路（由D1〜D4组成），二极管稳压电路D5,加上稳压管DW12V和滤波电容C1构成。
目的是将家庭中常见的220V交流电压转换成稳定的12V直流电压。
（2）可控硅开关MCR:
起开关作用，由这个开关去控制整流电路的工作与否，从而控制灯的亮和灭。
它的栅极受控制电路的控制：
当栅极得到一个高电压时，则可控硅导通，灯亮；高电压消失，则可控硅断开，灯灭。
（3）话筒放大电路：
为实现声控功能，要设制话筒放大电路。
由R2,MIC组成话筒拾音电路，话筒上端得到音频信号，通过C2藕合到BG1组成的放大电路，C3是输出耦合电容。
改变电路中R2阻值大小和C2容值大小，可调节声控的灵敏度；
（4）光敏控制电路：
由光敏电阻GM来实现，音频输出电压通过C3,R5耦合送到音频放大电路，光敏电阻接地。
GM有光照时，电阻非常小，音频信号被GM短路，无法往后传输，白天灯不亮；晚上无光照
时GM电阻很大，达到兆级以上，相当于开路，音频信号不受影响，
灯受声音控制。
（5）音频放大电路：
由两个三极管来组成放大电路，即由一支NPN三极管BG2和一支PNP三极管BG3互补，实现放大。
（6）检波电路：
音频信号是交流信号，不能用交流信号控制可控硅，需转换为直流信号，才能控制可控硅，这里采用了1N4148二极管，由于两级音频放大电路输出信号大，足以使D6导通，输出音频信号的正半周对延时电容C4进行充电。
（7）延迟电路：
由R8,C4组成，检波二极管D6取得音频信号正半周时，对C4充电，C4充电后得到的直流电压，就是控制电压。
要放电
必须经过R8和可控硅，放电完的时间就是延迟时间，主要由C4,R8的参数控制。
检波后的音频信号经过延时电路以后，去控制可控硅，若可控硅断开，则整流电路负载断开，灯不亮；若导通，则整流电路负载导通，灯亮。
可见，电路中灯泡要受可控硅的控制，可控硅受话筒取得的音频信号和光敏电阻的控制，从而可以实现声控和光控，而灯亮的时间由延时电路的时间长度决定。
3、电路搭建面包板
五、功能实现及扩展
1基本要求：
（1）当外界有光时，照明系统关闭。
（2）当外界黑暗时（用盒子遮住光敏电阻），但无声时，照明系统关闭。
（3）当外界黑暗时（用盒子遮住光敏电阻），轻拍手掌或者高声说话，照明系统开启，灯亮。
（4）灯亮，25秒后，照明系统关闭。
2提高要求
将控制电阻R8换作电位器后，可实现照明时间的调节。
如需要
照明时间20秒，则电位器R8为200K。
3探索要求利用NE555实现声光自动照明电路
该电路的声控电路、光控电路等与本实验相同，唯一不同的是用到了555定时器。
话筒声控电路和光敏控制电路共同控制555定时器的触发输入端，实现了声光两信号的逻辑“与”，即声光双控功能。
具体而言，在光线强的时候，不论是否有声音，触发输入端的电位总在VCC/3以上，不能触发555定时器；在光线弱的时候，若有声音信号，则使触发输入端的电位拉低至VCC/3以下，从而触发555定时器。
定时器在此电路中用作单稳态触发器。
当触发输入端低于
VCC/3（3V）时,555定时器进入暂稳态，输出高电平8V,触发单向可控硅MCR22-8导通使灯炮点亮。
灯泡点亮后，光敏电阻值减小，R9两端电压升高，使定时器触发输入端电位上升至VCC/3以上。
灯泡点亮时间约为12秒。
六、测试
1、可控硅的选择与测试：
单向可控硅有阴极（K）、阳极（A）和控制极（G）三个极。
可控硅使用时应注意：
1极性的判别：
先任测两个极，若正、反测指针均不动（RX10
档），可能是A,K或G,A极；若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则红笔所接为K极，黑笔接的为G极，剩下即为A极。
2性能的判别：
将旋钮拨至RX10挡，红笔接K极，黑笔同时接通GA极,在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极，指针应指示几十欧至一百欧，此时可控硅已被触发，且触发电压低；然后瞬时断开
A极再接通，指针应退回乂位置，则表明可控硅良好。
2、三极管的选择与测试：
电流放大倍数（B）用万用表可以测量，将量程开关拨到hFE位置，并使两表笔分开，把被测三极管插入测试插座，即可读出管子的放大倍数。
3、其他元器件的选择与测试
包括电阻的阻值、电容的容值、二极管的正负极等等。
七、故障及问题分析
1）灯泡常亮不灭：
一般由于桥式整流二极管或可控硅击穿所致。
2）灯泡一直不亮：
一般由于桥式整流二极管连接不当；R）太大或可
控硅开路所致
3）灯泡周期性亮灭：
R9太小。
4）声音灵敏度降低或无效：
一般由于麦克风或三极管性能变差所致。
5）声音灵敏度升高：
一般由于R电阻过小导致经整流后的波动电压加在MIC两端的细微变化过大，经放大触发可控硅控制级所致。
6）光线灵敏度降低或无效：
一般由于光敏电阻暗阻变小所致。
7）发光延时过长：
一般由于延时电阻阻值过大或者声音信号过大所
致。
8）发光延时过短：
一般由于延时电容容量小或者触发的声音过小所
致。
八、总结和结论
本次试验是综合设计性实验，要求我们将以前学过的知识都综合运用起来，融会贯通，设计出具有一定综合功能的电路。
在选题时，我考虑到声光控照明系统与生活联系较大，做起来比较有成就感，选择了这个实验。
一开始，心里还有些忐忑。
由于这个实验教材中并没有，且被老师归为较困难的一类，做的人并不多。
好在在研究了一段时间后，发现电路结构清晰明了，并不是太困难。
这次实验与以往的实验不同，规模更大，更复杂，对我们的要也很高。
在前期搭电路板的过程中，由于各种原因，几次从头再来。
特别是做完后与实验结果不符，但又找不出原因，很是锻炼人的耐心，同时我的发现问题的能力和动手能力也不断提高。
这次实验，我收获到的不仅仅是可控硅的测试与使用、光敏电阻
的使用等等，而是学会了一种学习方法，一种对待知识的态度，一种面对问题时钻研的精神。
从一开始的什么也不懂，到最后验收时的成竹在胸，仿佛经历了很多。
一连几天泡在实验室里，尽管枯燥，尽管辛苦，但与最后的成绩相比，都显得微不足道。
这让我明白，这就是科研，这就是学习，这也是生活。
我们会遇到各种各样的问题，有些我们不知道答案，只能打破从来。
但只要我们坚持下去，终究会等到成功的那一天！
九、Altium绘制的原理图和电路板
电路原理图
SoAp；tnS9
PCB电路板图
十、所用元器件及测试仪表清单
1、仪器仪表清单
仪器名称
型号
用途
直流稳压电源
HT1712
提供直流信号
万用表
测量电阻、电压
2、元器件清单
名称
型号
数量
用途
变压器
220V~12V
1
将220V交流电压转换为12V交流电压
电阻
110kQ
1
控制麦克灵敏度
1.8MQ
1
构成放大电路
62kQ
2
放大电路直流偏置
100kQ
2
1、控制光敏电阻2、构成控制回路
4.3kQ
1
构成放大电路
电解电容
10uF/25V
1
构成整流稳压电路
1Uf/50V
1
输出耦合电容
100Uf/16V
1
延时电容
瓷片电容
0.022uF
1
控制声控灵敏度
二极管
4007
5
1、构成桥式整流电路2、正向导通
4148
1
检波二极管
稳压管
WD-12V
1
提供稳压
三极管
9013NPN
2
放大电路
9012PNP
1
光敏电阻
5539
1
提供光控
单向可控硅
MCR100-8
1
控制灯的亮火
麦克风
1
提供声控
灯泡
12V5W
1
作为控制灯泡
面包板
1
用于拾载电路，充当电路的载体
导线
若干
用于连接电路
十一、参考文献
1•《电子电路综合设计实验》北邮电路中心
2•《电子电路基础》高等教育出版社刘宝玲
3.北京邮电大学电路实验中心网站
http:
//cclab.see.bupt.cn/index.php
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