声光双控制延时照明灯课设.docx

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声光双控制延时照明灯课设

课程设计（论文）说明书

题目：

声光双控制延时照明灯

院（系）：

电子工程与自动化学院

专业：

ＸＸＸＸＸＸＸＸ

学生姓名：

ＸＸＸ

学号：

XXXXXXXXXX

指导老师：

ＸＸＸ

2011年1月20日

摘要

    在学校、公寓等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。

另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。

为了加强我们对模拟电子技术合数字电子技术的理解合巩固，我的设计的课题是声光双控制延时照明灯的设计，我设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控照明灯。

白天光照好，不管发出多大声音，声光控路灯控制器都不会使LED灯发光。

夜晚光暗，电路只要检测到有声响，就会自动亮，过10秒后又自动熄灭，节能节电。

关键字：

自动控制；节能；声控电路；光控电路；延时电路

设计任务及要求

任务与要求

1）通过声震动使灯发光，延时10秒左右自动熄灭；

2）利用仿真软件进行仿真；

3）利用PROTEL软件进行布图；

4）完成课程设计报告。

引言…………………………………………………………………

1.设计任务及要求…………………………………………………

2.方案论证和选择…………………………………………………

3.系统框图…………………………………………………………

4.电路的工作原理…………………………………………………

4.1声音采集放大…………………………………………………………

4.2时钟信号产生电路…………………………………………………

4.2.1NE555…………………………………………………………

4.2.2由NE555构成单稳态触发电路……………………………………

4.2.3由74HC00构成光控电路…………………………………………………………

5.电路的调试………………………………………………………

5.1调试仪器…………………………………………………………

5.2调试方法和过程……………………………………………………

5.3调试所遇问题……………………………………………………

6.改进意见…………………………………………………………

7.总结…………………………………………………………

谢辞…………………………………………………………………

参考文献………………………………………………………………

附录…………………………………………………………………

引言

这次课程设计是设计小电压下的工作原理，利用麦克风作为声音传感器获得电压，经三极管放大后经过74HC00最后触发NE555输出驱动发光二极管工作发光，并延时十秒后发光二极管自动熄灭。

在光强强度大时，有声音也不发光，在光强弱时，有稍大点的声音二极管即可自动发光。

1、设计任务及要求

1.采用麦克风作声传感器；

2.选择适当的放大器放大倍数，将传感器的信号放大后，触发发光和延时电路；

3.发光二极管在光强大时有声音不发光，光强弱时，有足够的大的声音即可发光，并延时十秒后自动熄灭。

4.利用仿真软件进行仿真；

5.利用PROTEL软件进行布图；

6.做出电路板及完成报告要求；

2、方案论证和选择

选择延时电路

方案1：

RC电路延时：

由一个电阻和一个电容并联组成的RC延时电路。

但输入电压为高时，电容充电，但输入电压为低时电容放电。

达到延时目的。

方案2：

方案二

555单稳态触发器：

电路个稳定状态和一个暂稳状态。

在触发信号作用下，电路将由稳态翻转到暂稳态，暂稳态是一个不能长久保持的状态，由于电路中RC延时环节的作用，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态

方案选择

由RC并联的电路延时不稳定，延时时间不精确。

而且各次延时时间不尽相同。

输出电压幅度较大。

555单稳态触发器延时时间比较精确。

各次延时时间基本一致。

输出电压稳定。

因此选择555单稳态触发器

3、系统框图

电路总框图

电路采用声光控放大照明电路，对于光强的监测是利用MIC的特性，即当其接收到足够的光强时，在其中会产生一个脉冲波，从而把声音信号变为电信号，通过对声强信号的处理可得一个电平信号，为控制电路准备，延时控制功能通过NE555定时器构成的可重复触发的单稳态电路来实现。

光信号的感应通光敏电阻阻值不同控制与非门的高低电平转换实现，将光控电路的输出作为NE555定时器的复位端输入。

从而可以实现在光线强的情况下，即使有足够的声音信号，明灯电路也不工作，面在光线弱的情况下，可以通过声音信号来控制发光二极管。

在日常生活中的应用，可以节电节能。

4、电路的工作原理

4、1声控放大电路的原理

放大输出

麦克风所转换的电信号很微弱，只有通过由三极管Q1组成的放大器把微弱的信号进行放大后，才能驱动后面电路所以要利用三极管放大电路对微弱信号进行放大。

麦克风在第一级放大三极管的基极上并由电容耦合当麦克风获取到声音信号后，其会转换成电信号，为了获得较高的灵敏度，Q1的β值选用大于100。

话筒MIC也选用灵敏度高的。

当外界有声音时，麦克风产生一个负脉冲，经放大电路放大后输出。

4.2延时电路

电路由NE555集成芯片构成单稳态电路

延时控制电路的核心部分是555集成电路，555集成电路的引脚图和功能图如上图，集成电路共有8个引脚，引脚1接地，引脚8为电源端，引脚5为控制电平端，引脚6为阀什输入端，引脚7为放电端，引脚2为触发电平端，引脚3为输出端，引脚4为清零端。

从功能表中可以看出：

555集成电路通过改变THR和TRIG端的电压值，来影响输出端和放电端的状态，同时它还具有储存信号功能。

需要注意的是控制电平端CV01T，当它接入任意电压时，THR和TRIG端的变化分界点就不再是（1/3）VCC和（2/3）VCC，而是（1/2）VCC01t和VCC01t。

555集成电路构成的可重复触发的单稳态电路处于稳态时，Vthr<（2/3）VCC,Vthr>（1/3）VCC，Q=0，放电管导通。

当Vtring=VCC=0.3V时，电路进入暂稳态，此时Q=1,放电管截止。

同时直流电源通电阻R对电容C进行充电，使得Vthr的什渐渐上升，当Vthr和什大于（2/3）VCC时，电路重新进入稳态，Q=0，放电管导通。

电路暂稳态的持续时间，C的充电时间取决于电阻R数值，其脉冲宽度计算公式为tw=R*C，

信号输入

LED与6管脚间接一电阻，防止LED电压过高烧坏。

通过调节R5可以得到合适的延时信号。

使LED发光。

4.3光控电路

放大信号从U1A输入，光控信号从U1B输出。

R8，和光敏电阻串联分压。

当有光时，光敏电阻较小。

节点5输出电压较低，为低电平，U1B关闭放大信号无法输入。

灯不受麦克风控制。

当无光时，光敏电阻较大。

节点5输出电压较高，为高电平，U1B打开放大信号输入，可控制LED。

光控信号输出

放大信号输入

4.4整体电路

将各部分模块组合起来构成完整的电路。

原理图

PCB图

5硬件调试

5．1调试仪器

数字万用表，5V直流电源，导线若干。

5.2调试方法和过程

根据本设计中的电路原理图进行实物的连接，焊接连接各元件即可。

连接完成后，引出两根根导线，一根导线接+5V电源的正极，另一根导线接地，接好线后，刚开始第一次上电，由于电流不稳定产生冲激使LED亮一次，然后自动灭。

用黑布盖住光敏电阻，接着拍手来触发声控电路，发光二极管发光，然后延迟11秒后发光二极管自动熄灭。

接着用灯照光敏电阻再拍手，无论怎么拍LED都不亮。

这样就与设计的内容基本相符合。

5.3调试所遇问题

延迟时间不对，无光控功能，灯一直亮等问题。

首先检查原理图有没接错，再检查电路板线有没接好，短路，接错的情况。

看电阻，电容参数选择是否合理，不合理接要改一下。

最后调节变阻器，使延迟时间达到合适值。

6.改进意见

1.同样设计中仍然存在误差，这是由于元器件参数的精度不够、实物连接时引入附加阻值、性能不够高以及环境温度等多方面的影响所致。

在实际生活中可以通过多种措施来提高输出音频信号的的稳定度，如可以选择电容的并联使电容的值更精确；同时外界温度也会影响实验的精确性。

2.R8可采用滑动变阻器，以适应不同光强需要光控声控的照明电路。

3R5可采用更大的变阻器，实现输出更长的延时脉冲

4NE555输出端可接继电器，实现对大电压电路的控制。

7.总结

本次的声光控制开关的设计实践将我们学到的知识应用到了实践，深化了对数字电路设计、和模拟电子设计的认识，使我们在设计的实践中获得新知。

学习了二年多的理论知识和实践操作，我不仅仅得到的是课本上的东西，更重要的是我通过自己的独立动手，老师和同学的耐心指导下，让我学会了分析电路、设计电路的步骤等。

在此设计中利用到了三极管的放大、光敏效应，特别是让我温习了555触发器的知识与应用，让我们进一步巩固和掌握前面所学的基础知识，加深对了对模拟电路.数字电路.理解，对元气件的使用更加深刻。

设计一开始不知如何下手，经过到处查阅资料,上网找图，还有老师的帮助。

我自知这次的设计有很多的不足，做得比较辛苦效果也许不是很好，很多东西平时学得也不透彻，我觉得做一次课程设计从每一个细节都在锻炼着我们。

我希望我们都能从中收获良多，能把知识真正变成自己的东西。

谢辞

在这次课设中，我首先要感谢学校给我们提供的机会，其次我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把设计做得更加完善。

最后，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。

同时也感谢学院为我提供良好的做课程设计的环境。

最后再一次感谢所有在设计中帮助过我的老师和同学。

参考文献

康华光，《电子技术基础》数字部分（第四版）.北京：

高等教育出版社出版

童诗白.《模拟电子技术基础》.清华大学电子学教研组编.第三版,北京:

李瀚荪，《电路分析基础》（第四版）高等教育出版社

阎石，《数字电子技术基础》（第五版）高等教育出版社

附录

所需元器件清单

元器件名称

数量

备注

NE555

1

三极管

1

C1

1

100nf

C2

1

100nf

C3

1

47uf

C4

1

100nf

麦克风

1

光敏电阻

1

电阻

8

R1（100K），R2（2M），R3（100k滑动变阻器），R4（10），R5（100k滑阻），R6（100K），R7（100）,R8（10K）