声控灯的设计毕业设计_精品文档.doc

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毕业设计（论文）

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声控照明设计

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摘要

本设计通过声音和光的强弱来控制灯的亮暗变化。

在光线充足时，发出多大的声音声控灯都不亮,在光线不足时，只要声音达到20分贝它就发出了亮光。

这是由于声控灯是先通过光的强弱进行控制，当光的强度达到标准时就通过声音来控制。

其原理是利用了声学,光学和电子学的原理即用声音传感器将声音信号转换成电信号从而推动触发器触发使电路导通工作。

其中用到了光敏电阻，555定时器，二极管，三极管，麦克风等元器件所组成的放大电路，延时电路从而达到了对灯亮灭控制的目的。

关键词：

光敏电阻555定时器二极管三极管麦克风

目录

第一章绪论 2

第二章声光控灯元件的介绍及检测 5

2.1电阻 5

2.1.1电阻器的介绍 5

2.1.2电阻的种类 5

2.1.3电阻的标识 8

2.1.4电阻的检测 8

2.2电容 9

2.2.1电容的介绍 9

2.2.2电容的检测 9

2.3二极管 11

2.3.1二极管介绍 11

2.3.2二极管的分类 11

2.3.3二极管的检测 12

2.4三极管 13

2.4.1三极管的介绍 13

2.4.2三极管的分类 14

2.5（555）定时器 14

2.6硅整流桥 16

2.6.1硅整流桥好坏的测试 16

2.6.2硅整流桥四肢引脚的判定 17

第三章声控灯的原理 18

3.1电路的总体框架 19

3.2电路主要组成 19

3.3电路工作原理 20

第四章结语 22

4.1全文总结 22

4.2结论 22

附录 24

参考文献 25

致谢 26

第一章绪论

当今世界在以电子了信息技术为前提下推动社会跨跃式的进步，科学技术的飞速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。

由此可见科技已成为各国竞争的核心，尤其是电子信息技术更显得尤为重要，在国民生产各部门电子信息技术得到了广泛的应用。

同时随着人们生活现代化水平不断提高，国民经济的快速发展，电力的供需矛盾日益加剧生产更多的电即意味着要消耗更多的煤、石油、天然气、核原料等不可再生资源，还会带来许多相应的环境问题。

为此，我们应该从身边做起，珍惜并节约每一度电。

从而曾经不被人们所重用的如声音，光等如今在电子信息技术方面都得到了广泛的应用，尤其是光能更是人们有待开发的具大的能源宝库。

在第三次科技革命的推动下，光能这一伟大的，自然的以及人类生存所必须的宝贵资源在被人类遗忘了若干年后，今天终于得到了广泛的应用。

太阳能热水器，太阳能电池，太阳能浴场等都成为人们热议的话题，大到天上的人造卫星，小到街道的路灯太阳能的应用无所不在。

而作为智能化电路的设计考虑光能的应用也是理所应当的。

在半导体技术的飞速发展下大促进了光能应用的快速进步，在发电，取暖等方面尤为突出，智能化电路设计引进光技术已不是新奇事了，在光控电路的设计中不同于声控电路复杂的结构，随着半导体光敏元器件的快速发展，光敏元器件的应用在光照的情况下使其电参数发生变化从而使其对电流的阻碍作用减小或增大，进而使电路导通或截止，电信号强弱的改变光控转化为电控电路功能的实现便容易了。

在这样的电路设计中，对电路元器件的要求也极为高尤其是光敏元件是光控电路功能实现的核心，必须保证其各项参数的精确，稳定。

故在选择这类元器件时一定要选择高灵敏度工作稳定可靠的元件，当然电路工作的稳定是否？

功能能否实现？

并不仅仅只和电路元器件有关，外加电源也是不可忽视的，与声控电路一样最好也是给光控电路加上一个稳压电路确保电路能正常工作。

同样如今留给我们的就是怎样合理高效的利用声音资源。

以前人们在设计电路时只求一个“用”字，只要能永久万事大吉了，所以我们常见的电路都是有很多开关如照明电路要让它工作我们必须机械地去控制它，这对于当今社会各种各样的智能化建筑如智能办公楼，智能化公寓等是非常不实用的；在这种情况下声音就派上了用场，声控作为智能化电路的一部分是不可缺少的；然而要实现声控也不是一件容易的事，因为声音是一模拟量且非电信号无法在数字电路中使用，所以我们在设计声控电路时就面临怎样把模拟量转化为数字量，把声音信号转化为电信号的问题。

要解决这个问题我们设计一个专门用来接听声音信号并将声音信号转化为电信号转送到下一级电路。

但是作为声控电路对声音信号的要求既不能太强也不能太弱，太强声控难以实现；而太弱电路结构复杂也难以实现，所以最好是能接收到如人的讲话声，脚踏地板声。

当这类信号转化为电信号时，电信号一般较弱，必须对其进行放大对此可选择功放电路，运放电路，差分电路等，根据电路对信号的要求一般选择运放电路较好，提高信号输出电压。

经过这一步实现了声音信号到电信号的转换。

有了电信号实现声控就容易了，我们可以让产生的电信号去触发触发器使电路导通。

对于这样的电路设计对外加电源的要求必须稳定，不断电，故最好再为其设计一个稳压电路这样才能使电路稳定工作。

而对元件的要求也较高，特别是半导体器件必须保证灵敏度高，各电参数精确稳定，这样电路才能高效地工作。

如今对于这样的电路设计我们以不必为其烦恼，因为有了声音传感器，可以直接将声音信号转换为电信号，大简化了电路结构，使声控电路的设计显得更加容易。

从20世纪中后期数字电路的飞速发展到今天技术已越来越成熟。

自从电子计数器的出现之后各式各样，功能万千的定时/计数器层出不穷。

正是由于电子计数器的出现使得声控电路能更好的实现智能化。

在白天由光控部件控制电路，无论外界有无声音发出电路都不会工作，而到了夜晚光控部件就不在起作用由声控部件控制电路，只要在一定范围内有声音发出且达到一定响度电路就会导通工作，又由延时部件控制其工作时间；由该事例可知声、光、延时三部分是相互联系的没有光控电路智能化实现不完善，没有声控电路也谈不上延时，而没有延时电路也谈不上智能。

该电路的设计较完备，在电能节约方面处理的较好，但该电路也存在一定的缺陷如要使灯常亮则该电路无法实现；要对电路进行维护在白天需要灯亮则该电路也无法实现；为此要对该电路进行升级，所谓升级就是对电路的功能进行进一步完善。

我们可以为其添加一些硬件使在不影响电路正常智能化实现的前提下，电路能受人为所控制以至更好的为人们服务。

第27页

第二章声光控灯元件的介绍及检测

2.1电阻

2.1.1电阻器的介绍

电阻，物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。

电阻小的物质称为电导体，简称导体。

电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。

电阻器，简称电阻，英文名字resistance，通常用“r”表示。

是所有电子电路中使用最多的元件。

电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。

电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。

电阻的基本单位是欧姆，用希腊字母“Ω”表示，表示电阻阻值的常用单位还有千欧（kΩ），兆欧（mΩ）。

2.1.2电阻的种类

电阻的种类有很多，按阻值特性:

固定电阻、可调电阻、特种电阻（敏感电阻）。

光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。

这些制作材料具有在特定波长的光照下，其阻值迅速减小的特性。

这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的负极，从而使光敏电阻起的阻值迅速下降。

光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器。

入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。

光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。

常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。

光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10M欧在强光条件（100LX）下，它的阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。

光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。

设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。

光敏电阻的结构：

通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。

当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。

为了获得高的灵敏度，光敏电阻的电极常采用梳状图案，它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。

光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。

光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。

主要参数与特性：

根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：

紫外光敏电阻器：

对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。

红外光敏电阻器：

主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。

锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和农业生产中。

可见光光敏电阻器：

包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻等。

主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。

主要参数是：

（1）光电流、亮电阻光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。

（2）暗电流、暗电阻。

光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。

外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。

（3）灵敏度。

灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。

（4）光谱响应。

光谱响应又称光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。

若将不同波长下的灵敏度画成曲线，就可以得到光谱响应的曲线。

（5）光照特性。

光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。

从光敏电阻的光照特性曲线可以看出，随着的光照强度的增加，光敏电阻的阻值开始迅速下降。

若进一步增大光照强度，则电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓。

在大多数情况下，该特性为非线性。

（6）伏安特性曲线。

伏安特性曲线用来描述光敏电阻的外加电压与光电流的关系，对于光敏器件来说，其光电流随外加电压的增大而增大。

（7）温度系数。

光敏电阻的光电效应受温度影响较大，部分光敏电阻在低温下的光电灵敏较高，而在高温下的灵敏度则较低。

（8）额定功率。

额定功率是指光敏电阻用于某种线路中所允许消耗的功率，当温度升高时，其消耗的功率就降低。

2.1.3电阻的标识

国际上惯用“色环标注法”。

事实上，“色环电阻”占据着电阻器元件的主流地位。

“色环电阻”顾名思义，就是在电阻器上用不同颜色的环来表示电阻的规格。

有的是用4个色环表示，有的用5个。

两者有所区别：

4环电阻，一般是碳膜电阻，用３个色环来表示阻值，用1个色环表示误差。

５环电阻一般是金属膜电阻，为更好地表示精度，用４个色环表示阻值，另一个色环也是表示误差.色环电阻的规则是最后一圈代表误差，对于四环电阻，前二环代表有效值，第三环代表乘上的次方数。

例如第一环是棕色的，第二环是黑色的，第三环是红色的，第四环是金