简易声光控延时照明灯.docx
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简易声光控延时照明灯
摘要
在学校、机关、厂矿企业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。
同时，为了加强我们对模拟电子技术和数字电子技术的理解合巩固，我花了一个星期的时间进行电子技术课程设计，而我设计的课题是声光控延时照明灯的设计，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白炽灯节能路灯。
在本设计中介绍了声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。
白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。
夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节点。
本电路采用了555电路组成了延时电路，能够准确的延迟30S，同时利用了SN74LS04六非门反相器进行脉冲整形。
主要用到了可控硅、光敏电阻、驻极地传声器等元器件。
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．学习PROTEL软件使用。
4．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可调节。
4．要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新通电时间T。
第三节设计报告要求
1.报告要求必顺用B5纸打印。
2.报告要求附有目录，并表明报告各部分的页数。
3.报告要求附有指导老师提供的课程设计任务书。
4.报告要求书写摘要。
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页。
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1原理框图
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
声控电路
图2声控电路原理图
电路工作原理驻极地传声器把声音信号转换成电信号，经过D4A处理形成矩形脉冲，通过C1，并经VT放大进行输出
光控电路
图3光控电路原理图
电路工作原理：
电桥R3、VS、C1、R1为集成块提供工作电源。
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。
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。
利用此原理光控开关在白天不工作，夜晚工作。
其中SN74LS04起着脉冲整形作用。
触发电路
图4触发电路原理图
电路工作原理：
当输入端为高电平时，相当于在可控硅的控制端与阴极加了一个正向触发电压，使得可控硅导通照明灯发光。
反之，当输入端为低电平时，相当于在可控硅的控制端与阴极加了一个反向触发电压，使得可控硅截止照明灯不发光。
其中SN74LS04起着脉冲整形作用。
延时电路
图5延时电路原理图
R和C为定时元件.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跟据电路延迟30秒,得tw≈1.1RC=30,算出RC=27.可取R=27K
C=1uF.
第四章总电路图及简要说明
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,灯不亮.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,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.
图6总电路图
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-40～2M
10
R
RX－1W
6
C
SN74LS04
1
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
第二节NE555功能及引脚图
图7NE555内部结构图
图8NE55引脚图
②脚：
低电平触发端，当②脚电平小于1/3VCC时，输出端UOT高电平，DIS端关断
⑤脚：
控制电压端，接不同的电压值可以改变②脚和④脚的
值
⑥脚：
高电平触发端，当TH电平大于2/3VCC时输出端UOT低电平，DIS端通
⑦脚：
为放电端，其内的三极管的导通或关断，能为外部RC回路提供放电通路
⑧脚：
电源①脚：
GND地③脚：
OUT：
输出端④脚：
复位端
TH
TR
R
OUT
DIS
X
X
0
0
导通
＞2/3VCC
＞1/3VCC
1
0
导通
＜2/3VCC
＞1/3VCC
1
不变
不变
＜2/3VCC
＜1/3VCC
1
1
截止
555定时器的功能
第三节SN74LS04功能及引脚图
图9SN74LS04引脚图
输入
A
0
1
输出
Y
1
0
SN74LS04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）。
第六章：
收获和体会
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，特别是得到了梁老师的分析与讲解！
他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！
第七章:
参考文献
《电子系统设计》，何小艇编，浙江大学出版社，2001年6月
《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
《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
《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
《电子技术基础》，康华光编，高教出版社，2003
附录简易声光控延时照明灯总电路图
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