声控灯开关设计

模拟电路课程设计报告题目：声控灯开关设计

目录

一、设计目的 (1)

二、设计要求和设计指标 (1)

三、设计内容 (1)

四、功能设计 (2)

4.1 VCC值的确定 (3)

4.2 延时的确定 (3)

4.3 与非门的高低电平的输入确定 (3)

4.4 整流电路设计 (5)

4.5 电容滤波电路 (6)

4.6 晶闸管的工作原理 (7)

五、总原理图 (8)

六、调试 (8)

八、总结 (9)

九、参考文献 (10)

巩固加深对模拟电子技术基础知识的理解，提高综合运用所学知识的能力，培养学

生独立分析问题、解决问题的能力。通过查找资料、选方案、设计电路、仿真或调试、

写报告等环节的训练，熟悉设计过程、步骤。为今后从事电子线路的设计、研制电子产

品打下良好的基础。作为电力电子技术的入门，学习晶闸管的应用。设计模拟和数字电

子混合电路，实现特定功能。学习这一技能，积累这方面的经验。

二、设计要求和设计指标

1、设计办公大楼、写字楼或居民住宅楼内应用的声光控灯开关。

2、在白天照度较高时，即楼道内光线充足时本开关不启动，灯熄灭。

3、夜晚楼道内光线较差时，若楼道内充分安静（无人行动时），灯泡不启动。

4、若在光线较差的楼道内有人发出声响，就启动该装置使灯泡点亮。

5、用protel 绘制电路图，布局合理、排列均匀、图面清晰、便于看图、有利于对

图的理解和阅读。图形符号要标准，图中应加适当的标注。

三、设计内容

根据技术要求，此声控灯开关可由以下几个单元组成：

图3-1 整体框图

感光 检音 延时 反相 反相、放大 整形

控制门 电子开关 灯

图4-1 声光控制电路图

根据图4-1 电路，原理如下：

由四个二极管组成的桥式整流电路将输入电路的220v50hz交流电压变换成脉动直流。该脉动直流电压一路由R3和R1、C3分压并滤波后得到传感及逻辑控制电路所用的电压VCC；另一路接到晶闸管BT169的阳极。

当BT169的控制极（栅极）为高电平且输入的交流信号V

=COS（wt+Φ）处于正半

i

周期时，电流由D2→地→D4→灯流过而将灯点亮。当Vi处于负半周期时，电流由灯→D3→地→D1而将灯点亮。当BT169的控制极为低电平时，晶闸管截止，此时不会产生驱动灯的电流，此时灯是熄灭的。由此可见，灯的亮灭是由晶闸管的控制极电平决定的。因此，关键的问题是如何控制其栅极电平的高低。

有光时灯灭；无光无声时灯灭；无光有声时灯亮。参见图4-1 ，对光敏电阻RW而言，当有光时，R W<2kΩ，此时HD14011的1脚亦即第一个与非门的一个输入端为低电平（地），所以3脚为高电平、4脚为低电平，10脚为高电平，11脚为低电平（后文设上述由左至右四个与非门的输出分别为A,B,C,D），则此时晶闸管截止，灯泡是暗的。相反，如果无光时，R W>2MΩ，此时HD14011的1脚是高电平，此时第一个与非门的输出取决于2脚的状态，而2脚的状态将由噪声传感器来决定，当没有声音时，2脚为低电

平，因此A为高电平，B为低电平，C为高电平，D为低电平，此时晶闸管截止，灯泡为暗。当有声音产生时，在麦克两端产生一个交流信号，经过电容而将2脚置成高电平，此时A为低电平，B为高电平，C为低电平，D为高电平，从而将晶闸管触发导通，灯泡点亮，同时由于B点为高电平，可对电容C2充电，这样，当声音消失之后，由于C2和

放电结束，在此过程中，灯泡将会一直保持在R7的存在，使C点维持在低电平直到C

2

亮的状态直至此过程结束。

4.1 VCC值的确定

可由R3、R1的分压作用将家用电压经整流后所得电压Vo=220ｘ1.414=311V

输入电压的表达式为：Vcc=R1*Vo/(R1+R3) 算得Vcc=5V

4.2 延时的确定

图4-2 延时电路部分

由R7、C2组成延时电路，要求延时为1min，与非门工作高低电平为3.4V,0.3V 延时T计算公式：t=R7C2ln（V t+/V t-）算得R7=1.1MΩ C2=22uf

4.3 与非门的高低电平的输入确定

NPN的参数为：β=50V ce(sat)=0.3V V be=0.7V

如果无光时，R W>2MΩ，与非门有一脚是高电平，此时第一个与非门的输出取决于

R 2R 6

R 8

C 1

R be Vi 另脚的状态，此脚的状态将由噪声传感器来决定。

当没有声音时：

灯不亮，要求第一个与非门的一脚为低电平，即使三极管工作在饱和区满足条件，

且输出的电压为0.3V 。此时A 为高电平，B 为低电平，C 为高电平，D 为低电平，此时

晶闸管截止，灯泡为暗。

由三极管的工作参数得： I bs =（Vcc-Vce ）/R 5β=0.18uA

Ib=（Vcc-Vbe ）/R 2 =1.4uA 在饱和工作区不满足I c =βI b 且I b >I bs

令I b=10I bs

由此可得R 8=510K Ω R 2=47k Ω

当有声音时：

灯亮，要求第一个与非门的一脚为高电平，三极管工

作在

放大区且输出高电平3.4V 。在麦克两端产生一个交流信号，经过

电容而将脚置成高电平，此时A 为低电平，B 为高电平，C 为低电平，D 为高电平，从而将晶闸管触发导通，灯泡点亮。

R=R 2//R 4 算得R=21.4Ω

I=I b +Vce/R 算得I=12.2mA

满足声音传感器的额定电流I=12.2mA ，电压1～12V 。

图4-3 等效图