ne555声光控延时开关

北京邮电大学

电子电路综合设计实验报告

题目: 简易声光控照明系统的设计与实现院系：电子工程学院

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本文主要介绍了如何利用NE555，和可控硅制作简易声光控照明系统，以及该系统的电路组成、工作原理及相关元器件的选择与检测方法，通过对这些问题的详细分析，探讨了电路设计所需的注意事项及电路调试方法。同时其核心部分（声光控电子开关）也可为控制其他复杂电路提供一定的参考价值。

关键词：声光控延时开关NE555 可控硅电路原理元器件

一．实验目的

1）了解一种声光控照明系统的工作原理，在实践中加深对元器件选择及检测方法的理解。

2）掌握一种简易声光控照明系统的设计方法。

3）提高独立设计电路和验证实验的能力。

二．实验任务要求

设计实现一个简易自动照明控制系统，设计指标要求如下：

1）当环境明亮情况下，照明系统自动关闭。

2）当环境昏暗情况下，可以通过声音自动触发照明系统。

3）最小照明时间要求不低于10s。

4）12V交流电源的设计。

三．实验设计

1、设计主体思想：

该系统主要由声光控延时开关和照明电路两部分组成，通过声光控电子开关控制照明系统的导通与截止，实现对照明的控制，以及利用NE555来实现照明系统的照明时间的控制。

2、工作原理：

声光控延时电路：整个电路由四部分组成，分别为，整流稳压电路，话筒声控电路，光敏控制电路和NE555定时触发电路。

2.1 整流稳压电路:AC1、AC2之间接12V 交流电, 经过D1～D4桥式整流得到12V 左

右的直流。通过D7，R1、C1稳压管DW进行降压滤波, 为后面的低压直流电路提供

VCC( +9.1V) 电压。

2.2 话筒声控电路：话筒MK 把声音信号采集后经过Q1、Q2两级共射放大, 后经C4输

出, 其中负跳变脉冲通过二极管D5送555 定时器的触发输入端( 2 引脚TRIG) , 使该脚电位拉低。

2.3 光敏控制电路：光敏电阻RL 把光信号采集后转换为电信号, 通过改变R9两端的电

压来控制555定时器触发输入端电位。光线强时, 光敏电阻值较小, R9 两端电压为6～9V, 光线暗时, 光敏电阻值较大, R9两端电压降至4～5V。

可见, 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。

2.4 NE555定时触发电路：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。

3、几个关键技术

3.1 Q1、Q2 工作状态为了防止光照失控, 三极管Q1和Q2的工作状态要满足一定

的要求。由于Q1是初级放大, 因此尽量使其工作在放大状态。而Q2要工作在近饱和状态(VCE≈2V) , 声音信号放大后的负脉冲信号使555 定时器的触发输入端电位最大下拉2V, 从而可以避免声音信号在光线强的环境下产生误控。下面用图解法说明这个问题。其中图3- 1 表示Q2 的工作状态, 图3- 2 和3- 3 分别表示声音信号在光强和光弱下对555 定时器触发输。

图3—1

图3—2 图3—3

3.2 保证声控效果的关键技术：由于Q2工作在近饱和状态, 因此当声音信号到来时, 经C4输出的正脉冲可使D5 阴极电位上升( 测量值为14V 左右) 。显见, D5两端所加的反向电压值在光线弱的环境下最高可达10V 左右。这样会带来两个问题: 一是D5 易被击穿; 二是声音信号放大后无法顺利通过D5控制定时器的触发输入端。经测试,接入D6之后, 即可解决这两个问题。

3.3 提高灵敏度和可靠性的关键技术：电阻R 的大小对提高灵敏度和可靠性起决定性作用。为了提高灵敏度, 该电容容量不宜过大, 否则由于电阻阻值较大，在无光状态状态是两端电压较大，即使此时有声音脉冲输入，也无法将电压拉低至能触发NE555输出高电平的条件；该电阻阻值也不宜过小，否则，一旦进入无光状态，小灯泡将直接亮起，话筒声控电路将失去作用。因此，我们在此串联了一个阻值为Ω，并选取R 为Ω。R2的大小是调节声控灵敏度的关键，太小则过于灵敏，太大则效果会不明显，因此我们在这选择其为Ω。

3.4 NE555相关介绍

四．功能说明

连接好的电路，图如下：

当外部环境有光时，照明系统不开启，如下图：

不开启，如下图：

开启，经过一段时间后自动关闭，经测试照明时间约为12秒。如下图：

经过一段时间都灯自动熄灭：

五．元器件的选择与检测

(1)重要元器件的选择：

（a）可控硅：这里使用MCR22-8单向可控硅，它有阴极(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(R×1 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R ×1 挡，红笔接K 极，黑笔同时

接通G、A 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∞位置，则表明可控硅良好。

（b）三极管：电子制作中常用的三极管有90××系列，这里使用9013 或9014 (NPN ) 。注意: 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。

（c）其他元器件的参数：

电阻器：R1:390ΩR2:51kΩ；R3:820kΩ；R4：22kΩ；R5：10kΩ；R6:110k

Ω ;R7:47KΩ； R8:100kΩ；R9:1.8M。

电解电容：C1:47uF；C2：220uf；C3/C4：10Uf;

瓷片电容：C3/C4：10Uf; C5:0.022uF；

二极管D1～D4:1N 4007；D5,D6:1N 4148；

稳压管: WD-9V；

三极管：9013(或9014)NPN三极管2个；光敏电阻：5539；