声光控制灯感应系统.

石河子大学

电子工程系课程设计专业名称：

课程名称：模拟电子技术

课题名称：声光控制灯感应系统

设计人员：

指导教师：

2014年2月7日

《模拟电子技术课程设计》

一、课题名称：声光控制灯感应系统

二、技术指标：

输入：光强信号、声音信号

输出：开关信号

逻辑：在满足光强（不足）条件下，输入声音信号时，输出“开”信号并延时，自动关断；光强足够时，封锁输出或封锁声音检测电路

要点：光强信号检测要考虑排除脉冲信号干扰，如雷电、爆竹、拍照等闪光，可以通过对光强检测信号的简单滤波达到目的，滤波时间常数为秒级即可

三、要求：

1、拟定测试方案和设计步骤；

2、根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；

3、利用电路制版软件画出原理图、PCB电路板图、装配图；

指导教师：

学生：

电子工程系

2013 年2月7日

课程设计报告书评阅页

课题名称：声光控制灯感应系统

班级：

姓名：

2014 年2月7日指导教师评语：

考核成绩：指导教师签名：

201 年月日

摘要

生活用照明灯大多数都是由普通开关控制，但在现实生活中普通开关控制不仅在晚上使用不方便，而且由于没有及时关闭造成大量能源浪费，尤其是在教室等公共场所长明灯现象更为严重。随着电子技术的快速发展,尤其是数字电子技术的发展,用数字电路技术实现灯的自动点亮、节能节电、延长灯的使用寿命已变得越来越成熟,而且也贴近我们的实际生活。

本文设计的声光控制开关电路是一种利用声音信号和光信号双重控制且具有定时功能的电子开关，它主要有电源电路、声控电路、光控电路、延时电路及开关电路等部分组成，实质上就是一个替代传统手动开关的受声、光双重控制的电子开关。白天或光线较亮时，光控电路通过光敏电阻对外界光照强度进行检测，将外界光强信号转化为电信号，此时开关电路输入端为低电平，开关不导通，无论外界有没有声音信号灯都不亮，从而实现控制灯白天不亮的功能；晚上或光线较暗时，光控电路通过光敏电阻将光照强度信号转化为电信号，外界有声音信号时，声控电路将检测到的声音信号转化为电信号，并与光控电路转化来的电信号经与非门一起送入后续电路，此时开关电路输入端为高电平，开关导通，灯点亮，并延时一段时间后自动熄灭，从而实现控制灯晚上受声音信号控制的功能。而且对于声音信号感应的灵敏度和对光信号感应的灵敏度能够调节，还可以人为设定延时时间。

本系统使用的是分离元器件，电路明了，结构简单，克服了现有声光控制开关成本高、体积大等缺点，同时还大大减少了维修量，不仅节约了资金，更节约了能源，是家庭及公共场所理想的照明开关，特别适用于楼梯、走廊、仓库、厕所等公共场所的照明自动控制。

关键词：自动控制；声控电路；光控电路；放大电路；延时电路

目录

第一章：系统整体设计

1.1. 声光灯感应系统的工作原理 (1)

1.2. 声光控制系统主要电路分析 (2)

第二章：电路设计步骤

2.1.所用元器件介绍 (6)

2.2.电路仿真图及其分析 (7)

第三章：电路调试与检测

3.1.PCB图及3D效果图 (8)

3.2.调试与检测 (9)

第四章：总结与心得体会

参考文献 (9)

第一章 系统整体设计

1.1. 声光感应系统的工作原理

电源部分

受控部分

延时部分

光控部分声控部分

图1 声光双控电路框图

如图1所示，本设计主要由桥式整流电路、降压滤波电路、声音信号输入电路、光信号输入电路、延时控制电路以及外接电路6部分组成。

桥式整流电路将220V 市电变成脉动直流电压，再经过限流，稳压，滤波输出12V 直流电压，为集成块及三极管提供电源。声音信号和光敏电阻感受到的光信号以“与”的关系来控制集成块输出高低电平，构成的延时电路，实现自动延时，然后集成块的输出控制晶闸管的导通和断开，从而控制灯泡的亮与灭。

总体电路原理相关说明

系统采用CD4011为核心控制晶闸管的通断。其工作电路如图8所示。二极管D2-D5组成桥式整流电路将220V 市电变成脉动直流电压，再经过R7限流，D6稳压，C2滤波输出12V 直流电压，为集成块CD4011及三极管Q1提供电源。驻极体话筒MIC 的声音信号和光敏电阻RG 感受到的光信号以“与”的关系来控制CD4011输出高低电平，经过C3和R6构成的延时电路，实现自动延时，然后CD4011的输出控制晶闸管的导通和断开，从而控制灯泡的亮与灭。

总体电路原理图

MIC R1R2R3R4

C1

Q1

UIA UIB

D1

C3

R6

UIC UID

R5

D7D2D3

D4D5

P1

220V

2

1

RG

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1011

12

13

图2 总体电路原理图

此开关在光线强度低于2.5LM时，只有说话声，脚步声，拍手声等声源，本开关就能自动把电灯点亮，人离开约1分钟后自动熄灭，从而达到节电和延长电灯寿命。

1.2. 声光控制系统电路分析

.整流电路:

所谓桥式整流电路，就是用二极管组成的一个整流电桥，整流电路如图3所示，它是由图中的极管D1、D2、D3、D4、组成，其功能是将220V的交流市电转换为直流电压以提供后续声控电路、光控电路延时电路及开关电路等电路所需的工作电压。

整流电路的工作原理：桥式整流电路是最基本的将交流电转换为直流电的电路，整流电路中的二极管作为开关使用，具有单向导电性，根据图3中的桥式二极管整流电路以及图4中的整流波形图可知：当正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到的是正弦波的正半周；当负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到的是正弦波的负半周；在负载电阻上正、负