声光控延时照明电路课程设计

目录
摘要 (1)
1 设计方案 (2)
2主要单元电路设计 (3)
2.1感光控制 (3)
2.2检声控制 (4)
2.3电源电路 (5)
2.4延时控制电路 (6)
2.5开关 (6)
2.6简易声光双控延时照明灯电路总原理 (7)
3组成框图 (9)
4 元件清单 (10)
参考文献 (11)
附录 (12)
心得体会 (14)
摘要
该声光双控延时照明灯电路由五部分组成：电源电路、感光电路、检音电路，延时开启电路及开关电路组成。

本电路通过光敏电阻和MK对
外界光照和声音感应，经过电路的进一步处理从而实现对照明灯亮灭的控制。

感光电路主要是由光敏电阻组成，当有光照时电阻阻值变小；夜晚无光时光敏电阻变大。

声控检测功能是通过声音传感器实现的，当传感器接收到声音信号时，在电路产生谐振后产生一个微弱脉冲，从而将声音信号转化为电信号，即可方便及时的打开声控照明装置。

白天有光照时，无论外界有没有声响，照明灯都不会点亮；夜晚无光照，当外界有声响时，照明灯点亮时间t后自动关闭,并且时间t可以手动调节.电路还具有在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯可重新计算通电时间t的功能。

1设计方案
本设计的声控电路时这样实现的：声音传感器对声强的感应，是在第一级开关开通时来控制照明灯的亮灭。

当声音信号通过MK接收后，产生微小的交流信号，在经过三极管放大信号后，流入单向晶闸管的控制极，来实现主回路的导通，从而控制照明灯的点亮。

而光敏电阻对光线强弱的感应，有光照时光敏电阻阻值变小，时光信号变为低电平，当光信号和声音信号同时经过一个与非门，光敏电阻端为低电平，将此门锁住，从而实现控制照明灯第一级开关。

此电路照明灯点亮时间t后可以自动关闭，并且时间t可以手动调节。

主要通过可调电阻与电容的充放电来实现延时控制及延时时间t的手动调节。

在照明灯点亮期间若有新的声源出现，本电路可以重新计算通电时间t。

当照明灯点亮期间，如有新的触发信号，电容快速放电后，又继续充电，从而使照明灯重新实现通电时间t。

2主要单元电路设计
2.1 感光控制电路
本课程设计中，感光控制电路的优先级别最高，在电路中位于第一优先级，对实现该电路的声光控的功能举足轻重。

该光控电路主要有R5和光敏电阻R组成。

图2.1 光敏电阻的电气符号
图2.1为光敏电阻。

光敏电阻是一种半导体器件，利用半导体的光电效应。

当有光照时电阻很小，无光照时电阻很大。

可用晶体管组成放大器，做成自动控制电路。

有光照射在R上时，阻值变小，对直流控制电压衰减很大。

夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，R两端的电压高，在光照下电阻变小，光信号和声信号同时经过一个与非门，光敏电阻阻值变小时，将此门锁住，来实现控制照明灯开关。

2.2 检声控制
本设计电路是用驻极体话筒MK和VT、R1，R2、C1组成声音拾取放大电路。

为了获得较高的灵敏度，VT 的β值选用大于100。

话筒MK也选用灵敏度高的。

把声音信号变成直流控制电压。

夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，R两端的电压高。

VD3和VD4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。

当C3充电到一定电平时，信号经与非门VD3、VD4后输出为高电平，使单向单向晶闸管导通，电子开关闭合；C3充满电后只向R6放电，当放电到一定电平时，经与非门VD3、VD4输出为低电平，使
单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。

图2.2 传感器
声控制电路是由声音控制的电源开关，可以利用口哨声或击掌声控制电灯的开与关，不必再安装开关。

将声控开关应用于楼道等公共部位，可实现照明的智能控制，只在夜晚有人走动时才自动开灯，人走后即自动关灯，既满足了照明的需要，又最大限度地节约了电能。

传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。

声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。

这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接受。

声音传感器的作用相当于一个话筒（麦克风）。

它用来接收声波，显示声音的振动图象。

但不能对噪声的强度进行测量。

2.3 电源
由于该电路需要较大的工作电压，普通的电池无法提供使其正常工作的电压电流,所以我们在电源电路的设计上采用220V电压供电。

直接把电路接到220V电压电网上，通过整流电路，滤波电路和降压电路将电网中的交流电转换为+12V的直流电，为电路中的三极管、74LS00集成电路及晶闸管等提供正常工作电压，而电灯直接接在220V交流电路上，当有触发信号使晶闸管导通时，电路构成回路，路灯亮起。

整流电路采用二极管桥式整流电路，滤波电路通过R8,C2并联电路完成，而电阻R1用来实现降压，以提供电路正常工作电压。

图2.3 电源结构图
2.4 延时控制电路
图2.4 延时控制结构图
当D4导通时，电源通过可变电阻R6给C3充电，使其两端电压升高；当D4截止时，电容C3开始对R6放电，使进入VD3的信号一直为高电平，从而使电路起到了延时的作用。

2.5 开关
图2.5 开关器件
此图中R3的作用是防止电路产生间歇震荡，MCR100-6为单向晶闸管，在此晶闸管加正电压时，通过对控制极的高低电平的控制，来控制此晶闸管的导通与截止，从而实现了主电路的开断。

2.6 简易声光双控延时照明灯电路总原理
图2.6 简易声光双控延时照明灯电路原理图
声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启"，若干分钟后延时开关“自动关闭"。

因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。

声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒MK接收并转换成电信号，经C1耦合到VT的基极进行电压放大，放大的信号送到与非门的2脚，R4、R7是VT偏置电阻，C2是电源滤波电容。

为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻R等元件组成光控电路，R5和R组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏
电阻的阻值很大，R两端为高电平，改变R6或C3的值，可改变延时时间。

VD3和VD4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。

当C3充电到一定电平时，信号经与非门VD3、VD4后输出为高电平，使单向单向晶闸管导通，电子开关闭合；C3充满电后只向R6放电，当放电到一定电平时，经与非门VD3、VD4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。

二极管VD1～VD4将交流220v进行桥式整流，变成直流电，又经R1降压，C2滤波后为电路的直流电源，输出约为12V直流，为MK、VT、74LS00等供电。

单向晶闸管MCR100-6和晶体二极管VD1-VD4组成了开关的主回路；数字集成电路74LS00与外围元件组成了自动控制电路。

在接通220V电源，控制电路处于守候状态，门VD1的两个输入端低于其阀值电平，门VD2和VD4均输出低电平，单向晶闸管MCR100-6因无触发信号而阻断，被控电灯不亮。

3系统组成框图
简易声光控延时照明灯电路由电源电路，感光电路，检音电路，延时电路及开关电路五部分组成。

如图3.1为简易声光控延时照明灯电路系统组成框图。

图3.1 简易声光控延时照明灯电路整体框图
电源电路：为电路正常工作提供电源。

感光电路：通过光敏电阻对光线强弱的感应，控制与非门输入电平的高低，实现控制照明灯第一级开关。

检音电路：通过声音传感器对声强的感应，产生交流信号，经过三极管放大后，流入单向晶闸管的控制极，来控制主回路的导通，从而控制照明灯的点亮。

延时电路：通过可调电阻与电容的充放电来实现延时控制及延时时间t的手动调节。

且点亮期间有新的声源出现，照明灯重新通电时间t。

开关电路：通过控制单向晶闸管的控制极，来实现主回路的导通与否。

4 元件清单
表4.1 元件清单
参考文献
[1]. 康华光.电子技术基础（模拟部分）.高等教育出版社，1999年6月第四版.P26—P45；P67—P82；P443—P446.
[2]. 张晓东.电工实用电子制作.国防工业出版社，2005年1月第一版.P25—P28.
[3]. 李银华.电子线路设计指导.北京航空航天大学出版社，2005年6月第一版.P33—P35.
[4]. 陈永甫.电子电路知能化设计实例与应用.电子工业出版社，2002年8月第一版.P33—P35.
[5]. 徐国华.模拟及数字电子技术实验教程.北京航空航天大学出版社，2004年8月第一版.P97—P100.
[6]. 王澄非.电路与数字逻辑设计实践.东南大学出版社，1999年10月第一版.P175—P183.
[7]. 何小艇.电子系统设计.浙江大学出版社，2001年6月.P1—P5；P467—P470.
附录
本电路使用的是数字集成电路74LS00，其内部含有4个独立的与非门VD1～VD4，使电路工作稳定。

本设计电路采用74LS00集成电路来实现信号的传输及转换。

如附录图1为74LS00集成电路内部结构图。

附录图1 74LS00的内部结构
简要说明： 14-----------------------------电源VCC；
7-------------------------------接地GND
电源电压--------------12V；
输入电压--------------12V
集成电路74LS00连接附录图2
附录图2 与非门连接图
如附录图3为74LS00集成电路引脚图。

附录图3 74LS00引脚图
简要说明：
1、2、4、5、9、10、12、13分别是74LS00的输入端，3、6、8、11分别是74LS00的输出端，7、14分别是接地端GND和电源端VCC。

如附录表4为与非门真值表：
附录表4 74LS00真值表
心得体会
通过这次电子技术课程设计，我熟练地掌握了声光双控延时照明电路的工作原理和设计使用方法，进一步地熟悉了74LS00芯片的结构，光敏电阻的工作特性以及晶闸管的基本原理。

本次实验电路原理图的设计，让我对protel有了更深一步的了解，能独立完成电路图的绘制，使我充分了解了各芯片和元器件的功能作用,使我对模拟电子技术和数字电子
技术在实践中的应用有了更深刻的理解。

这次充满趣味的探索也让我初步了解了设计电路的基本程序，使我基本上能够吧死板的课本知识生动有趣的应用到实践中，大大的激发了我对学习电子技术的积极性。

同时，
也让我们学会了怎样更好的相互合作，让我们对团队精神有了更深层次的认识。

在原理图设计过程中，我们与到很多问题。

例如，对元件功能认识不够全面，尤其是晶闸管的具体特性，声控电路和光控电路的组合问题和相关的兼容性问题，用集成元件代替细小元件使电路图最简化问题，。

在老师的悉心帮助和指导下，我们查阅相关资料，小组之间相互讨论，一步一步的逐个的解决困难，最终完成了原理图的设计及相关的细节问题。

通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。