楼道声控灯课程设计

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第一章绪论

随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的自动发亮、节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要，而且贴近我们的生活。声光控楼道灯已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便。它不需要开关，在白天时不亮，晚上闻声自亮，行人走后几十秒后自动关闭，既方便，又省电。广泛的应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活带来极大的方便。因此得到了广泛的应用。

声光控楼道灯是一种智能灯具，既满足夜晚楼道照明的需要，又能最大限度地节约电能。用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，从而实现了“人来灯亮，人去灯熄”，杜绝了长明灯，使得LED声光控灯低能耗、长寿命。可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。

采用高亮的白色LED发光管，其优点是：⑴、白天自动熄灭.天黑后灯就处于等待状态,一有响动,灯就亮，延时约1~2分钟,灯自动熄灭。⑵、耗电很小。以50支5mm的LED灯测试，耗电约3W，不到40W白炽灯的十分之一.而亮度是很接近的.⑶、寿命极长。以LED灯每天点亮12小时算，可使用20年。⑷、以相同7层楼的不同单元做对比测试得出数据：采用40W白炽灯声光控开关的每月电费是5元，一层楼约0.71元；而采用LED灯的每

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月约0.8元、一层楼不到0.11元.一年仅节省的电费就有50多元，还节省了大量维修费用。⑸、LED灯工作在小电流低电压的状态,所以对控制器的器件要求就要低些,与白炽灯泡控制器相比较其工作寿命就要长得多。⑹、我们建议国家建设部制定新的建筑标准,凡楼道供电均采用24V直流供电,因为使用安全电压,就是有人不小心接触也没事.其次是LED灯直接就可以使用,不用做任何的转换,成本最低效率最高.

节能荧光灯和白炽灯比，胜券在握已无悬念，但楼道照明却限制了荧光灯的使用，因为楼道照明是非持续性的，有人经过才需要光亮，而不断的开关通断会影响荧光灯的使用寿命，所以声光控白炽灯在楼道照明领域得到广泛应用

声控白炽灯价格较低，但其控制电路故障率高，尤其在背景噪声大的使用环境，频繁开关通断会烧坏元器件，故其使用寿命一般都不长。

声光控楼道灯的组成性能，适用范围及工作原理，并介绍出了电路原理及元件参数选择。

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第二章楼道声光控制照明灯设计

2.1设计要求

设计声光控制照明灯。该电路要求如下：

在黑罩模拟，要该电路实现在夜间有声音信号时，照明灯（用LED发光二极管模拟）点亮，无声时延迟5秒后熄；如果声音间隔小于5秒，则LED持续点亮。在白天下常情况下，有声无声时LED均不亮。

2.2电路原理

话筒（Mic）将声音信号转换成电信号，转化为电信号后再由某一部件来接收，再用一个放大器来将这个信号放大，放大后再将其电信号送至一个触发器，来控制LED灯的亮度。在此当中我们还要考虑一下让电路判断一下白天或黑天，也就是用一个光敏电阻来控制话筒的开关，这里要强调一下，也就是在光敏电阻被光挡住的时候，话筒有一个信号都可以驱使LED 灯亮；当光敏电阻没有处于黑罩状态下时，无论多大的话筒信号都不会驱动LED灯亮。跟据以上的要求，选用LM358双路放大电路来完成话筒和光敏电阻的信号放大，并选用相对应的电阻来放大信号；NE555时基电路，用于模拟黑罩状态；74LS122来控制LED灯的亮灭。电路图如下：

图1-1 声光控制电路图

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2.3工作过程

声控电路由电源部分、谐振放大部分、比较器和触发器组成。电源部分用于提供所需直流电压，谐振放大部分用于将声音信号转换成电信号并进行放大，放大倍数为100倍。该部分包括振荡电路，用于排除干扰信号对该灯状态的影响，触发器用于实现状态保持与转换。比较器用于给触发器一个脉冲，当无光时，比较器输出高电平；触发器翻转，给出脉冲，实现声控功能。当有光时，输出低电平，触发器保持。

当有光时，光敏电阻的阻值小于4.7K，则比较器5脚电压小于6脚电压，此时输出低电平使得NE555触发器复位，连接驻极体话筒的谐振放大器不能工作，则触发器就不能给振荡器一个脉冲，74LS122不能工作，LED 灯不亮。

当无光时，光敏电阻的阻值可近似看成无限大，就有比较器的5脚电压大于6脚电压，此时输出高电平，触发器无法实现复位功能，放大器开始工作。当给出一个声音信号时，LM358的3脚接收近0.04V的电压,经谐振放大器将其放大100倍后输出。使得NE555触发器输出由高到低的脉冲，74LS1226脚输出一个低电平使led灯发光。灯亮时间的长短由单稳态多谐振荡器的11脚和13脚所接的电阻电容的乘积的大小来控制。

2.4元件介绍及参数计算

2.4.1双运算放大器LM358

下图为LM358集成块示意图

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下图为LM358的内部接线图。LM358包含两个放大器。4角和8角为公共的接地端和接电端。分别负责声信号放大和光敏电阻的电路放大。

图1-2 LM358

引脚图

LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC 增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。内部示意图如下：

图1-3 LM358内部结构

本次电路共有两次涉及放大器的使用，分别是用来放大电信号（源为电声音信号）和光敏部分需要进行放大。在此次放大当中，必定要涉及一