延时电路设计

摘要

路灯控制器主要由声控电路、光控电路、延时电路组成。白天的时候，在光控电路（无论有无声音）作用下，电路的开关元件处于断开状态，LED灯不亮。晚上没有声音的时候，在声控电路作用下，电路的开关元件处于断开状态，LED 仍旧不亮；当有声响的时候，电路的开关元件闭合，灯LED形成通路，LED亮，由于延时电路的存在，LED持续亮一段时间后熄灭，持续亮的时间长短由RC积分电路控制。

关键词：声控电路；光控电路；RC积分电路。

延时电路控制系统

1.引言

科技的进步，人们的生活质量越来越好，体力劳作越来越少……这都是自动化给人们的解放，相信在不久的将来，大量的自动化技术会越来越多地出现在我们的生活中，出现在我们的身边。灯具是我们日常生活中必不可少的照明工具，二十一世纪的今天，节能是一种美德，是一种潮流，我们在运用灯具时，做为使用者，既想节能，又不想给自己带来频繁操作的麻烦。路灯控制器能满足使用者的要求，它在白天的时候（或者说是光线亮的时候）灯具不会亮；在晚上，当没有声音的时候，灯具也是不会亮的，当有声音的时候，灯具便会亮，延迟一段时间后，灯具自动熄灭，使人们避免了开关灯具的动作。路灯控制器，可以广泛地应用在走廊、卫生间、楼道、及道路两旁的路灯上等处，这样既方便了自身，又节约了电能。

1.1设计目的

设计一个路灯控制电路，准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：

（1）具有光控功能，白天光线较亮、即使有声音时路灯也不亮，光线较暗、有声音时路灯点亮；

（2）具有声控功能，晚上光线较暗、有声音时路灯点亮，声音消失后延时照明一段时间后自动熄灭；

（3）采用高亮度LED作为照明光源。

1.2 设计要求

用光控电路和声控电路两个控制电路，以及一个运放器来实现发光二极管的延时功能。要求：

A、在白天，不管有没有声音，发光二极管始终不发光。

B、在晚上，只要有声响，发光二极管就发光，且延时一段时间后自动熄灭。

C、时间要求1~60s可调。

1.3设计内容

1．搭建电源整体电路：

2. 设计声控、光控电路

3. 设计延时电路

2．方案论证

2.1设计方案一

采用含555定时器、光敏三极管、双向可控硅的声光控电路简要分析其优点：此声、光同时控制的新式照明灯用光敏三极管的输出端控制555的触发控制端，用音频放大电路控制555的复位端。555定时器接成单稳态触发器，控制双向可控硅，简单易制、成本低、节电又方便。但是在该电路在声强>50dB时，对照明灯的有效控制率高于94％，过于敏感。很小的声音也会促使灯发光，会造成能源的浪费。

2.2设计方案二

LED灯与可做为开关的元件串联，声控电路和光控电路来控制开关的闭合和断开。当既满足声控电路的条件，又满足光控电路的条件时，开关元件闭合，形成导电回路，灯LED亮，延时电路会在没有下一个触发信号到来时使灯LED持续亮一段时间，持续时间的长短由电容C的充放电时间常数决定。当只满足光控电路的条件或者只满足声控电路的条件时，开关元件处于断开状态，LED没有形成回路，故LED不亮。声控信号和光控信号由四个与非门进行处理，处理后的电平对开关元件进行控制。总体设计框图如下：

2.3方案对比选择

考虑到节能，以及电路的构造问题，比起方案一，方案二符合我们的设计要求，所以选择方案二来完成本学期模拟电子基础课

3.单元电路图

3.1电源电路

1. 桥式整流

桥式整流是电流电路重要的组成部分，它为整个电路提供电能，使电路能正常工作。220V的市电，经桥式整流后的电压理论傎为0.9*220=198V，实测傎为170V左右。它的作用是把交流电，变换成单向脉动直流电。

2. 滤波电路

电容C1为滤波电容，它的作用是把整流后的脉动直流电，变换为较为平滑的直流电。R1和R2起到分压的作用。电路图如下：

图3.1 电源电路图

3.2声控电路

声控电路中，主要的元器件有三极管VT和声敏电阻。静态时，VT处于导通状态，out为低电平；当有声音信号时，三极管处于截止状态，out为高电平。电路图如下：

图3.2 声控电路图

3.3光控电路

光照强时，光敏电阻R9的阻值变小，74ls00第二管脚相应就为低电平；当光照弱时，R9阻值变大，74ls00第二管脚相应为高电平。电路图如下：

图3.3 光控电路

3.4延时电路

延时电路由RC 积分电路组成的，利用电容两端电压不能突变的特性来实现的，改变电容C 的值，可以改变延迟时间的长短。

4.整体电路工作原理分析

4.1电路原理方框图

图4.1总体设计框图

4.2电路工作原理

1.电源单元：市交流电经D1—4整流后，经R1、R2分压，在C1两端获得约12V

声控电路 光控电路 信号处理 执行机构

延时电路 电源

电路

的工作电压，供控制电路工作。

2.路灯控制单元：包括光控和声控单元，R9为光敏电阻，白天时在光照的作用下，呈低阻状态，74ls00二脚处于低电平，而由于R5的存在，在静态时VT为导通状态，74ls00一脚为低电平，其第三脚输出为高电平。该电平经与非门反相后74ls00四脚为低电平，使二极管D5因处于反偏状态而截止，使得74ls00十一脚为低电平，三极管TIP4处于截止状态，灯LED0不亮。

5.电路仿真与测试调整

5.1延时路灯控制电路仿真

采用multisim仿真软件进行仿真。将整个电路原理图绘于软件后，进行仿真。仿真图如下：

图5.1 延时电路仿真图

5.2延时路灯控制电路安装与调试

（1）根据电路原理图准备好所需要的元器件；

（2）对单元电路进行试验；