声光控开关设计报告

电子线路课程设计

题目: 声光控开关

作者姓名：邹孝松

学号： ***********

学院：机械与电子工程学院专业：电子信息工程

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2014年11月14

声光控开关

一、设计要求和意义

本次设计的小组成员有邹孝松、胡景尤、若楠，在思考、设计、焊制、调试阶段，我们一直共同努力。此次我们组需要设计的电路是声光控制路灯电路，在此电路中，我们希望达到的目的是，使电路能根据声音和光线的作用自动发光，并且自动熄灭。在白天强光照射时，电路中灯泡不发光；而晚上无灯光或被遮光，并且有声响时二极管发光，且延续约30秒后熄灭。

此电路图的设计主要是基于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，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，用途非常广泛。

课题分析：它主要由3部分组成：话筒,光敏电阻，555延时。能够通过调节电阻和电容的大小来改变灯亮的时间长短，如果，时间过长就应该减小电阻或电容的值，反之，则增大。光敏电阻和话筒的高度也会使灯的时间受到影响。声光控节电开关，在白天或光线较亮时,555触发器呈关闭状态,灯不亮；夜间或光线较暗时，555触发器呈预备工作状态，当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、拍手声等都能开启节电开关。灯亮后经过30秒左右的延时节电开关自动关闭，灯灭。该开关扩展型适用于楼道、走廊、洗涮间、厕所等公共场合，能节电并延长灯泡使用寿命。给人们的生活带来了很多的方便，受到了广泛的应用。

二、方案设计

设计指标(要求)：

设计一个声光控制开关，用声音和光照同时控制，当光线很暗的时候有声音触发就打开开关，二极管发光，开关延迟时间在30秒左右。当光线较强的时候声控不起作用。

系统框图与方案选择：

图一

方案一

图二

本方案中MIC捕捉到声音信号时,产生出交流信号经过Q1的阻容耦合放大电路放大,然后经过C3的隔直耦合电容给Q2的基极一个偏置电压使Q2导通,Q2导通前555触发器2脚电压等于VCC等于5V当Q2导通后2脚电压低于1/3 VCC使555触发器进入工作状态LED亮当T=RC时555通过7,6脚放电完毕LED自动熄灭. 光控是通过光敏电阻和100K电阻串联分压控制4脚电位来实现当有光时光敏电阻阻值约为20K使4脚电压很小555触发器处于关闭状态LED不会亮,当没光时光敏电阻阻值约为150K 这时4脚处于高电位555处于预备工作状态当声音出发信号到达后LED灯亮并通过555达成延时熄灭.

不采用此方案的原因：

由于方案一中有2个三极管增大了电路的复杂程度，使参数的计算、元件封装和焊接等的难度大大增加所以不采用方案一。

方案二

图三

元器件选择:

驻极体话筒；光敏电阻；晶体管；定时器555；发光二极管；电阻、电容器、二极管若干，三极管。

当MIC获得声音信号后转换成电信号通过放大电路放大。为了获得比较高的灵敏度则放大倍数应该尽量大所以Q1选取S9013。光控电路中光敏电阻的阻值围为20-150K 所以选比较大的分压电阻使在有光时555触发器因4脚为第电平而处于关闭状态，无光时4脚高电平555能够工作。因为延时时间约为30秒，而延时时间由时间常数RC 决定所以取R5=1M，C3=0.01u。

工作原理：

电路有声音信号输入时，MIC将声音信号转换成电信号后经由三极管VT1等元件构成的阻容耦合放大电路放大后送如555构成的单稳态触发器的输入端2脚，使2脚电位低于1/3Vcc从而使触发器进入暂稳态输出高电平LED亮，2脚原来的电位是由电阻串联分压提供的两电阻阻值比约为3：2使2脚电压略大于1/3Vcc触发器不工作，而声音信号经放大后的交流触发信号到来时刚好能使2脚电位低于1/3Vcc。LED 亮后随着电容的充电当Uc>2/3Vcc时，电容开始迅速放电，当放电完成时触发器回到稳定状态LED熄灭。

方案二较比于方案一，第一电路简单，易于制作。第二所需元器件方便得到。如在调试时有损坏可方便更换。

三、硬件电路设计

在设计好方案设计时，我们选择了方案二，其中方案二结构简单，电路简洁，易于制作，且制作成本低。在实际硬件电路设计时，我们考虑了所需元器件能否在实验室找到，布线的时候最大简洁，相关元件放一起，相同功能元件放一块，又保持各个

独立元件的距离，防止元件与元件之间，线路与线路之间的干扰。附上原件清单图：

图四

四、电路的仿真

本实验仿真效果不佳，故没有仿真。

五、电路的制作

图五

焊接：

在焊接时要注意第一不能焊接反了元器件，第二不能出现虚焊。

组装调试：

封装时摆放元器件也是十分重要的，将原件摆放到合适的位置有利于整体版面的美观大方，各个元件之间既不能紧凑在一起，又不能离得太远了，因为在一起会给焊接带来很多麻烦，离得太远又耗费导线，导线应该沿着电路板的边缘铺设，避免交叉。

调试时会出现一下几种问题：

1．无光条件下输入声音信号LED不亮。

这种情况的主要原因是阻容耦合放大电路的放大倍数太小，声控电路部分对声音信号的灵敏度比较低。解决这个问题要仔细计算提高阻容耦合放大电路的放大倍数。2．无光条件下不输入声音信号LED仍然会亮

出现这种情况，是由于R2与R3构成的2脚分压偏置中R3的阻值过小使2脚电压始终小于1/3Vcc触发器一直处于暂稳态无论有无声音信号LED都会亮。所以应适当调整增大R3的阻值。

3．有光输入声音信号LED亮

这是由于与光敏电阻串联的分压电阻R4太小使有光条件下光敏电阻仍能分到较高的电压使555触发器能够工作。解决这个问题要适当增加R4的阻值。