楼道声光控制照明灯课程设计

数字逻辑系统设计论文——楼道声光控制照明灯院系：专业：班级：姓名：学号：指导教师：2011年6 月26日目录第一章：绪论 (1)1.1：题目 (1)1.2：设计目的 (1)1.3：设计要求 (1)1.4：设计内容 (1)第二章：系统总体方案设计 (2)2.1：方案设计 (2)2.2：电路原理图 (2)2.3：方案认证 (3)2.4：设计所需器件 (5)第三章：硬件电路安装及调试 (7)3.1：了解工具 (7)3.2：安装器件 (7)3.3：调试电路 (7)第四章：总结与展望 (8)4.1：总结 (8)4.2：展望 (8)参考文献 (9)致谢 (10)附录 (1)第一章：绪论1.1：题目楼道声光控制照明灯设计1.2：设计目的1.掌握数字电路设计方法、练习原件焊接技术；2.培养综合应用所学知识来指导实践的能力；3.掌握常用元器件的识别和测试；4.熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法。

1.3：设计要求按既定元件方案设计，实现无光有声时，触发灯亮并延迟5秒，有光时无论是否有声都不亮。

1.4：设计内容1.电路原理图设计，按照要求计算参数，达到理想效果；2.通过电路原理图制作电路板；3.设计论文。

LED声光控灯是及LED灯和声光控电路为一体，安装方便，使用寿命长。

声光控电路是集声学、光学和延时技术为一体组成的自动照明开关，白天或光线较强时，开关电路为自锁状态，LED灯不亮，当光线黑暗时或晚上来临时，开关进入预备工作状态，此时，当来人有脚步声、说话声、拍手声等声源时，开关自动打开，灯亮，延时一段时间后自动熄灭，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。

本次设计的楼道声光控制照明灯具有声控，光控以及延时功能。

控制灵敏的声控电路，可方便及时地打开和关闭声控照明装置，并有防误触发而具有的自动延时关闭功能。

光控电子开关，它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度（或人为亮度）的大小所控制的。

该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。

第二章：系统总体方案设计2.1：方案设计利用一块基时电路及少数外围元件可能组成声光双控电灯。

装置省去了能耗大、笨重、极易产生热量的电源变压器具有结构简单、自耗电轻微、性能稳定、灵敏度高、通用性强的特点。

图2-1为声光节电灯电路原理图，驻极体话筒对促发声响有极为敏感的特性，本电路由声电转换元件，及电信号放大部分、NE555施密特触发器整形部分，单稳态延时部分和光控组成部分。

LM358的其中一个运放接为比较器，由光敏电阻所在支路和基准电压进行比较，给出高低电平接到NE555的复位端。

当有光时，光敏电阻的阻值下降，比较器输出低电平，NE555复位，故此电路在有光时LED不亮，为光控电路。

另一运放将声信号转成的电信号放大，通过施密特触发器整形为方波，此支路为声控电路。

将整形后的波形给单稳态触发器74LS122，通过外围电路的参数选取确定触发时间。

2.2：电路原理图图2-1Q ↑d R 1A 2A 1B 2B Q ⨯H L⨯⨯H H H H H H ↑⨯⨯⨯⨯L H H H ⨯⨯L H L H LH⨯⨯⨯⨯⨯⨯L L L ⨯H ↑L ⨯H ↑L ⨯H ↑L ⨯H ↑H H H HH H H H H HH L ⨯↓↓↓↓H ⨯L2.3：方案认证计主要由声控电路，光控电路，放大电路，整形电路，延时电路几部分组成。

其中，声控电路与光控电路分别由LM358内部两个放大器组成。

声控部分其实是一个负反馈放大器，主要是将驻极体话筒接收到的信号进行放大，输出到整流电路中。

光控部分是一个由光敏电阻与另外几个电阻组成的电压比较器，由于NE555中4脚的特性（低电平有效，输出为低电平）。

当有光时，光敏电阻器阻值很小，故电流经反向端输出低电平，有无信号经过时，LED 灯都不亮。

且NE555复位；当无光或光线暗时，光敏电阻阻值很大，电流经同向端输出高电平，当有信号经过时，LED 灯亮。

NE555输出高电平。

最后经过74LS122进行延迟，即可得到与设计内容相一致的电路。

本方案经老师与同学的讨论，以及实际电路连接，证明方案正确。

74122是一个TTL 可再触发单稳态多谐振荡器集成电路，它的引脚排布如下：（74LS122引脚图） （74LS122功能表）555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电平兼容。

555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

NE555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。

NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。

NE555内部结构、引脚排列及功能表如下列图所示：（ NE555内部结构及引脚排列）（NE555功能表）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的使用运算放大器的场合。

LM358是2输入-二运算放大器集成电路，其内部电路及管脚排布如下：（NE555内部结构及引脚排列）2.4：设计所需器件74LS122单稳态发生器，运放LM358，NE555，光敏电阻，驻极体话筒，LED灯，电阻，电容。

74LS122单稳态发生器：当clk=0时，单稳态发生器清零，Q=0。

逻辑符号中的RI、CX、RX/CX是外接定时元件的接入端，逻辑符号外部引线上有符号’，表示这个引线上的信号是模拟信号。

CX、RX/CX之间可以外接定时电容器Cext。

RI内部有一个定时电阻，可以使用这个定时电阻，也可以不使用这个电阻，这时需要在RX/CX与VCC之间外加定时电阻。

由于外加定时电阻比内部的定时电阻更准确一些，所以可以获得比较准确的定时精度。

122的输出脉冲宽度tWQ可由三种方法控制。

一是通过选择外定时元件CEXT和RT值来确定脉冲宽度，由于122有内定时电阻Rint，故必要时可只接Cext。

二是通过正触发输入端B或负触发输入端A的重触发延长tWQ，三是通过清除端clk的清楚使tWQ缩小。

（74LS122器件图）LM358：里面包含两个高增益、独立的内部频率补偿双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源的工作方式，它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用。

（LM358器件图）NE555：通过改变THR和TRIG端的电压值，来影响输出端和放电端的状态，同时它还具有储存信号功能。

NE555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器及无稳态多谐振荡器。

（NE555器件图）光敏电阻：又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。

光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光的转换。

（光敏电阻器件图）第三章：硬件电路安装及调试3.1：了解工具了解电路板和各种元器件的原理，选出电路板上的一条线路作为正电源，一条作为接地线，用导线和焊锡把断开的地方连通上，熟悉其他工具的使用。

3.2：安装器件根据电路图，在电路板上选好位置，LM358、NE555、74LS122单稳态发生器的引脚方向相同。

插入时各集成电路之间要留出空位，便于插入其他元器件，先用电烙铁依次把三个器件焊在电路板上，在集成块中带〇标记的左下角是第一个引脚，依次往下数。

选择相应阻值的电阻，插到电路板相应的位置上，并且焊接牢固。

3.3：调试电路电路连接要美观，接好后，先不要接电源，用数字万用表检查每条线路断通情况，经检查无误后接入电源，打开电源，观察LED灯，如果长时间亮起不灭关闭电源，调试电路，直到LED灯亮5秒后熄灭，在光敏电阻未被遮挡下拍手，LED灯不亮，遮挡光敏电阻后拍手，LED灯亮，且持续5秒，当连续拍手时，LED灯持续亮，电路连接正确，达到设计目的，本次试验成功。

电路板实物图（正面）电路板实物图（反面）第四章：总结与展望4.1：总结通过本次课程设计，我们掌握了楼道声光控制照明灯的制作方法。

通过设计电路，把光敏电阻挡住，通过拍手发出声音，LED灯亮，并且持续5秒，当光敏电阻未被遮挡时，拍手时LED灯不亮，达到设计效果，在设计过程中，通过设计、分析到最后成功制作出电路板，使我们对电路设计产生了更大的兴趣。

4.2：展望我们制作的这种照明灯虽然制作简单但是用途广阔。

在学校、小区、以及许多其他的公共场所都有应用。

声光控制照明灯的使用杜绝了原来在公共场所十分普遍的长明灯现象，也解决了由于频繁开关或者人为因素所产生的墙壁开关大面积损坏问题，为国家节省了大量的资金，避免了无谓的浪费。

可以说声光控制照明灯是一项伟大的发明，虽然现在它已经被普及了，但它给予我们的便利我们不应忘记。

同时，我们也应记住声光控制照明灯给我们得提示，发明创新并不论大小，只要对社会有益，对人类有益，即使它的原理再肤浅，设计再简单，它也同样是好发明。

正如欧洲人把抽水马桶称为这个世界最伟大的发明一样。

而作为新世纪主人的我们则更要改变思路，不要被现今正肆意肆虐的浮躁之风所影响。

须知，千里之行始于足下，九层之台始于垒土。

我们的权利使我们可以接收到这个国家的高等教育。

而我们的义务则督促我们精益求精。

作为一个有良知的人，在社会给予我们如此之多的期望与便利时我们理应投我以桃，报之以李。

最后，衷心希望像声光控制照明灯这种虽然小巧却便利，虽然简单但用途广的发明，可以如雨后春笋般涌现而出。

参考文献：《数字电子技术基础》作者：阎石等编著出版社：高等教育出版社出版时间： 2006-5 《电子实用电路集锦》作者：孙余凯等编著出版社：电子工业出版社出版时间： 2008-9 《灯光控制经典实用电路》作者：张庆双等编著出版社：机械工业出版社出版时间： 2007-6 《集成电路电子制作精制精讲》作者：阳鸿钧等编著出版社：中国电力出版社出版时间： 2008-1 《555时基集成电路原理与应用》作者：陈有卿等编著出版社：机械工业出版社出版时间： 2006-5致谢：在这次课设中，我首先要感谢学校给我们提供的机会，其次要感谢老师们在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次课设的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题让我能把设计做的更加完善。