声光控路灯控制器设计

2008级电子信息工程

《模拟、数字电路》课程设计报告

2010年11月25日

题目：路灯控制器的设计

目录

一、前言 (1)

二、设计方案及其论证 (2)

2.1 设计思路 (2)

2.2 总体方框图 (2)

2.3 主要电路 (1)

2.4设计原理分析 (1)

2.5各部分电路工作原理及参数选择 (1)

2.5.1声控电路 (1)

2.5.2光控电路 (1)

2.5.3稳压电路 (1)

2.5.4延时、触发电路 (1)

2.5.5开关电路 (1)

2.5.6电源电路 (1)

2.5.7其他电路 (1)

三、整个过程中遇到的困难及解决方案 (1)

四、总结及心得 (1)

五、参考文献 (1)

六、附录 (1)

元件清单 (1)

原理图 (2)

印刷电路图 (3)

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一、前言

声光控节能路灯具有许多实际意义：一是省电，灯泡不会很长时间亮着，所以节电效率很高，达80%左右；二是便利，不需要接触，全自动智能控制；另外，接线简略、安装利便，是公共场所照明的首要选择。

再者，随着科技的发展，公共场所照明控制手段也将慢慢更新，除此刻已有的声光控开关外，另有微波感应开关以及热释远红外感应开关。今朝，微波感应开关的抗干扰性能尚不完善，红外感应开关在性能上较为稳定，但安装复杂，比较娇气，价格也偏高，比较合适在一些管理完善的场所如宾馆、大饭店楼道及居家走廊应用。在普通住宅楼、办公楼道等场所的照明控制考虑到价格、管理及安装便利等因素，按照我国国情，可以估计在相当长一段时期内，声光控路灯将是首选的产品。所以，对这一课题的研究是必要的。

世界的发展离不开能量物质，声光控开关能较好的为解决世界能量物质危机供给一点帮忙。有助于我国实现可连续发展，构建节约型社会。

二、设计方案及其论证

2.1 设计思路

整个电路由电源电路，声控电路，光控电路及延时电路等部分组成。电源由直流稳压电源提供。光控电路对外界光亮程度进行检测，输出与光亮程度相对应的电压信号，从而实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时，通过声控电路使灯泡自动点亮。声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而实现自动控制。延时电路使得声音消失后灯泡延长一段光照时间。必要时可加一个手动开关，以增强电路的实用性。总体方框图如图1所示。

2.2 总体方框图

2.3 主要电路

声光控路灯控制器原理如图2所示：

2.4设计原理分析

电路中集成块74LS00的脚1和脚2、脚13和脚12接成“与”输入用以鉴别输入动态。由555定时器构成的单稳态触发器用于电路延时及低电平触发固态继电器。按逻辑功能只有当脚13和脚12两输入端都呈高电平时，脚11的输出才为低电平，单稳态触发器被触发，555定时器3脚输出高电平激发固态继电器，接通灯路。白天因光敏电阻受光线照射，74LS00的13脚呈低电位，74LS00的11脚输出为低电平，继电器处于关断，灯路关闭。这时，无论外界声音再高灯都不会亮；到夜晚，GR的电阻随环境光线减弱而增大，脚13变为高电平，当人走动的脚步声传到传声器BW时，声波转换成电信号经三极管VT放大，使1、2脚电位由高变低，脚11输出高电平，与其连接的单稳态触发器的2脚也呈现高电平，单稳态触发器不被触发，其3脚输出低电平，固态继电器处于关断状态，灯泡不被点亮。

2.5各部分电路工作原理及参数选择

2.5.1声控电路

该电路结构如右下图所示，主要由驻极体话筒连接电路及放大电路组成。 话筒将声音信号转换为电信号，但话筒传输的电信号及其微弱，输出阻抗极高。因此不能直接接放大电路，我们在这里用R1,C1组成话筒的连接电路，实现阻抗的变换及放大电路的输入变换，使得放大电路是对信号的电压进行放大。当没有声音时，放大电路无输入信号，三极管处于静态工作状态。此时声控电路的输出为高电平，经74LS00的1、2脚反相后3脚输出为低电平，即74LS00的12脚为低电平。

此时即使是夜晚状态，单稳态触发器也不会被触发，继电器任工作于关断状态，灯泡也不会亮。每个声音信号转换来的电压

信号，我们将其看作无数个正弦信号，有正负半周之分。声音信号到来，三极管处于放大状态。当信号处于正半周时，放大后的电压与静态工作状态下的电压相叠加，电路任输出为高电平；当信号处于负半周时，放大后的电压与静态工作下的电压叠加后呈低电平，经74LS00的1、2脚反相后3脚输出高电平。如此时为夜晚状态，74LS00的13脚也为高电平，74LS00的11脚输出为低电平触发单稳态触发器，继电器被导通，灯泡被电亮。

我们选择的驻极体话筒工作电压为5V ，测得话筒工作时的电阻为20K ，电源电压为10V ，故R1选择阻值为20K 的电阻。为达到信号向正弦电压的转换，选择0.1uF 的无极性电容。转换来的电压很微弱，为使电路输出变化明显，我们将三极管的放大倍数设置为9013三极管的最大值144倍。并为得到较大的灵敏度，我们选择的基极电阻及集电极电阻分别为4.8兆、33K

欧姆。

2.5.2光控电路

该电路结构如右图示，由光敏电阻GR,电阻R4、R1以及三极管Q1组成。白天或光照强时，GR 的电阻很小，Q1的基极呈现高电位，Q1导通。光控电路输出为低电平，即与其相连接的74LS00的13脚输入为低电平。此时即使有声音，固态继电器也不会被导通，灯泡不亮。夜晚或光线较暗时，GR 的电阻达到１兆左右，Q1基极电位低，Q1截止。此时，电路的输出为高电平，与其相连接的74LS00的13脚呈高电平。如此时遇到声音触发，74LS00的12脚呈高电平，11脚输出低电平触发单稳态触发器。单稳态触发器输出高电平，固态继电器迅速被激发导通，灯泡被点亮。

我们测得GR 的亮电阻为20K ，暗电阻为1兆。欲使 Q1导通，Q1基极电压需达到0.7V 。通过分压公式，计

算得R4取1.5K 欧姆合适。为保证夜晚时三极管截止时，光控电路的输出为高电平，我们在回路中接上阻值为10K 的上拉电阻R2。

2.5.3稳压电路

该稳压电路部分由一个三端集成稳压器及电容C4构成。电路结构如右下图示。因为74LS00集成块正常工作时需要的

工作电压为5V ，而1脚处的输入电压约为10V ，所以在设计中选择了此稳压管稳压，使3脚输出约5V 的电压供给74LS00集成块，使其正常工作。为得到更加稳定的电压，输出端并联一个滤波电容C4,其值为10uF

。

IN-10V V