《声光控路灯》word版.doc

河北联合大学数电课程设计路灯控制器设计任务书1设计目的与要求 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。 2设计内容 （1）画出电路原理图；（2）元器件及参数选择； （3）电路仿真； （4）SCH文件生成与打印输出。 3编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。 设计思路电路由声控电路，光控电路，延时电路，开关电路和电源等电路组成。电源电路由220V的交流电压，经过整流桥整流，再由电阻分压，最后经过稳压二极管稳压。声控电路由驻极体话筒和三极管等组成的电路，实现声音号转变为电信号，从而实现自动控制。光控电路由光敏电阻实现光信号到电信号的转换，在有光和无光的情况下，实现电路的高低电平的转换。延时电路是由555接成单稳态电路，当无光和有声的情况下会实现555定时器接成单稳态电路的触发，使输出得到高电平。当高电平到达开关电路时（开关由单向可控硅组成）会实现电路的导通。进而点亮灯泡实现电路的功能。电路的方框图如下：图1 声光控路灯控制器原理组成方框图电路原理图图2 声光控路灯控制器电路图各部分电路工作原理及参数选择1.光控电路光控电路结构如下图示，该部分电路由光敏电阻R4，晶体三极管Q2，以及电阻R5和R6组成。当光敏电阻上接受到光信号时R4的阻值变小，晶体三极管Q2导通，得到2管脚为低电平。可知74LS00与非门的输出为高电平，此时不论6管脚的电平如何都不会触发555定时器的工作。即使有声音信号的情况下，灯泡也不会亮。当晚上时R4的呈高阻态，Q2截止2管脚为高电平，此时如果有声音信号就会使6管脚为高电平，则与非门的输出为低电平，触发555定时器工作进而点亮灯泡。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R6。图 3 光控电路原理图2.声控电路声控电路如下图所示，该电路由驻极体话筒、电容和电阻等放大电路组成。驻极体话筒能够将微弱的声音信号转换为阻抗极高的电信号，正是因为该电信号的阻抗很高，因此我们不能直接接放大电路。所以这里用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，然后经过晶体三极管进行信号放大。当外界没有声音信号时，放大电路无输入信号，三极管不工作，可知集电极和发射极之间的电阻很高，则得到集电极为高电位，555定时器不被触发。当有声音信号时，则可得到集电极为高电平，此时555定时器被触发，开关导通，灯泡被电亮。话筒的工作电压为5V，且话筒工作时的电阻为20K，电源电压为10V，R1阻值为20K的电阻。电容为0.1uF的无极性电容。为了是输出电路的电平变化显著。我们将三极管的放大倍数设置为9013三极管的最大值144倍。并且为得到较大的灵敏度，我们选择的基极电阻为3M欧姆。图3 声控电路原理图3.延时电路延时电路下图（6）所示，该延时电路是由555定时器组成的单稳态触发器，它具有一个稳态和一个暂稳态。单稳态电路结构如下图（5）所示，该延时、触发电路当没有触发信号时，Vi（2脚）处于高电平（ViVCC/3）,如果接通电源后Q=0， V0(3脚)=0，T导通，电容通过放电三级管T放电，使Vc=0,V0保持低电平不变。如果接通电源后Q=1，放电三极管T就会截止，电源通过电阻R向电容C充电，当Vc上升到2VCC/3时，由于Vc1=0,Vc2=1时，锁存器置0，V0为低电平。此时放电三极管T导通，电容C放电，V0保持低电平不变。因此，电路通电后在没有触发信号时，电路只有一种稳定状态V0=0.若触发输入端施加触发信号（ViVCC/3）,电路的输出状态由低电平跳变为高电平，电路进入暂稳态，放电三极管T截止。此后电容C充电，当C充电至Vc=2VCC/3时，电路的输出电压V0由高电平翻转为低电平，同时T导通，于是电容C放电，电路返回到稳定状态。为了达到较长的延时时间，取R7为10M，C2为10UF，已达到11秒的延时时间。图5 单稳态触发电路图6延时电路4.开关和电源电路如下图（7）所示，220V交流电经过整流桥整流，200k的电阻和10k的电阻串联在它们两端，利用两个电阻的分压，我们取10k两端的电压为控制电路提供电源，同时我们在电阻两端并联了一个稳压管，保持电阻上可以分到稳定的电压。其中可控硅与灯泡串联，并联在电阻的两端，当高电平到来时即可触发可控硅的导通。当触发信号消失后，由整流桥得到得电压是脉动的直流电压。当电压过零时单向可控硅自动截止，如无后续的门极触发信号则在3端和2端即使加上正电压可控硅也无法导通，即灯泡不发光。以此来达到控制的作用。图7电源与控制电路4 设计体会纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行。经过这次的课程设计我是深刻的明白了这句话的道理。以前在课堂上，听老师讲课总是觉得自己懂了，然而真正的学到东西，是要会把我们的所学运用到实际的生活中，这才叫学有所用。在这次的课程设计中我们用到了555定时器，桥式整流电路，稳压电源等诸多的数模电的知识。而在起初的设计中我们把书本上的电路生搬硬套的拿到设计中来时，出现了很多的问题。比如说各部分电路的电压和电流，并不能实现很好的链接，在反复的摸索和改进后我们完善了电路。但我想说的是正是在这不断的探索和改进中，我对课本的知识有了更加深刻地了解，学会了灵活的运用自己所学的各部分电路知识，如何的将自己所学的知识运用到实际的生活中去。然而一周的课程设计使我明白的并不止以上这些，在这次的课设中我们遇到了很多的难题，但是这些难题在小组的三个人合作和商讨下都得到了解决。小组中我们三个人都是分工合作的，每个人各自负责自己的项目，已达到资源的最大化利用。可以想象如果没有小组的合作，单凭一人之力是很难在这么短的时间内完成这份课程设计的。所以这次的课设使我明白了一个团体的重要性，正是因为这份合作的意识，才使我们