声控照明灯课程设计论文

1、沈阳理工大学装备工程学院课程设计说明书摘要公共场所和居民居住区的公共楼道普遍使用机械手动开关，由于各种原因往往出现 许多电灯长时间明亮的现象，致使灯泡寿命缩短，浪费电能，为国家，单位，个人造成 经济损失。另外，由于频繁开关或其他人为因素，墙壁开关的损坏率极高，既增大了维 修量，浪费资金，又容易造成事故隐患。因此，设计研制一种电路新颖，安全节电，结 构简单，安装方便的声控走廊灯显得相当有必要。随着电子技术的发展，基于电子技术的 LED声控灯早已问世，与传统的普通电灯相 比，具有结构简便，实用可靠，控制灵敏，节约电能等优点，而且贴近我们的实际生活。 它不需要开关，当有人经过时会自动的亮，因此被广泛

2、应用于走廊、楼道，卫生间等公 共场所，给人们的生活、带来极大的方便。声控灯已成为人们日常生活中必不可少的必 需品。该电路由电源电路、控制电路，驱动照明电路等部分组成，设计简单，元件普遍, 电路焊接简易，对培养学生实践能力具有重大帮助，同时研究声控灯以及扩大其在生活 中的应用，也有着非常现实的意义 关键词：声控灯；自动控制；电子技术2目录1绪论12课程设计内容及要求 2.2.1课程设计的目的及意义 2.2.2课程设计任务与要求2.2.3实验器材2.2.4课程设计技术指标 3.3声控照明灯工作原理 4.3.1放大电路概述4.3.2滤波电路概述4.3.3 T触发器概述 .5.4电路设计与调试6.4.

3、1驱动显示电路设计与调试 6.4.2 驱动显示电路参数计算 6.4.3驱动显示电路元器件的选择 6.4.4电路板实物图7.5实验结果分析8.5.1仿真图示8.5.2仿真结果分析 8.6总结9.致谢.10.参考文献1.1.沈阳理工大学装备工程学院课程设计说明书1 绪论在人类社会进入21世纪之后随着社会对能源的需求不断加大，科学技术的飞速发展 以及电子计算机大规模应用于各个领域，带动了生产力的大规模提高。电子信息技术在 生产各部门得到了广泛应用。电子电路的设计也发生了巨大的变化，首先我们现在设计 电路不仅仅只是为了应用而去设计电路，我们要在多方面考虑的情况下利用高科技原理尽量节约产品的成本，还要尽

4、最大程度实现产品的“绿色化”电子信息技术发展的主要目标是实现高度智能化，在减少能源使用量的同时又可以 不需要人为干预使机器能独立处理各种工作。智能化照明电路也是如此。声音是我们最 为熟知的，开关控制电路可将声音转化为电信号来控制照明灯工作，是照明线路节省电 能的有效途径。目前常用的照明灯控制电路的形式多样，但大都较为复杂。通过对数字电子技术和模拟电子技术及电路基础的学习，运用所学知识并结合相关 资料设计出更加简单的声控照明灯，实现声音对电灯的控制，控制电灯的亮与灭，达到 自动控制的人性化设计。以此替换掉传统普通电灯与开关，为人们的生活与工作提供方 便，同时节约电能，减少开关的修复和延长电灯的使

5、用寿命。声控照明灯电路由电源电路、控制电路，驱动照明电路等部分组成。由于输入的电 信号很微弱，无法直接去触发触发器电路使其工作。所以在设计中选用一个运算放大器 LM386把微弱的信号放大。信号放大后，再经过滤波电路实现一次整形处理， 然后利用 CD4013实现T触发器。当CL由高电平变为低电平时，Q翻转一次。Q的输出连接三 极管电流放大电路，进而实现普亮发光二极管模拟灯的亮与灭。本设计是利用触发元件、开关控制元件及MIC组成开关控制线路，控制照明用灯的 开关，该控制线路只有7个零件，该实用新型具有结构简单、容易调试、成本低等特点， 适用于任何可用声音控制熄、亮的环境，特别是公共场合，它可减少人

6、工开关电灯的麻 烦，也避免了忘记关灯而造成的用电浪费。电路设计完成后运用Proteus软件绘制系统原理图，在使用该软件当中，学会创建设 计文档管理库，加载元件库，绘制电路图，放置电源部件，修改元件参数，生成网络表 文件，同时将设计的电路原理图生成 PCB电路板图等。在此基础之上将自己设计的电 路进行仿真，并对其波形及数据进行分析。2设计任务2.1课程设计的目的及意义2.1.1目的1. 理解声控照明灯的工作原理。2. 熟悉声控照明灯的构成及其特性。3. 掌握声控照明灯的设计方法。4. 学会用proteus工具软件设计，调试和分析电路。5. 了解外界因素，元件参数对声控照明灯工作特性的影响，以便提

7、高电路工作性 能。2.1.2意义通过所学知识结合生活实际解决生活中的问题。 声控灯是一种声控电子照明开关装 置。它提供一种操作简便，实用可靠，控制灵敏的装置。此外，利用此装置可以达到省电 的目的，响应国家节能的号召。2.2课程设计任务与要求1. 电路设计2. 参数计算3. 电路仿真，调试4. 电路特性实验5. 完成设计论文2.3实验器材序号名称型号数量1集成运放LM38612二极管LN400713T触发器401314三极管901315电容0.22 卩 F16电容10卩F27电阻10K Q28电阻510Q19发光二极管12.4课程设计技术指标工作电压：+6V声音范围：55-65分贝153声控照明

8、灯工作原理3.1放大电路概述由于压电陶瓷片所转换的电信号很微弱， 无法直接去触发触发器电路使其工作。 所以 在设计中选用了一个运算放大器 LM386把微弱的信号放大。LM324引脚图如图3.1所示; 放大电路如图3.2所示。图3.1 LM386引脚图图3.2放大电路图如图所示，设压电陶瓷片所转换的电信号 20mv ,经放大后 的电压如果选用CMO电 路，则要求放大后的输出电压，这个放大后的输入电压也不要过高，以免过于灵敏。这 样有下式一 根据LM386的特性，我们采用同相输入，取用6V的干电池电源连接方式供电.3.2滤波电路概述信号放大后，再经过一次整形处理，我们采用图3.3的二极管1N400

9、7和电容 构成的滤波电路，图中的10k Q电阻是为滤波电路的电容提供一个放电通路。3.3T触发器概述因为TTL电路的功耗大，且要求电源5V稳定，而采用CMOS电路318V的电源 均可且省电，所以这里我们选用 CD4013实现T触发器。CD4013的引脚图如图3.4所 示，真值表如图3.5所示。根据设计要求，将击掌信号即为触发信号，利用CD4013中的一个D触发器实现T触发器的电路图如图3.6所示。当CL由高电平变为低电平时， Q翻转一次。CLK 曲越土01CLOCK I Riser 1图3.4 CD403引脚图圧 a也 C1OCX 7T&n图3.6触发器电路图CL (Note 1)DRSa0/

10、0001010X0QaXX10予XX0110XX1111图3.5真值表4电路设计与调试4.1驱动显示电路的设计与调试选用三极管电流放大电路，采用普亮发光二极管模拟灯的显示，如图4.1所示图4.1驱动显示电路4.2驱动显示电路参数计算下面对基极电阻和集电极电阻的选取进行计算。因为普亮的发光二极管流过电流要求为 =510mA，所以：图4.1中的。三极管选用NPN型三极管9013,根据资料可知，其电流放大倍数 B =60120取B =100故而较好，代入上式得故取即图4.中的4.3驱动显示电路元器件的选择表4.1驱动显示电路元器件电阻发光二极管三极管电源10KQ 1 个1个9013 1 个+6V51

11、0Q 1 个5实验结果分析5.1仿真图示打开Proteus ISIS,按照图5.1所示连接电路图。将压电陶瓷片换成信号发生器，产 生一串连续的脉冲，以实现输入信号。在输入端和三极管的集电极端分别加一个电压探针。以研究它们电位的变化关系。它们的电位关系在图表模式器中显示5.2仿真结果及分析输入端和三极管的集电极端的电压探针示数关系如图5.2由图5.2可知，电路为下边沿触发，每来个脉冲（掌声），三极管的集电极的电压改变一 次，即发光二极管暗亮的状态改变一次。从而达到了电子电路的设计目的6总结在这几周的电路电子技术课程设计中，我做的课题是“声控照明灯”。声控灯是一种声控电子照明装置，由音频放大器、选

12、频电路、延时开启电路和可控硅电路组成。它 提供了一种操作简便、灵活、抗干扰能力强，控制灵敏的声控灯，它采用人嘴发出约1秒的控制信号“嘶”声，即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，并设有手动开关，使其应用更加方便。声控灯由话筒、音频放 大器、选频电路、整流电路、驱动显示电路组成。它可以用于楼梯、过道、库房的场合。 电路的拾音器只要检测到有声响，就会自动控制电灯明亮为行人照明，过一段时间后又 自动熄灭，起到了节能的作用。在实验时，电路板上的LED灯在通电后一直明亮，无法做到根据声音控制亮与灭。 经检验发现电容 与MIC的焊接出现错误，未能接地（未能与电源的负

13、极相接）导致 电路一直处于10 yF电容充电状态，未能实现控制作用。排除故障后，电路恢复正常工 作。本次的设计实践将我们学到的知识应用到了实践，深化了对数字电路和模拟电子的认识，使我们在设计实践中获得新知。将理论知识与实践操作相结合，通过实践，并在 老师和同学的指导下，学会分析实际电路、设计电路。在此设计中利用到了放大，滤波， 驱动等知识，进一步巩固了所学的基础知识，加深了对模拟电子电路和数字电子电路以 及电路基础的理解。从课设开始到结束过程中，不断地温习学过的知识，并得到全新的 理解与感悟 做到真正的融汇贯通，提高自己的实践和独立思考的能力。通过小组合作 共同完成产品设计，仿真调试，实际电路

14、焊接。达到学有所用，学而会用。致谢在此感谢我的组长和小组成员，在他们的带领下，齐心协力完成电路板焊接，并调 试成功。同时更要感谢指导老师的悉心教导，不辞辛苦地帮助我们解决各种问题。使我 们能够顺利且有质量的完成此次课程设计。参考文献1 杨素行模拟电子技术基础简明教程（第三版）高等教育出版社，2005.2 徐秀平，项华珍.电工与电子技术M.广州：华南理工大学出版社，20103 李响初，阙爱仁，李喜初实用电子控制线路200例M.北京：中国电力出版社，20094 周润景，张丽娜，刘印群.PROTEUS门实用教程M.北京：机械工业出版社，20075 National Semiconductor Cor

15、poration. LM386Low Voltage 9 Audio PowerAmplifierOL. 2010-12-25. 6 Fairchild Semiconductor Corporation. CD4013BC Dual D-Type Flip-FlopOL.2010-12-25. 8s9eB9QSSM9?l.一三三三于彗三三三三 9基基基！基基基机！基基基-泊日T机机6机片实Ai单单机1一三一一灼=柱一三一三于于片 基！基基一基！基糊控控片町系统的设计与研究研制EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 匚究、 TR ）调节器沖/IP协议桟的实现昌与处理技术的研究统研究与开发馈控）5监其激单器的实持控制面板的研制 器究式研度仪的研制 设花研切割机床短循环走丝方式研究 应用仪究研制J研究I -I量仪的制系统的研应用 Um 究站实见1 移测量制研究开究 统研研究:面污染测量仪的研制nrn 的谱在线监测技术议转换器 测系器的设计 方系