北邮模电综合实验报告--简易声光控照明系统的设计与实现

1、电子电路综合实验设计 简易声光控照明系统的设计与实现学院： 电子工程学院 班级： 2011211202 学号： 2011210876 姓名： 孙月鹏 班内序号： 05 简易声光控照明系统的设计与实现 一、摘要 声光控照明系统由整流稳压电路，可控硅开关MCR，话筒放大电路，光敏控制电路，音频放大电路，检波电路，延迟电路七部分组成，是一种利用声、光双重控制的的无触点开关照明电路。它的主要功能是把声信号转化为电信号，经过两级放大电路，在光控电路的控制下，由可控硅开关实现灯的亮灭，并且利用延时器实现一定的延时时间。是一种又节能又方便的自动开关电路，在生活中有广泛的应用。关键字: 声光控制 自动照明 延

2、时电路二、设计任务要求1、基本要求a)当环境明亮情况下，照明系统自动关闭；b)当环境昏暗情况下，可以通过声音自动触发照明系统；c)最小照明时间要求不低于10s；d)用PROTEL 软件绘制电路的印刷电路板图(PCB)。2、提高要求a) 最小照明时间可调节，调节范围为：560s；b) 照明亮度根据环境亮度可以调节，分为3个等级：暗、普通、高亮。3、 探究要求 采用非本资料提供的原理及方法，另外设计一种简易自动照明控制系统。三、设计思路及总体结构框图1. 设计思路2总体结构框图 首先由整流稳压电路输出12V电压，灯泡在可控硅的控制下实现亮灭。在光照的情况下，可控硅只能达到低电压，灯泡不亮。在光暗的

3、情况下，当MIC得到外界的一个声音信号，经由两级放大电路发大，是可控硅通过控制电路得到一个高电压，灯泡导通。并且由于延迟电路的作用，灯泡会在一段时间后自动熄灭。四、电路的设计过程1、电路图2、电路分块分析(1) 整流稳压电路: 由桥式整流电路(由D1D4 组成)，二极管稳压电路D5，加上稳压管DW 12V 和滤波电容C1 构成。目的是将家庭中常见的220V交流电压转换成稳定的12V直流电压。(2) 可控硅开关 MCR: 起开关作用，由这个开关去控制整流电路的工作与否，从而控制灯的亮和灭。它的栅极受控制电路的控制：当栅极得到一个高电压时，则可控硅导通，灯亮；高电压消失，则可控硅断开，灯灭。(3)

4、 话筒放大电路: 为实现声控功能，要设制话筒放大电路。由R2，MIC 组成话筒拾音电路，话筒上端得到音频信号，通过C2 藕合到BG1 组成的放大电路，C3 是输出耦合电容。改变电路中R2 阻值大小和C2 容值大小，可调节声控的灵敏度；(4) 光敏控制电路: 由光敏电阻GM 来实现，音频输出电压通过C3，R5 耦合送到音频放大电路，光敏电阻接地。GM 有光照时，电阻非常小，音频信号被GM 短路，无法往后传输，白天灯不亮；晚上无光照时GM 电阻很大，达到兆级以上，相当于开路，音频信号不受影响，灯受声音控制。(5) 音频放大电路: 由两个三极管来组成放大电路，即由一支N PN 三极管BG2 和一支P

5、N P三极管BG3 互补，实现放大。(6) 检波电路: 音频信号是交流信号，不能用交流信号控制可控硅，需转换为直流信号，才能控制可控硅，这里采用了1N4148 二极管，由于两级音频放大电路输出信号大，足以使D6 导通，输出音频信号的正半周对延时电容C4 进行充电。(7) 延迟电路: 由 R8,C4 组成，检波二极管D6 取得音频信号正半周时，对C4 充电，C4充电后得到的直流电压，就是控制电压。要放电必须经过R8 和可控硅，放电完的时间就是延迟时间，主要由C4, R8的参数控制。检波后的音频信号经过延时电路以后，去控制可控硅，若可控硅断开，则整流电路负载断开，灯不亮；若导通，则整流电路负载导通

6、, 灯亮。可见，电路中灯泡要受可控硅的控制，可控硅受话筒取得的音频信号和光敏电阻的控制，从而可以实现声控和光控，而灯亮的时间由延时电路的时间长度决定。3、电路搭建面包板五、功能实现及扩展1基本要求：（1） 当外界有光时，照明系统关闭。（2） 当外界黑暗时（用盒子遮住光敏电阻），但无声时，照明系统关闭。（3） 当外界黑暗时（用盒子遮住光敏电阻），轻拍手掌或者高声说话，照明系统开启，灯亮。（4） 灯亮，25秒后，照明系统关闭。2提高要求 将控制电阻R8换作电位器后，可实现照明时间的调节。如需要照明时间20秒，则电位器R8为200K。3探索要求 利用NE555实现声光自动照明电路该电路的声控电路、光

7、控电路等与本实验相同，唯一不同的是用到了555定时器。话筒声控电路和光敏控制电路共同控制555定时器的触发输入端, 实现了声光两信号的逻辑“与”, 即声光双控功能。具体而言, 在光线强的时候, 不论是否有声音, 触发输入端的电位总在VCC/3 以上, 不能触发555 定时器；在光线弱的时候, 若有声音信号, 则使触发输入端的电位拉低至VCC/3 以下, 从而触发555 定时器。定时器在此电路中用作单稳态触发器。当触发输入端低于VCC/3( 3V) 时, 555 定时器进入暂稳态, 输出高电平8V, 触发单向可控硅MCR22-8 导通使灯炮点亮。灯泡点亮后，光敏电阻值减小, R9两端电压升高,

8、使定时器触发输入端电位上升至VCC/3 以上。灯泡点亮时间约为12秒。六、测试1、可控硅的选择与测试：单向可控硅有阴极(K)、阳极(A ) 和控制极(G) 三个极。可控硅使用时应注意: 极性的判别：先任测两个极，若正、反测指针均不动(R×10 档)，可能是A , K 或G,A 极; 若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则红笔所接为K 极，黑笔接的为G 极，剩下即为A 极。 性能的判别: 将旋钮拨至R ×10 挡，红笔接K 极，黑笔同时接通G、A 极,在保持黑笔不脱离A 极状态下断开G 极，指针应指示几十欧至一百欧，此时可控硅已被触发，且触发电压低；然后瞬时断开A 极再接通，

9、指针应退回位置，则表明可控硅良好。2、 三极管的选择与测试：电流放大倍数(B) 用万用表可以测量，将量程开关拨到hFE 位置，并使两表笔分开，把被测三极管插入测试插座，即可读出管子的放大倍数。3、 其他元器件的选择与测试包括电阻的阻值、电容的容值、二极管的正负极等等。七、故障及问题分析1) 灯泡常亮不灭: 一般由于桥式整流二极管或可控硅击穿所致。2) 灯泡一直不亮: 一般由于桥式整流二极管连接不当；R9太大或可控硅开路所致。3) 灯泡周期性亮灭：R9太小。4) 声音灵敏度降低或无效: 一般由于麦克风或三极管性能变差所致。5) 声音灵敏度升高：一般由于R2电阻过小导致经整流后的波动电压加在MIC

10、两端的细微变化过大，经放大触发可控硅控制级所致。6) 光线灵敏度降低或无效: 一般由于光敏电阻暗阻变小所致。 7) 发光延时过长:一般由于延时电阻阻值过大或者声音信号过大所致。 发8) 光延时过短:一般由于延时电容容量小或者触发的声音过小所致。八、总结和结论 本次试验是综合设计性实验，要求我们将以前学过的知识都综合运用起来，融会贯通， 设计出具有一定综合功能的电路。在选题时，我考虑到声光控照明系统与生活联系较大，做起来比较有成就感，选择了这个实验。一开始，心里还有些忐忑。由于这个实验教材中并没有，且被老师归为较困难的一类，做的人并不多。好在在研究了一段时间后，发现电路结构清晰明了，并不是太困难

11、。 这次实验与以往的实验不同，规模更大，更复杂，对我们的要也很高。在前期搭电路板的过程中，由于各种原因，几次从头再来。特别是做完后与实验结果不符，但又找不出原因，很是锻炼人的耐心，同时我的发现问题的能力和动手能力也不断提高。 这次实验，我收获到的不仅仅是可控硅的测试与使用、光敏电阻的使用等等，而是学会了一种学习方法，一种对待知识的态度，一种面对问题时钻研的精神。从一开始的什么也不懂，到最后验收时的成竹在胸，仿佛经历了很多。一连几天泡在实验室里，尽管枯燥，尽管辛苦，但与最后的成绩相比，都显得微不足道。这让我明白，这就是科研，这就是学习，这也是生活。我们会遇到各种各样的问题，有些我们不知道答案，只

12、能打破从来。但只要我们坚持下去，终究会等到成功的那一天！九、 Altium绘制的原理图和电路板电路原理图PCB电路板图10、 所用元器件及测试仪表清单1、仪器仪表清单仪器名称型号用途直流稳压电源HT1712提供直流信号万用表测量电阻、电压2、元器件清单名称型号数量用途变压器220V12V1将220V交流电压转换为12V交流电压 电阻110k1控制麦克灵敏度1.8M1构成放大电路62k2放大电路直流偏置100k21、控制光敏电阻2、构成控制回路4.3k1构成放大电路电解电容10uF/25V1构成整流稳压电路1Uf/50V1输出耦合电容100Uf/16V1 延时电容瓷片电容0.022uF1控制声控灵敏度二极管400751、构成桥式整流电路2、正向导通4148