简易声光控延时照明灯-含multisim仿真.

1、郑州轻工业学院电子技术课程设计 题 目： 简易声光控延时照明灯电路 学生姓名： 专业班级： 学 号： 院 （系）： 指导教师： 完成时间： 2014年 2月21日 郑州轻工业学院课程设计任务书题目 简易声光控延时照明灯电路 专业 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1阅读相关科技文献。2学习protel软件的使用。3学会整理和总结设计文档报告。4学习如何查找器件手册及相关参数。技术要求1. 要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应，控制照明灯第一级开关。2. 要求电路能够通过照明灯开关对声强的感应，在第一级开关开通的前提下，控制照明灯的亮灭。3. 要求电路能够实现照明灯点

2、亮时间t后自动关断，并且时间t可以手动调节。4. 要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新通电时间t。主要参考资料1何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5康华光，电子技术基础，高教出版社，2003完 成 期 限： 2014年 2月21日 指导教师签章： 专业负责人签章： 2014年 2月16日摘 要本设计主要目的是设计简易声光控延时照明灯电路，介绍其组成、性能及工作

3、原理，给出各电路原理图及元件参数选择。该电路节电效果十分明显，白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会使灯泡发亮。夜晚光暗，电路的驻极式传声器只要检测到有声响，就会自动点亮为行人照明，过段时间后又自动熄灭，节能节电。本电路采用两级控制（光线强弱的感应与声强的感应）。光控电路是根据光线的强弱来优先决定电灯的亮灭。该电路可以对声控延时电路进行控制，在白天光线较强时，光控电路输出低电平将声控电路封锁；在晚上光线较弱时，光控电路输出高电平，则声控功能打开。声控电路中采用了双三极管构成的放大电路，将MIC转化的电信号连续放大，通过延时电路控制灯亮及灯亮的时间。随着现代智能建筑技术的快速发展，智能照明控

4、制技术越来越显现出重要的作用。它区别于以开关量、手动为主的照明控制方式，具有节能环保、安全稳定、使用灵活等特点。在日常生活中，这种延时照明控制灯能有效地消除长明灯、节约电能，可广泛用于楼梯、走廊、路灯和厕所等场所的照明。关键字：声控电路/光控电路/可重复触发单稳电路 目 录1概述12系统总体方案设计22.1 系统模块22.2 电源电路22.3 光控电路32.4 声控电路32.5延时控制电路52.6照明灯开关电路63元器件选型83.1 主要器件介绍83.2 元器件清单10结论与个人总结11参考文献12附录13简易声光控延时照明灯电路 1.概述该电路采用两级控制（光线强弱的感应与声强的感

5、应）。光线强时，光敏电阻R8的阻值很小，使得555定时器的复位端4为低电平，不管其他输入端的状态如何，输出端（3端）为低电平，晶闸管断开，电灯不亮；光线弱时，光敏电阻R8的阻值变大，555定时器的复位端4为高电平，555可正常工作；当有声音信号时，可通过驻极式话筒接收处理成交变信号经Q1、Q2放大后，由比较器LM311处理成脉冲信号加到555的触发端2脚，2脚触发时，晶闸管导通，电灯点亮；555和R5、R6、C6、Q3等组成可重复触发单稳电路；通过电容C6充电放电的过程达到延时的效果，定时时间Tw=1.1*（R5+R6)*C6,时间可通过调节R6的大小来控制；通过555的3端控制双向晶闸管VS

6、的控制极的导通和截止，来达到控制照明灯的目的。2.系统总体方案设计2.1 系统模块延时控制电路简易声光控延时照明电路的总体框图为：照明灯开关电路声控电路光控电路电源电路 照明灯开关对光线强弱的感应，作为控制照明灯第一级开关，所以通过光敏电阻的阻值大小来控制555的复位输入端的电平，从而实现只有在夜晚时555才能正常工作；选择合适的偏置电阻R2、R4，使得Q1、Q2均工作在放大区，且Q2的静态Vce大于4V，这样，在第一级开关开通的前提下，无声音时，555输出端为0，有声音时，经过MIC转换成电信号，经Q1、Q2放大，比较器LM311处理成脉冲波，在其出现下降沿时 ，555触发端2端输入0，输出

7、端为高电平；通过R5、R6、C6完成电路的延时控制；通过555输出端3端来控制双向晶闸管的控制极，实现电灯的点亮与否。2.2 电源电路 220V市电经过变压器转化为12V的交流电，再经过整流桥整流，电容滤波，三端稳压集成电路稳压转化为+12V的直流电压。滤波由电解电容C1完成，电容C2、C4可除去一些高频干扰，电解电容C3可在进一步过滤信号的同时储存一些能量，在负载电流突然变大时释放。选择电解电容时要确保其耐压值不能小于施加在两端的电压，否则电解电容极易发生爆炸。所以电解电容C1选用25V、2200uF的，C3选用16V、1000uF的，正常情况下它们两端的电压都不会超过其耐压值。2.3 光控

8、电路 在白天时，由于光敏电阻MG45阻值远小于100K，所以，555定时器的复位端4端为低电平，555不工作，当夜晚时，MG45阻值约为1M，此时4端为高电平，555可以正常工作，所以，光控控制电路对电路起总控制作用。2.4 声控电路 MIC接收到足够的声强时，电路产生谐振并输出一个微弱脉冲，从而将声音信号转换为交流电信号。MIC输出信号是一个非常微弱的信号，为了后续电路能够对声强信号进行处理，必须加入信号放大电路。图中所示信号放大电路是由电阻R1R4、Q1、Q2和C5构成，电路中采用了双三极管构成的放大电路，这样可以使电路的放大的倍数比单管放大电路的倍数增加一定倍数，从而得到适合的信号。R3

9、和R4为放大电路的集电极偏置电阻，C5为放大电路的滤波电容。通过选取合适的R3、R4，确保Q1、Q2工作在放大区，使得Q2的静态工作点Vce约为4.47V,R10、R11为分压电阻，为LM311比较器的3端提供4V的电压，当无声响时，LM311比较器的输出端7端，输出为12V的高电平，当有声响时，MIC将声音信号转换为交流电信号，在其负半周期，使得Q2的Vce小于4V,使得LM311比较器的输出端7端，输出为0，7端接555的触发端2端，从而实现了对555的控制。（Multisim仿真）2.5 延时控制电路 延时控制电路的核心部分是555定时器，555集成电路时一种非常有用的，并且应用十分灵活

10、的集成电路。定时器共有8个引脚，引脚1为接地端，引脚8为电源端，引脚2为触发电平端，引脚3为输出端，引脚4为复位端，引脚5为控制电平端，引脚6为阀值输入端，引脚7为放电端。从功能表中可以看出：555集成电路通过改变THRES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的功能，因此555集成电路的应用十分广泛。需注意是控制电平端CONT,当它接入任意电压Vcv时，THRES和TRIG端的变化分界点就不再是2/3Vcc和1/3Vcc，而是Vcv和1/2Vcv。如上图，延时控制电路包括两部分：第一部分是由三极管和比较器构成的触发信号产生电路；第二部分是由555定时器构成的可

11、重复触发的单稳态电路。首先，声强信号处理电路的输出信号接三极管Q1的基极。因为MIC接收到了足够大的声强后，转化后的交流信号经Q1、Q2放大后，使得Q2的Vce经过比较器的作用后，比较器的输出端7端接入555集成电路的TRIG端作为触发电平。 555集成电路构成的可重复触发的单稳态电路处于稳态时，Vthr>(2/3)Vcc,Vtrig>(1/3)Vcc,输出端为0，放电管导通。当Vtrig=0时，电路进入暂稳态，此时输出端为1，放电管截止。同时直流电源通过电阻R5、R6对电容C6充电，使得Vthr的值渐渐上升，当Vthr的值大于（2/3）Vcc时，电路重新进入稳态，,输出端为0，放

12、电管导通。电路暂稳态的持续时间，即C6的充电时间取决于电阻R5、R6和电容C6的数值，其计算公式为： t=Tw=1.1*（R5+R6)*C6所以11s<=Tw<=33s在电容C6充电期间，在Vthr未充到2/3Vcc之前，如果MIC又接收到声音信号，则三极管Q3导通，电容将再次放电，输出仍然维持在暂稳态，满足了电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新通电时间t的要求。2.6 照明灯开关电路 555的输出端3端接在双向晶闸管的控制极，R9为限流电阻，当3端为高电平时，晶闸管的控制极导通，电灯点亮，当3端为0时，控制极断开，由于为交流电，当电灯两端电压为0时，电灯熄灭，需

13、要控制极重新触发。3.元器件选型 3.1主要器件介绍 LM311 一、 LM311比较器的1脚=地，4脚=电源V-，8脚=电源V+，2脚=输入+,3脚=输入-,7脚=输出.5脚=平衡,6脚=平衡/选通.电源电压 最大:36V；电源电压 最小:5V，因为其是OC输出（集电极开路），所以输出端接电阻才能正常工作。NE555 二、 555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。555集成电路的引脚图阀值输入THRES触发输入TRIG复位端输出端Q放电管OUT任意值任意值00导通

14、<(2/3)Vcc<(1/3)Vcc11截止>(2/3)Vcc>(1/3)Vcc10导通<(2/3)Vcc>(1/3)Vcc1不变不变由555定时器构成的可重复触发单稳电路工作波形图BCR1AM-8P控制极 三、 因为电灯的工作电压为220V的市电，所以选择双向晶闸管BCR1AM-8P(1A 400V),双向晶闸管在结构上相当于两个单向晶闸管的反向并联，但只有一个控制极。鉴于双向晶闸管的特殊结构，无论在阳极和阴极间接入何种特性的电压，只要控制极上加上一个触发脉冲（不论极性），都可以使双向晶闸管导通。双向晶闸管广泛应用于工业、交通、家用电器灯领域，可实现交流调

15、压、电机调速、交流开关、温度控制、台灯调光等多种电路功能。 3.2元器件清单符号类别数目R1、R1110K2R22.4M1R322K1R42K1R5100K1R6电位器(200K)1R7200K1R8光敏电阻MG451R9、R121K2R1020K1C125V 2200uF1C20.33uF1C316V 1000uF1C4、C70.01uF2C50.012uF1C6100uF1Q1、Q2三极管90132Q3三极管90121T1（220V/12V变压器）1D11N40014VR1MC78L12CP1MICCRZ-29驻极式传声器1U1NE5551U2LM311比较器1VSBCR1AM-8P1LA

16、MP220V 5W灯泡1结论与个人总结通过这次简易声光控延时照明灯的设计，我收获很多。从开始看到题目时的无从下手，到查找相关的电路书籍和器件手册，慢慢摸索、分析和同学一块讨论，到最终完成这次设计，巩固了以前学过的知识，培养了自己思考、分析、设计、制作和检查电路的能力，同时学会了用不同的元器件来组成电路实现相同的功能，从中比较分析而确定最优的设计组合。也使我更加熟悉了altium designer软件的使用，同时也学会了用multisim仿真软件检验一些电路设计的正确与否，增强了电路的可靠性。通过这次设计，使我更好的利用了图书馆资源和网络资源进行自主学习探索，对常见的集成电路器件的功能和引脚接法

17、有了进一步的了解和认识，这让我明白了阅读查找文献的重要性，平时多积累知识，真正到了用的时候，才会得心应手。同时，也让我看到了自己的不足。由于英文不是太好，看数据手册和使用软件有些困难，这方面需要提高；知道的的元器件太少，好多常用元器件需要掌握；由于平时只注重理论，没有灵活思考，在遇到问题时，不知从哪入手。感谢老师给我这次机会，让我学到了很多实用的知识，锻炼了自己动手实践和思考的能力，认识到自身存在的不足。通过这次设计的感悟，我相信这是我的一个新的起点，以后我能更好的在思考中学习，在实践中进步。参考文献1何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，