小夜灯的设计

1、小夜灯的设计小夜灯的设计 摘要：摘要：针对目前社会上很多地方使用长明灯照明，不能实现灯光的照明智能化造成电能的巨大 浪费。为响应科学减排和节能科学发展的号召而设计了声光控小夜灯控制系统。本系统采用咪 头、光敏电阻构成光照信号和声音采集信号电路。通过运放 LM324 对信号放大并同时运用 74LS08 输入与门构成逻辑电路，进行逻辑控制，给出是否亮灯的信号，由 RC 充放及开关电路执 行，通过控制继电开关控制小夜灯。此系统能很好的控制灯的亮灭，即在有声音和无光情况下 灯亮，其他情况下灯灭，从而达到节能的效果。 关键字关键字：LM324；74LS08 ；RC 充放电电路；继电开关 Design N

2、ight Light Chaohu College Department of Physics and Electronic Science, Chaohu, Anhui 238000 Abstract: Currently, there are many places for the use of long lamp lighting, intelligent lighting, light can not be realized causing a huge waste of energy. Scientific reduction and energy conservation in r

3、esponse to the call of scientific development and design of sound and light control night light control system. This system uses the microphone, photoresistor light signals and sound collection constitutes the signal circuit. LM324 op amp through the signal amplification and use both of the input AN

4、D gate 74LS08 form logic circuits, logic control, whether the light signal is given by the RC charge and discharge and the switching circuit implementation, by controlling the relay switch to control night light. Good control of this system can eliminate the bright lights, that is no light in the ca

5、se of sound and lights, the other case the lamp, so as to achieve energy-saving effect. Keywords: LM324; 74LS08; RC charge and discharge circuit; Relay switch 目 录 前言.1 第一章 系统组成及工作原理.2 1.1 总体设计思路.2 1.2 电路各模块设计简介.2 1.2. 1 电源电路.2 1.2.2 声控电路.3 1.2.3 光控电路.3 1.2. 4 混合控制模块.4 1.2. 5 开关延时电路.4 第二章 混合控制模块的设计.6

6、 2.1 混合控制模块设计.6 2.2 混合控制模块原理.6 2.3 设计方法与参数的确定.6 2.4 电路仿真图.7 第三章 电路的焊接与调试.8 3.1 电路的安装与焊接.8 3.2 混合控制模块的调试.8 第四章 系统调试.9 结论.10 致谢.11 参考文献 .12 附录一 系统总电路图.13 前言前言 当你夜晚走在大街小巷或者要去仓库找东西时，是否在为找不到开关而烦恼不 已？是的，在日常生活中我们可以发现很多时候我们需要灯却没有或者不能实现智能 控制等，而声光双控小夜灯特别适合广大人们的要求。 科学技术日新月异，技术的发展为我们带来了许多方便。同样，在灯光控制方 面它也给我们带来便利

7、。公共场所照明越来越朝着智能化人性化的方向发展。现在市 场上不仅有声光控开关，还有微波感应开关和热释远红外感应开关。目前，微波式感 应开关在抗干扰性能上尚不理想，红外感应开关在性能上较为理想，但安装复杂，性 能还不够稳定，价格也偏高。而声光双控器件不仅价格低廉，安装方便，而且也能有 很好的控制效果，因此声光控会有一个很好的应用前景。 本次设计是声光双控小夜灯控制系统的设计，此控制系统的设计采用模块化结 构，主要有声控电路，光控电路，混合控制电路、开关延时电路和电源电路。在设计 此控制系统时，采用了模块化的设计思想，因而设计起来更加简单、容易、条理清晰。 这种设计思路可以应用于以后的大型产品设计

8、中，能够大大的降低设计难度，也不会 因为一个小模块的设计问题而影响总体的进度。 声光双控小夜灯控制系统有对声光信号进行选择并通过开关延时电路使灯泡亮 灭的功能。利用自制直流稳压电源供电，利用光敏电阻的阻值变化来判断光线强弱， 用咪头检测声音信号并用 LM324 对信号进行放大，通过 74LS08 芯片对声光信号进行 逻辑分析，RC 充放电电路与继电开关控制驱动灯泡。当有较强光时无论有无声音都不 会亮，无光或光很暗时有声音会亮，无声音则不亮。该声光双控控制系统能很好的实 现设计要求，相比市场上的一些产品而言，具有成本低廉性能良好的优点。 第一章第一章 系统组成及工作原理系统组成及工作原理 1.1

9、1.1 总体设计思路总体设计思路 声光双控小夜灯主要是依据光控原理和声控原理来设计的。利用光控电路可以根 据光线的亮暗条件控制灯的使用。光控电路是由光敏电阻和可控硅组成。声控电路是 为完善光控路灯而设计。在不同时段、不同的地点使用灯的情况也不同，声控可进一 步控制时间，节约能源。整个电路系统由电源电路，声控电路，光控电路及延时电路 等部分组成。电源由电网供电电压交流 220V(有效值)50Hz，经降压整流后输出电路所 需电压。光敏控制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

10、，从而要实现自动控制，延时电路为声音消失后延长一段 光照时间。总体方框图如图 1.1 所示。 电源部分电源部分 光控部分光控部分 声控部分声控部分 混合混合 控制控制 电路电路 开关开关 及及 延时延时 部分部分 图 1.1 声光双控小夜灯原理组成方框图 1.21.2 电路各模块设计简介电路各模块设计简介 1.2.1.2. 1 1 电源电路电源电路 电网提供交流电压 220V，流经 11:1 的变压器输入电路。四个整流二极管接成 的桥路，四只二极管两两交替导通，使交流电压变成脉动的直流电压，称为全波整流。 交流电压经过桥路，可以使交流电压变成脉动的直流电压。电容 C2 有滤波的效果。 LM31

11、7 可使输出电压非常稳定。通过调节变阻器 R16，使 R15 与 R16 的比值改变从而 达到调节电压的目的。C4 电容用于消除电路的纹波，C3 电容则是为了抵消电感效应， 抑制高频干扰，并改善负载的瞬间响应。LED 是电源指示灯，当电路接上电网时 LED 指示灯亮起，指示电源通电。 图 1.2.1 电源电路 1.2.21.2.2 声控电路声控电路 如图 1.2.2 声控电路为声音信号采集电路，利用咪头在声音变化下电压发生改变 的特性。当有声音时将在 out 端输出一个大于 2V 的高电平，当没有声音时在 out 端 产生一个小于 0.8V 的低电平；在总电路的综合控制的基础上，当夜晚有人经过

12、时， 有声音路灯点亮，在寂静无人的晚上路灯熄灭。 图 1.2.2 声控电路 1.2.31.2.3 光控电路光控电路 图 1.2.3 光信号采集电路，利用光敏电阻在光照与无光照条件下的电阻变化大的 特性，利用电阻串联分压式采取对应电压信息。当有声音时在 out 端将输出一个大于 2V 的高电平，当没有声音时在 out 端产生一个小于 0.8V 的低电平；在总电路的综合 控制基础上，当夜晚有人经过时路灯点亮，在寂静无人的晚上路灯熄灭。 图 1.2.3 光控电路 1.2.41.2.4 混合控制模块混合控制模块 如图 1.2.4 当有声音时在 out 端将输出一个大于 2V 的高电平，当没有声音时在

13、out 端产生一个小于 0.8V 的低电平；没有光时在 out 端将输出一个大于 2V 的高电平， 当有光时在 out 端产生一个小于 0.8V 的低电平；当光控模块和声控模块同时产生一 个大于 2V 的高电平时 LM324 两端才产生高电平，其他情况下 LM324 两端将产生一个 低于 1V 的低电平。在总电路的综合控制的基础上，当夜晚有人经过时路灯点亮，在 寂静无人的晚上路灯熄灭。在延时照明控制电路作用下，一段时间过后人走灯熄。从 而达到节约电能延长使用寿命的目的。 图 1.2.4 混合控制电路图 1.2.1.2. 5 5 开关延时电路开关延时电路 如图 1.2.5 本延时电路采用 RC

14、充放电电路作为延时部分，通过二极管等使 充电放电电路分开。这样极短的声音刺激就能实现电路的延时工作。信号由前一级逻 辑电路部分经 R1 输入，经过二极管 D1 向电容单向 C1 充电。所以充电后运放 LM324 的 3 脚电位高于 2 脚，1 脚就输出正电位，经稳压管稳压为 5V，此时三极管 Q1 开启， 指示灯亮起，继电开关合上，电网接通，点亮灯泡 X1。在声音信号刺激结束后，电容 向电阻 R2R5 放电，其中 R5 为 100k 电位器，使其放电时间为 5s 到 25s 可调。 图 1.2.5 开关延时电路 第二章第二章 混合控制模块的设计混合控制模块的设计 2.12.1 混合控制模块设计

15、混合控制模块设计 在设计之初，首先要明确所设计电路的功能为在前级模块给出的各种信号 和后一级所需要的信号。根据这一设计思路，在有声音和无光时上一级的两个模块都 将产生大于 2V 的信号，而实际也是要求在这种情况下控制灯亮，给下一级一个大于 4V 的高电平信号，才能控制灯亮，而在其他情况下都将产生低电平，约接近于 0V。 根据这些选择 74LS08 与门芯片就能达到设计要求。而下一级要求电压大于至少为 4V 时才能控制灯亮，所以在 74LS08 的输出端加一个两级放大电路就能达到设计要求了。 2.22.2 混合控制模块原理混合控制模块原理 声光双控灯的混合控制模块总体参考方案图如图 2.1 所示

16、。它包括声音信号和光 照度信号的 74LS08 逻辑控制模块和 LM324 放大两个模块组成。从外界进行信号混合 筛选和驱动控制系统，从而达到灯泡发亮的功能。 图 2.1 声光双控灯控制系统混合控制模块设计框图 2.32.3 设计方法与参数的确定设计方法与参数的确定 通过设计原理可以设计如图 2.2 所示电路，根据声控和光控提供的电压我们选择 74LS08 二输入与门芯片，当输入的两个信号都是高电平时芯片输出端产生一个大于 2V 高电平给下一级，由于当恰好为 2V 时下一级不能满足其要求，故利用 LM324 设计 一个 2 倍的放大器，电阻可以选择两个 2K 欧姆的电阻和一个 1K 欧姆的平衡

17、电阻。 LM324 放放 大大 74LS08 与门与门 电路电路 光控部分光控部分 声控部分声控部分 图 2.2 混合控制模块设计电路 2.42.4 电路仿真图电路仿真图 图2.3 混合控制模块仿真 从图 2.3 混合控制模块仿真，当给 74LS08 的两个输入端输入两个方波信号，可 以看出当只有两个输入同时为高电平时输出才是高电平，其他情况下输出的都是零电 平。 第三章第三章 电路的焊接与调试电路的焊接与调试 3.13.1 电路的安装与焊接电路的安装与焊接 电路安装要注意几个原则： 1.先装矮后装高、先装小后装大、先装耐焊等； 2.一定要注意排版，不能东倒西歪，方向应尽量一致； 3. 布线尽

18、量使电源线和地线靠近实验电路板的周边，以起一定的屏蔽作用； 4. 最好分模块安装。此外焊接时不能出现虚焊、假焊、漏焊，更不能出现过焊， 因为有些器件，不能耐高温，比如焊接三极管时，电烙铁绝对不能停留太久； 同时过焊铜片将脱落，给焊接带来不必要的麻烦、也将影响板子的视觉效果。 3.23.2 混合控制模块的调试混合控制模块的调试 本实验调试，可以首先给电路一个高电平信号和一个低电平信号，两个低电平 信号，用示波器检测与门过后是否有信号。若没有信号则说明与门可能工作正常。再 输入两个高电平信号，看输出是否有信号，若有信号则说明与门工作正常，否则就是 芯片有问题需更换芯片。第二部分的调试。若有信号经过

19、 74LS08 后，在用外用表检 测 LM324 输出端的电压，看其输出大小。当两个都是高电平输入时 LM324 输出端至少 应该有 4V 的输出信号。 实际调试过程中，当输入两个高电平信号时，74LS08 输出端有一个大于 2V 的信 号，调试时电压在 2V 到 4.8V 之间，达到了预期的效果。此时 LM324 的输入端电压在 3.8V 到 7V 之间，基本上符合了设计要求。 第四章第四章 系统调试系统调试 在五个模块分别调试成功的前提下，按照电路图将五个模块连接好，检查是否 正确连接，连接正确时则可以接上 220V 的交流电源。遮住光敏电阻看是否灯泡发光， 加上声音时看灯泡是否发光。即在有光时不管有声音和没声音灯泡都不亮，在无光时 有声音时灯泡亮且延时 20 秒左右，没声音时灯泡不亮。如果达不到设计要求或根本 不会出现所要的结果，可以用万用表和示波器逐个检测信号，再检查是否存在虚焊的 问题。调试过程中如果发现电路不是怎么灵敏，可以调节声音检测放大系统的电位器， 改变二极管基极的电压从而实现灵敏度的调节，如果延时时间达不到要求可以调节电 位器改变充放电路的放电时间。 在以