声控光控灯的设计.doc

赣南师院物理与电子信息学院 数字电路课程设计报告书 姓名： 班级： 学号： 时间：201年 4月20日 声控光控灯的设计 一、设计要求及原理 1、设计要求： 实现一个由声音和环境亮度共同控制的开关，其功能是在白天，电路总是关断。在黑暗条件下，电路处于等待工作状态，当有声音出现时（或有人经过），可控硅导通，驱动灯泡发光，并开始进入延时状态，一段时间后可控硅自动关断，灯泡熄灭，节电环保。 2、设计思想： 上光线较亮时，光控部分将开关断，声控部分起不了作用。当光线较暗时光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。电路能否接通就看声音信号强度。当声音强度达到一定程度是，电路自动接通，点亮并开始延时，延时时间到开关动关闭，等下一次声音信号触发。MIC用驻极体话筒）））220V市电通过灯丝、D3-D7、降压整流后，经过R7限流、D2、C3稳压滤波为电路提供稳定的工作电压。R4、RG组成分压电路，白天由于光照RG阻值变小，YFA脚电位被拉低，由与非门的逻辑关系可知此时YFA3脚输出为高电平，经过YF2反相变为低电平，D1截止后级电路不动作。晚上光线暗RG阻值变大，YFA1脚电位升高，如果此时有声音被MIC接收，经C1耦合T1放大，在R3上形成音频电压，此电压如高于1/2电源电压，则YF13脚输出低电平，经YFB反相，4脚输出的高电平经D1向C2瞬间充电，使YFC输入端接近电源电压，10脚输出低电平，由YFD反相缓冲后经R6触发可控硅导通，电灯正常点亮。（此时则由C向电路供电）如此后无声被MIC接收，则YFA输出恢复为高电平，C2通过R5缓慢放电，当C2电压下降到低于1/2电源电压时（按图中参数约一分钟）YFC反转、YFD反转，可控硅（SCR）截止电灯关闭，等待下次触发。 图2 电路图 三、设计方案与比较 方案一： 原理方框图如图3所示： 图3原理框图 方案一电路原理图如下图4所示,电路用驻极体采集声音信号并用运放LM324对采集到得信号进行放大处理再输入到与非门，采用光敏电阻（R5代替）采集光信号转换为电平信号并经过运放LM324进行发大输入到与非门进行逻辑处理。延时功能通过555单谐震荡实现。 图6 使用了数字集成电路4011(74LS00)，其内部含有4个独立的与非门 1～4，使电路结构简单，工作可靠性高方案一和方案二原理基本相同但是考虑到电路的复杂性和器件的价格以及两个电路延时的效果所以此次采用的是方案二进行设计。当环境有一定亮度时，LR阻值很小，所以1处于低电位，不论2是什么电位，YFA的输出总是高电位，二极管IN4148因为电压反偏而截止， C2和R4下端始终处于高电位，也就是使3、4的四个并联输入端都处于高电位，它们的输出端处于低电位，所以电路在有光亮环境下不论出现多大强度音响灯都不会发光。 光敏电路单元电路图8所示： 图8 光敏电路单元电路图 3、开关电路： 当电压信号达到一定值时，电子开关打开。当电压信号小于此值时，电子开关关闭。其起到的主要作用是控制延时电路中的电容充放电。声音信号变成直流控制电压光控电路有光照射时，阻值变小，对直流控制电压衰减很大。 图9 延时电路单元电路图 5、整流滤波电路： D2和C3起稳压滤波作用，D2是7.5V的稳压管，C3用100UF的电解电容，D2，C3钧接地。 整流电路单元电路图如图10所示： 图10 整流电路单元电图 五：参数计算： 延时电路采用RC振荡实现延时功能，TC4011为CMOS管的供电电压为5V，翻转电压为2.5V。延时时间计算如下所示： =Uc 理论情况下电路延迟时间约为70秒，可改变R5和C2来改变延时。 此次设计所得到的实际延时时间为80秒。 六、安装调试 1、焊接与安装： 设计好电路图后，根据电路图先在面包板上连接电路，调试成功后再在电路板上焊接，安装过程中要细心，不能出现短路和断路问题。出现问题后仔细检查电路的连接问题。连接过程中不能出现三极管管脚连接错误，可控硅的连接也要正确，否则会出现烧毁元器件的情况，出现危险。 D3～D6、R7、D2、C3组成稳压二极管稳压电路产生7.5V直流电压给控制电路供电。 准备好全套元件后，用万用表粗略地测量一下各元件的质量，做到心中有数。焊接时注意先焊接无极性的阻容元件