簡(jiǎn)易聲光控延時(shí)照明燈-含multisim仿真

1、鄭州輕工業(yè)學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目： 簡(jiǎn)易聲光控延時(shí)照明燈電路 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 院 （系）： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 2014年 2月21日 鄭州輕工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目 簡(jiǎn)易聲光控延時(shí)照明燈電路 專業(yè) 學(xué)號(hào) 姓名 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容1閱讀相關(guān)科技文獻(xiàn)。2學(xué)習(xí)protel軟件的使用。3學(xué)會(huì)整理和總結(jié)設(shè)計(jì)文檔報(bào)告。4學(xué)習(xí)如何查找器件手冊(cè)及相關(guān)參數(shù)。技術(shù)要求1. 要求電路能夠通過(guò)照明燈開(kāi)關(guān)對(duì)光線強(qiáng)弱的感應(yīng)，控制照明燈第一級(jí)開(kāi)關(guān)。2. 要求電路能夠通過(guò)照明燈開(kāi)關(guān)對(duì)聲強(qiáng)的感應(yīng)，在第一級(jí)開(kāi)關(guān)開(kāi)通的前提下，控制照明燈的亮滅。3. 要求電路能夠?qū)崿F(xiàn)照明燈點(diǎn)

2、亮?xí)r間t后自動(dòng)關(guān)斷，并且時(shí)間t可以手動(dòng)調(diào)節(jié)。4. 要求電路如果在照明燈點(diǎn)亮期間又有新的聲源出現(xiàn)，照明燈應(yīng)重新通電時(shí)間t。主要參考資料1何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，浙江大學(xué)出版社，2001年6月2姚福安，電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月3王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月4李銀華，電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005年6月5康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，2003完 成 期 限： 2014年 2月21日 指導(dǎo)教師簽章： 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽章： 2014年 2月16日摘 要本設(shè)計(jì)主要目的是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易聲光控延時(shí)照明燈電路，介紹其組成、性能及工作

3、原理，給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇。該電路節(jié)電效果十分明顯，白天光照好，不管過(guò)路者發(fā)出多大聲音，都不會(huì)使燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的駐極式傳聲器只要檢測(cè)到有聲響，就會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮為行人照明，過(guò)段時(shí)間后又自動(dòng)熄滅，節(jié)能節(jié)電。本電路采用兩級(jí)控制（光線強(qiáng)弱的感應(yīng)與聲強(qiáng)的感應(yīng)）。光控電路是根據(jù)光線的強(qiáng)弱來(lái)優(yōu)先決定電燈的亮滅。該電路可以對(duì)聲控延時(shí)電路進(jìn)行控制，在白天光線較強(qiáng)時(shí)，光控電路輸出低電平將聲控電路封鎖；在晚上光線較弱時(shí)，光控電路輸出高電平，則聲控功能打開(kāi)。聲控電路中采用了雙三極管構(gòu)成的放大電路，將MIC轉(zhuǎn)化的電信號(hào)連續(xù)放大，通過(guò)延時(shí)電路控制燈亮及燈亮的時(shí)間。隨著現(xiàn)代智能建筑技術(shù)的快速發(fā)展，智能照明控

4、制技術(shù)越來(lái)越顯現(xiàn)出重要的作用。它區(qū)別于以開(kāi)關(guān)量、手動(dòng)為主的照明控制方式，具有節(jié)能環(huán)保、安全穩(wěn)定、使用靈活等特點(diǎn)。在日常生活中，這種延時(shí)照明控制燈能有效地消除長(zhǎng)明燈、節(jié)約電能，可廣泛用于樓梯、走廊、路燈和廁所等場(chǎng)所的照明。關(guān)鍵字：聲控電路/光控電路/可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)電路 目 錄1概述12系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)22.1 系統(tǒng)模塊22.2 電源電路22.3 光控電路32.4 聲控電路32.5延時(shí)控制電路52.6照明燈開(kāi)關(guān)電路63元器件選型83.1 主要器件介紹83.2 元器件清單10結(jié)論與個(gè)人總結(jié)11參考文獻(xiàn)12附錄13簡(jiǎn)易聲光控延時(shí)照明燈電路 1.概述該電路采用兩級(jí)控制（光線強(qiáng)弱的感應(yīng)與聲強(qiáng)的感

5、應(yīng)）。光線強(qiáng)時(shí)，光敏電阻R8的阻值很小，使得555定時(shí)器的復(fù)位端4為低電平，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出端（3端）為低電平，晶閘管斷開(kāi)，電燈不亮；光線弱時(shí)，光敏電阻R8的阻值變大，555定時(shí)器的復(fù)位端4為高電平，555可正常工作；當(dāng)有聲音信號(hào)時(shí)，可通過(guò)駐極式話筒接收處理成交變信號(hào)經(jīng)Q1、Q2放大后，由比較器LM311處理成脈沖信號(hào)加到555的觸發(fā)端2腳，2腳觸發(fā)時(shí)，晶閘管導(dǎo)通，電燈點(diǎn)亮；555和R5、R6、C6、Q3等組成可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)電路；通過(guò)電容C6充電放電的過(guò)程達(dá)到延時(shí)的效果，定時(shí)時(shí)間Tw=1.1*（R5+R6)*C6,時(shí)間可通過(guò)調(diào)節(jié)R6的大小來(lái)控制；通過(guò)555的3端控制雙向晶閘管VS

6、的控制極的導(dǎo)通和截止，來(lái)達(dá)到控制照明燈的目的。2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)模塊延時(shí)控制電路簡(jiǎn)易聲光控延時(shí)照明電路的總體框圖為：照明燈開(kāi)關(guān)電路聲控電路光控電路電源電路 照明燈開(kāi)關(guān)對(duì)光線強(qiáng)弱的感應(yīng)，作為控制照明燈第一級(jí)開(kāi)關(guān)，所以通過(guò)光敏電阻的阻值大小來(lái)控制555的復(fù)位輸入端的電平，從而實(shí)現(xiàn)只有在夜晚時(shí)555才能正常工作；選擇合適的偏置電阻R2、R4，使得Q1、Q2均工作在放大區(qū)，且Q2的靜態(tài)Vce大于4V，這樣，在第一級(jí)開(kāi)關(guān)開(kāi)通的前提下，無(wú)聲音時(shí)，555輸出端為0，有聲音時(shí)，經(jīng)過(guò)MIC轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)Q1、Q2放大，比較器LM311處理成脈沖波，在其出現(xiàn)下降沿時(shí) ，555觸發(fā)端2端輸入0，輸出

7、端為高電平；通過(guò)R5、R6、C6完成電路的延時(shí)控制；通過(guò)555輸出端3端來(lái)控制雙向晶閘管的控制極，實(shí)現(xiàn)電燈的點(diǎn)亮與否。2.2 電源電路 220V市電經(jīng)過(guò)變壓器轉(zhuǎn)化為12V的交流電，再經(jīng)過(guò)整流橋整流，電容濾波，三端穩(wěn)壓集成電路穩(wěn)壓轉(zhuǎn)化為+12V的直流電壓。濾波由電解電容C1完成，電容C2、C4可除去一些高頻干擾，電解電容C3可在進(jìn)一步過(guò)濾信號(hào)的同時(shí)儲(chǔ)存一些能量，在負(fù)載電流突然變大時(shí)釋放。選擇電解電容時(shí)要確保其耐壓值不能小于施加在兩端的電壓，否則電解電容極易發(fā)生爆炸。所以電解電容C1選用25V、2200uF的，C3選用16V、1000uF的，正常情況下它們兩端的電壓都不會(huì)超過(guò)其耐壓值。2.3 光控

8、電路 在白天時(shí)，由于光敏電阻MG45阻值遠(yuǎn)小于100K，所以，555定時(shí)器的復(fù)位端4端為低電平，555不工作，當(dāng)夜晚時(shí)，MG45阻值約為1M，此時(shí)4端為高電平，555可以正常工作，所以，光控控制電路對(duì)電路起總控制作用。2.4 聲控電路 MIC接收到足夠的聲強(qiáng)時(shí)，電路產(chǎn)生諧振并輸出一個(gè)微弱脈沖，從而將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為交流電信號(hào)。MIC輸出信號(hào)是一個(gè)非常微弱的信號(hào)，為了后續(xù)電路能夠?qū)β晱?qiáng)信號(hào)進(jìn)行處理，必須加入信號(hào)放大電路。圖中所示信號(hào)放大電路是由電阻R1R4、Q1、Q2和C5構(gòu)成，電路中采用了雙三極管構(gòu)成的放大電路，這樣可以使電路的放大的倍數(shù)比單管放大電路的倍數(shù)增加一定倍數(shù)，從而得到適合的信號(hào)。R3

9、和R4為放大電路的集電極偏置電阻，C5為放大電路的濾波電容。通過(guò)選取合適的R3、R4，確保Q1、Q2工作在放大區(qū)，使得Q2的靜態(tài)工作點(diǎn)Vce約為4.47V,R10、R11為分壓電阻，為L(zhǎng)M311比較器的3端提供4V的電壓，當(dāng)無(wú)聲響時(shí)，LM311比較器的輸出端7端，輸出為12V的高電平，當(dāng)有聲響時(shí)，MIC將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為交流電信號(hào)，在其負(fù)半周期，使得Q2的Vce小于4V,使得LM311比較器的輸出端7端，輸出為0，7端接555的觸發(fā)端2端，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)555的控制。（Multisim仿真）2.5 延時(shí)控制電路 延時(shí)控制電路的核心部分是555定時(shí)器，555集成電路時(shí)一種非常有用的，并且應(yīng)用十分靈活

10、的集成電路。定時(shí)器共有8個(gè)引腳，引腳1為接地端，引腳8為電源端，引腳2為觸發(fā)電平端，引腳3為輸出端，引腳4為復(fù)位端，引腳5為控制電平端，引腳6為閥值輸入端，引腳7為放電端。從功能表中可以看出：555集成電路通過(guò)改變THRES和TRIG端的電壓值，來(lái)影響輸出端和放電端的狀態(tài)；同時(shí)它還具有儲(chǔ)存信號(hào)的功能，因此555集成電路的應(yīng)用十分廣泛。需注意是控制電平端CONT,當(dāng)它接入任意電壓Vcv時(shí)，THRES和TRIG端的變化分界點(diǎn)就不再是2/3Vcc和1/3Vcc，而是Vcv和1/2Vcv。如上圖，延時(shí)控制電路包括兩部分：第一部分是由三極管和比較器構(gòu)成的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路；第二部分是由555定時(shí)器構(gòu)成的可

11、重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路。首先，聲強(qiáng)信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)接三極管Q1的基極。因?yàn)镸IC接收到了足夠大的聲強(qiáng)后，轉(zhuǎn)化后的交流信號(hào)經(jīng)Q1、Q2放大后，使得Q2的Vce經(jīng)過(guò)比較器的作用后，比較器的輸出端7端接入555集成電路的TRIG端作為觸發(fā)電平。 555集成電路構(gòu)成的可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，Vthr>(2/3)Vcc,Vtrig>(1/3)Vcc,輸出端為0，放電管導(dǎo)通。當(dāng)Vtrig=0時(shí)，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，此時(shí)輸出端為1，放電管截止。同時(shí)直流電源通過(guò)電阻R5、R6對(duì)電容C6充電，使得Vthr的值漸漸上升，當(dāng)Vthr的值大于（2/3）Vcc時(shí)，電路重新進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，,輸出端為0，放

12、電管導(dǎo)通。電路暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間，即C6的充電時(shí)間取決于電阻R5、R6和電容C6的數(shù)值，其計(jì)算公式為： t=Tw=1.1*（R5+R6)*C6所以11s<=Tw<=33s在電容C6充電期間，在Vthr未充到2/3Vcc之前，如果MIC又接收到聲音信號(hào)，則三極管Q3導(dǎo)通，電容將再次放電，輸出仍然維持在暫穩(wěn)態(tài)，滿足了電路如果在照明燈點(diǎn)亮期間又有新的聲源出現(xiàn)，照明燈應(yīng)重新通電時(shí)間t的要求。2.6 照明燈開(kāi)關(guān)電路 555的輸出端3端接在雙向晶閘管的控制極，R9為限流電阻，當(dāng)3端為高電平時(shí)，晶閘管的控制極導(dǎo)通，電燈點(diǎn)亮，當(dāng)3端為0時(shí)，控制極斷開(kāi)，由于為交流電，當(dāng)電燈兩端電壓為0時(shí)，電燈熄滅，需

13、要控制極重新觸發(fā)。3.元器件選型 3.1主要器件介紹 LM311 一、 LM311比較器的1腳=地，4腳=電源V-，8腳=電源V+，2腳=輸入+,3腳=輸入-,7腳=輸出.5腳=平衡,6腳=平衡/選通.電源電壓 最大:36V；電源電壓 最小:5V，因?yàn)槠涫荗C輸出（集電極開(kāi)路），所以輸出端接電阻才能正常工作。NE555 二、 555定時(shí)器是一種應(yīng)用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。因而廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測(cè)。555集成電路的引腳圖閥值輸入THRES觸發(fā)輸入TRIG復(fù)位端輸出端Q放電管OUT任意值任意值00導(dǎo)通

14、<(2/3)Vcc<(1/3)Vcc11截止>(2/3)Vcc>(1/3)Vcc10導(dǎo)通<(2/3)Vcc>(1/3)Vcc1不變不變由555定時(shí)器構(gòu)成的可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)電路工作波形圖BCR1AM-8P控制極 三、 因?yàn)殡姛舻墓ぷ麟妷簽?20V的市電，所以選擇雙向晶閘管BCR1AM-8P(1A 400V),雙向晶閘管在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個(gè)單向晶閘管的反向并聯(lián)，但只有一個(gè)控制極。鑒于雙向晶閘管的特殊結(jié)構(gòu)，無(wú)論在陽(yáng)極和陰極間接入何種特性的電壓，只要控制極上加上一個(gè)觸發(fā)脈沖（不論極性），都可以使雙向晶閘管導(dǎo)通。雙向晶閘管廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、家用電器燈領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)交流調(diào)

15、壓、電機(jī)調(diào)速、交流開(kāi)關(guān)、溫度控制、臺(tái)燈調(diào)光等多種電路功能。 3.2元器件清單符號(hào)類別數(shù)目R1、R1110K2R22.4M1R322K1R42K1R5100K1R6電位器(200K)1R7200K1R8光敏電阻MG451R9、R121K2R1020K1C125V 2200uF1C20.33uF1C316V 1000uF1C4、C70.01uF2C50.012uF1C6100uF1Q1、Q2三極管90132Q3三極管90121T1（220V/12V變壓器）1D11N40014VR1MC78L12CP1MICCRZ-29駐極式傳聲器1U1NE5551U2LM311比較器1VSBCR1AM-8P1LA

16、MP220V 5W燈泡1結(jié)論與個(gè)人總結(jié)通過(guò)這次簡(jiǎn)易聲光控延時(shí)照明燈的設(shè)計(jì)，我收獲很多。從開(kāi)始看到題目時(shí)的無(wú)從下手，到查找相關(guān)的電路書籍和器件手冊(cè)，慢慢摸索、分析和同學(xué)一塊討論，到最終完成這次設(shè)計(jì)，鞏固了以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，培養(yǎng)了自己思考、分析、設(shè)計(jì)、制作和檢查電路的能力，同時(shí)學(xué)會(huì)了用不同的元器件來(lái)組成電路實(shí)現(xiàn)相同的功能，從中比較分析而確定最優(yōu)的設(shè)計(jì)組合。也使我更加熟悉了altium designer軟件的使用，同時(shí)也學(xué)會(huì)了用multisim仿真軟件檢驗(yàn)一些電路設(shè)計(jì)的正確與否，增強(qiáng)了電路的可靠性。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，使我更好的利用了圖書館資源和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)探索，對(duì)常見(jiàn)的集成電路器件的功能和引腳接法

17、有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)，這讓我明白了閱讀查找文獻(xiàn)的重要性，平時(shí)多積累知識(shí)，真正到了用的時(shí)候，才會(huì)得心應(yīng)手。同時(shí)，也讓我看到了自己的不足。由于英文不是太好，看數(shù)據(jù)手冊(cè)和使用軟件有些困難，這方面需要提高；知道的的元器件太少，好多常用元器件需要掌握；由于平時(shí)只注重理論，沒(méi)有靈活思考，在遇到問(wèn)題時(shí)，不知從哪入手。感謝老師給我這次機(jī)會(huì)，讓我學(xué)到了很多實(shí)用的知識(shí)，鍛煉了自己動(dòng)手實(shí)踐和思考的能力，認(rèn)識(shí)到自身存在的不足。通過(guò)這次設(shè)計(jì)的感悟，我相信這是我的一個(gè)新的起點(diǎn)，以后我能更好的在思考中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中進(jìn)步。參考文獻(xiàn)1何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，浙江大學(xué)出版社，2001年6月2姚福安，電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月3王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐，東南大學(xué)出版社，