簡易聲光控延時照明燈-含multisim仿真

1、鄭州輕工業(yè)學院電子技術(shù)課程設(shè)計 題 目： 簡易聲光控延時照明燈電路 學生姓名： 專業(yè)班級： 學 號： 院 （系）： 指導教師： 完成時間： 2014年 2月21日 鄭州輕工業(yè)學院課程設(shè)計任務書題目 簡易聲光控延時照明燈電路 專業(yè) 學號 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。2學習protel軟件的使用。3學會整理和總結(jié)設(shè)計文檔報告。4學習如何查找器件手冊及相關(guān)參數(shù)。技術(shù)要求1. 要求電路能夠通過照明燈開關(guān)對光線強弱的感應，控制照明燈第一級開關(guān)。2. 要求電路能夠通過照明燈開關(guān)對聲強的感應，在第一級開關(guān)開通的前提下，控制照明燈的亮滅。3. 要求電路能夠?qū)崿F(xiàn)照明燈點

2、亮時間t后自動關(guān)斷，并且時間t可以手動調(diào)節(jié)。4. 要求電路如果在照明燈點亮期間又有新的聲源出現(xiàn)，照明燈應重新通電時間t。主要參考資料1何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計，浙江大學出版社，2001年6月2姚福安，電子電路設(shè)計與實踐，山東科學技術(shù)出版社，2001年10月3王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐，東南大學出版社，1999年10月4李銀華，電子線路設(shè)計指導，北京航空航天大學出版社，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 指導教師簽章： 專業(yè)負責人簽章： 2014年 2月16日摘 要本設(shè)計主要目的是設(shè)計簡易聲光控延時照明燈電路，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，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會使燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的駐極式傳聲器只要檢測到有聲響，就會自動點亮為行人照明，過段時間后又自動熄滅，節(jié)能節(jié)電。本電路采用兩級控制（光線強弱的感應與聲強的感應）。光控電路是根據(jù)光線的強弱來優(yōu)先決定電燈的亮滅。該電路可以對聲控延時電路進行控制，在白天光線較強時，光控電路輸出低電平將聲控電路封鎖；在晚上光線較弱時，光控電路輸出高電平，則聲控功能打開。聲控電路中采用了雙三極管構(gòu)成的放大電路，將MIC轉(zhuǎn)化的電信號連續(xù)放大，通過延時電路控制燈亮及燈亮的時間。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)越來越顯現(xiàn)出重要的作用。它區(qū)別于以開關(guān)量、手動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。在日常生活中，這種延時照明控制燈能有效地消除長明燈、節(jié)約電能，可廣泛用于樓梯、走廊、路燈和廁所等場所的照明。關(guān)鍵字：聲控電路/光控電路/可重復觸發(fā)單穩(wěn)電路 目 錄1概述12系統(tǒng)總體方案設(shè)計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延時控制電路52.6照明燈開關(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)論與個人總結(jié)11參考文獻12附錄13簡易聲光控延時照明燈電路 1.概述該電路采用兩級控制（光線強弱的感應與聲強的感

5、應）。光線強時，光敏電阻R8的阻值很小，使得555定時器的復位端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，電燈不亮；光線弱時，光敏電阻R8的阻值變大，555定時器的復位端4為高電平，555可正常工作；當有聲音信號時，可通過駐極式話筒接收處理成交變信號經(jīng)Q1、Q2放大后，由比較器LM311處理成脈沖信號加到555的觸發(fā)端2腳，2腳觸發(fā)時，晶閘管導通，電燈點亮；555和R5、R6、C6、Q3等組成可重復觸發(fā)單穩(wěn)電路；通過電容C6充電放電的過程達到延時的效果，定時時間Tw=1.1*（R5+R6)*C6,時間可通過調(diào)節(jié)R6的大小來控制；通過555的3端控制雙向晶閘管VS

6、的控制極的導通和截止，來達到控制照明燈的目的。2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1 系統(tǒng)模塊延時控制電路簡易聲光控延時照明電路的總體框圖為：照明燈開關(guān)電路聲控電路光控電路電源電路 照明燈開關(guān)對光線強弱的感應，作為控制照明燈第一級開關(guān)，所以通過光敏電阻的阻值大小來控制555的復位輸入端的電平，從而實現(xiàn)只有在夜晚時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，在第一級開關(guān)開通的前提下，無聲音時，555輸出端為0，有聲音時，經(jīng)過MIC轉(zhuǎn)換成電信號，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 ，555觸發(fā)端2端輸入0，輸出

7、端為高電平；通過R5、R6、C6完成電路的延時控制；通過555輸出端3端來控制雙向晶閘管的控制極，實現(xiàn)電燈的點亮與否。2.2 電源電路 220V市電經(jīng)過變壓器轉(zhuǎn)化為12V的交流電，再經(jīng)過整流橋整流，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可在進一步過濾信號的同時儲存一些能量，在負載電流突然變大時釋放。選擇電解電容時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超過其耐壓值。2.3 光控

8、電路 在白天時，由于光敏電阻MG45阻值遠小于100K，所以，555定時器的復位端4端為低電平，555不工作，當夜晚時，MG45阻值約為1M，此時4端為高電平，555可以正常工作，所以，光控控制電路對電路起總控制作用。2.4 聲控電路 MIC接收到足夠的聲強時，電路產(chǎn)生諧振并輸出一個微弱脈沖，從而將聲音信號轉(zhuǎn)換為交流電信號。MIC輸出信號是一個非常微弱的信號，為了后續(xù)電路能夠?qū)β晱娦盘栠M行處理，必須加入信號放大電路。圖中所示信號放大電路是由電阻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。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Vce約為4.47V,R10、R11為分壓電阻，為LM311比較器的3端提供4V的電壓，當無聲響時，LM311比較器的輸出端7端，輸出為12V的高電平，當有聲響時，MIC將聲音信號轉(zhuǎn)換為交流電信號，在其負半周期，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，從而實現(xiàn)了對555的控制。（Multisim仿真）2.5 延時控制電路 延時控制電路的核心部分是555定時器，555集成電路時一種非常有用的，并且應用十分靈活

10、的集成電路。定時器共有8個引腳，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集成電路通過改變THRES和TRIG端的電壓值，來影響輸出端和放電端的狀態(tài)；同時它還具有儲存信號的功能，因此555集成電路的應用十分廣泛。需注意是控制電平端CONT,當它接入任意電壓Vcv時，THRES和TRIG端的變化分界點就不再是2/3Vcc和1/3Vcc，而是Vcv和1/2Vcv。如上圖，延時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)信號產(chǎn)生電路；第二部分是由555定時器構(gòu)成的可

11、重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路。首先，聲強信號處理電路的輸出信號接三極管Q1的基極。因為MIC接收到了足夠大的聲強后，轉(zhuǎn)化后的交流信號經(jīng)Q1、Q2放大后，使得Q2的Vce經(jīng)過比較器的作用后，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)成的可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路處于穩(wěn)態(tài)時，Vthr>(2/3)Vcc,Vtrig>(1/3)Vcc,輸出端為0，放電管導通。當Vtrig=0時，電路進入暫穩(wěn)態(tài)，此時輸出端為1，放電管截止。同時直流電源通過電阻R5、R6對電容C6充電，使得Vthr的值漸漸上升，當Vthr的值大于（2/3）Vcc時，電路重新進入穩(wěn)態(tài)，,輸出端為0，放

12、電管導通。電路暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間，即C6的充電時間取決于電阻R5、R6和電容C6的數(shù)值，其計算公式為： 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，則三極管Q3導通，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亮期間又有新的聲源出現(xiàn)，照明燈應重新通電時間t的要求。2.6 照明燈開關(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3端為高電平時，晶閘管的控制極導通，電燈點亮，當3端為0時，控制極斷開，由于為交流電，當電燈兩端電壓為0時，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，因為其是OC輸出（集電極開路），所以輸出端接電阻才能正常工作。NE555 二、 555定時器是一種應用極為廣泛的中規(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。因而廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。555集成電路的引腳圖閥值輸入THRES觸發(fā)輸入TRIG復位端輸出端Q放電管OUT任意值任意值00導通

14、<(2/3)Vcc<(1/3)Vcc11截止>(2/3)Vcc>(1/3)Vcc10導通<(2/3)Vcc>(1/3)Vcc1不變不變由555定時器構(gòu)成的可重復觸發(fā)單穩(wěn)電路工作波形圖BCR1AM-8P控制極 三、 因為電燈的工作電壓為220V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)上相當于兩個單向晶閘管的反向并聯(lián)，但只有一個控制極。鑒于雙向晶閘管的特殊結(jié)構(gòu)，無論在陽極和陰極間接入何種特性的電壓，只要控制極上加上一個觸發(fā)脈沖（不論極性），都可以使雙向晶閘管導通。雙向晶閘管廣泛應用于工業(yè)、交通、家用電器燈領(lǐng)域，可實現(xiàn)交流調(diào)

15、壓、電機調(diào)速、交流開關(guān)、溫度控制、臺燈調(diào)光等多種電路功能。 3.2元器件清單符號類別數(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)論與個人總結(jié)通過這次簡易聲光控延時照明燈的設(shè)計，我收獲很多。從開始看到題目時的無從下手，到查找相關(guān)的電路書籍和器件手冊，慢慢摸索、分析和同學一塊討論，到最終完成這次設(shè)計，鞏固了以前學過的知識，培養(yǎng)了自己思考、分析、設(shè)計、制作和檢查電路的能力，同時學會了用不同的元器件來組成電路實現(xiàn)相同的功能，從中比較分析而確定最優(yōu)的設(shè)計組合。也使我更加熟悉了altium designer軟件的使用，同時也學會了用multisim仿真軟件檢驗一些電路設(shè)計的正確與否，增強了電路的可靠性。通過這次設(shè)計，使我更好的利用了圖書館資源和網(wǎng)絡(luò)資源進行自主學習探索，對常見的集成電路器件的功能和引腳接法

17、有了進一步的了解和認識，這讓我明白了閱讀查找文獻的重要性，平時多積累知識，真正到了用的時候，才會得心應手。同時，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；由于平時只注重理論，沒有靈活思考，在遇到問題時，不知從哪入手。感謝老師給我這次機會，讓我學到了很多實用的知識，鍛煉了自己動手實踐和思考的能力，認識到自身存在的不足。通過這次設(shè)計的感悟，我相信這是我的一個新的起點，以后我能更好的在思考中學習，在實踐中進步。參考文獻1何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計，浙江大學出版社，2001年6月2姚福安，電子電路設(shè)計與實踐，山東科學技術(shù)出版社，2001年10月3王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐，東南大學出版社，