1、河南城建學院電子技術基礎課程設計報告聲光控制節能開關姓 名： 許玉東 學 號： 專業班級： 指導老師： 劉曉芳 所在院系：電氣與信息工程學院2014年6月18日摘要本設計研究的內容是樓道照明燈控制電路設計。通過對聲光延時控制電路的電路組成、電路原理、單元電路設計、電路調試與選擇以及數據與分析等幾方面的研究，實現了聲光延時樓道照明燈在白天不工作，而夜晚收到突發聲響信號時自動開燈，并延時30s后自動熄滅的控制要求。減小了無效電能的損耗，達到了節能的效果。主要方法是利用聲控，光控電路將聲音信號，光信號轉化為電信號，其中的運放LM358將信號放大，用555構成的施密特觸發器對波形整形，使輸出為方波，用

2、74122單穩態觸發器控制延時時間，接LED發光二極管，從而實現整個電路的設計。隨著社會的發展，國家“十一五”規劃把節能和環保作為兩個主題，而且國家節能中長期專項規劃明確提出照明用電占全國用電量的13%，可見照明節能顯得非常重要。這就要求更加節能和環保的聲、光雙控延時開光照明燈的出現，以滿足人們對高質量生活的需求。 關鍵詞：聲光控 定時控制 mulitisim仿真目錄1 概述 1.1能清晰地了解本次設計的題目內容。 1.2掌握基本元件的使用。其中包括光敏電阻，駐極體話筒，運算放大器等。 2 系統總體方案 2.1設計方案2.2聲光控制燈設計所需要的器件3 各模塊設計 3.1電路原理圖 3.2工作

3、原理及參數計算 4 軟件仿真5課程設計體會參考文獻（按照標準格式）附1：源程序代碼（若編程有）附2：系統原理圖1 概述1.1能清晰地了解本次設計的題目內容。本次課程設計的題目是樓道聲光控制燈設計，要求是在夜間（黑罩模擬）有聲音信號時。使燈（用LED發光管模擬）點亮：無聲時延遲30秒后熄滅，聲音間隔小于30秒則LED持續點亮，白天有聲無聲均不點亮。1.2掌握基本元件的使用。其中包括光敏電阻，駐極體話筒，運算放大器等。掌握基本元件的使用。其中包括光敏電阻，駐極體話筒，運算放大器，LM358，NE555定時器構成的施密特觸發器及74LS122單穩態觸發器. 2 系統總體方案2.1設計方案利用聲控，光

4、控電路將聲音信號，光信號轉化為電信號，其中的運放LM358將信號放大，用555構成的施密特觸發器對波形整形，使輸出為方波，用74122單穩態觸發器控制延時時間，接LED發光二極管，從而實現整個電路的設計。2.2聲光控制燈設計所需要的器件 這次課程設計主要用了74122、LM358和NE555三個集成器件，發光二極管，光敏電阻，駐極體話筒以及一些基本電路元器件。下面介紹一下主要元件： （1）LM358內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器， 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工 作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流

5、增益 模組,音頻放大器、工業控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供的使用運算放大器的場合。 LM358是2輸入-二運算放大器集成電路，其內部電路及管腳排布如下圖2-1： 圖2-1 LM358內部電路及管腳排布 （2）555 定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規模集成器件。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，輸出驅動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電平兼容。 555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器、單穩態觸發器及施密特觸發器等脈沖產生與變換電路。 NE555是一種應

6、用特別廣泛作用很大的的集成電路于小規模集成電路，在很多電子產品中都有應用。NE555的作用是用內部的定時器來構成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖。NE555內部結構、引腳排列及功能表如下列圖2-2所示： 圖2-2 NE555內部結構及引腳排列表2-1 NE555功能表UTHT的狀態00導通10導通1保持不變11截止 （3）74122是可重復單穩態觸發器，它的功能表見表1-4-1，是直接清“0”端，是觸發輸入端，其中是低電平信號觸發端，是高電平信號觸發端，是輸出端，Rint和Cint是外接定時電阻和定時電容的接入端。當=0時，單穩態觸發器清零，Q=0。功能表中的符號和表示觸發信號的觸發邊沿，都

7、可以做觸發輸入端使用，除了做清零端使用外，也可以做觸發端使用，見功能表的最后二行。功能表中的符號表示單穩工作狀態。 74122是一個TTL 可再觸發單穩態多諧振蕩器集成電路，它的引腳排布如圖2-3下： 圖2-引腳排列圖 表2-2 74LS122功能表表2-3 其他電路元件元件名稱類別及數量光敏電阻阻值與光強成反比（1個）駐極體話筒聲音信號輸入（1個）發光LED發光二極管（1個）電容10uf（2個）288uf（1個）電阻4.7k（6個） 150k（2個） 330（1個） 10k（1個） （4）發光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射

8、出可見光，因而可以用來制成發光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數字顯示。磷砷化鎵二極管發紅光，磷化鎵二極管發綠光，碳化硅二極管發黃光。它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能，發光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發光二極管加上正向電壓后，從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結附近數微米內分別與N區的電子和P區的空穴復合，產生自發輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發出的光的波長越短。常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。 （5）駐極體話筒：駐極

9、體話筒具有體積小、結構簡單、電聲性能好、價格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內設置一個場效應管作為阻抗轉換器，為此駐極體電容式話筒在工作時需要直流工作電壓。 （6）光敏電阻器又叫光感電阻，是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器。入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。通常，光敏電阻器都制成薄片結構，以便吸收更多的光能。當它受到光的照射時，半導體片（光敏層）內就激發出電子空穴對，參與導電，使電路中電流增強。

10、3 各模塊設計3.1電路原理圖 （1）用LM358接成的聲控放大電路原理圖： 圖3-1聲控放大電路（2） 用LM358接成電壓跟隨器，光控電路原理圖： 圖3-2光控電路（3）將NE555的6腳和2腳相連作為信號輸入端即可構成施密特觸發器。施密特觸發器可對輸入波形進行變換和整形，最重要的特點是能夠把變化緩慢的輸入信號整形成邊沿陡峭的矩形脈沖，它的電壓傳輸特性是一條具有滯回特性的曲線，即觸發器輸出由低電平變為高電平和由高電平變為低電平所對應的閾值電壓是不同的。其內部電路和波形如下圖所示： 圖3-3 555構成的施密特觸發器 （4）用74122為可重復單穩態觸發器，根據其輸出脈沖寬度實現延時30s。

11、 圖3-4 74LS122構成的單穩態觸發器 （5）總的電路的設計是將聲控放大電路、光控電路、555構成的施密特觸發器和74122構成的單穩態觸發器組合起來，這樣即可以實現聲控、光控、波形整形和延時的功能。電路圖見附錄。3.2工作原理及參數計算應用LM358集成電路的5腳和6腳作為輸入，7腳作為輸出接成聲控放大電路，2腳和3腳作為輸入，1腳作為輸出接成光控電路。將NE555電路2引腳和6引腳連在一起使其具有施密特觸發器功能，后一并與接成放大電路的LM358集成塊7引腳相連，NE555電路控制端4引腳與接成放大器電路的LM358集成塊1引腳相連。分別將74122可重復觸發單穩態觸發器的1、2引腳

12、，3、4引腳相連，將1、2引腳與NE555電路輸出端相連，3、4引腳與電源高電平相連，6腳接發光二極管和電阻。電路的延時功能體現在單穩態觸發器的波形整理功能及連接在其11和13引腳的電容與電阻的適當組合上，本次課程設計使用的是低功耗實驗電路所以選擇150K歐及288uF電容串聯方式，經計算其延時時間約為30秒。當光線充足時，光敏電阻阻值很小，LM358的3腳分壓小，電壓比較器輸出1腳為低電平。NE555電路4引腳為低電平有效，此時不管2腳和6腳輸入為高或低，OUT輸出端直接復位為0。74122的1腳和2腳也為低，其Q端輸出也為低，Q端為高電平，發光二極管負端為高，燈不會亮。當光線不充足時，光敏

13、電阻阻值很大，LM358的3腳分壓大，故電壓比較器反相輸入，輸出為高電平，NE555的直接復位端4腳無效。這時若有聲音信號通過駐極體話筒輸入，通過電容濾波后輸入LM358聲控放大電路，經放大后輸入NE555的2腳和6腳，正弦波形被施密特變換為反相矩形波。NE555的2腳和6腳輸入大于的電壓，3腳輸出OUT由低變為高，74122的1腳和2腳接收到一個上升沿脈沖，輸入到74122單穩態觸發器后再次經波形變換，Q端產生一個上升沿脈沖。由于LED接入74122的Q引腳，故其在Q引腳是一個下降沿脈沖，此時發光二極管負端為低，燈會亮，亮時延遲時間為脈沖寬度。聲音信號消失，Q端上升沿維持30s后燈會自動熄滅

14、。74122為可重復觸發單穩態觸發器，其主要特點就是可重復觸發性，它能使計時裝置重新計時，以達到延長燈亮時間的目的。只要是在無光有聲的情況下給聲音信號，燈就會亮。要使LM358的聲控放大電路的放大倍數為3050，即,可選用=4.7K、=150，此時算得。，要使LM358的2腳和5腳的電壓為，必須選用兩對阻值一樣的電阻，這里在5引腳選用4.7K，在2引腳選用1K。要使延時時間為5s，即使=30s，選用150的電阻和288uF的電容，即在11腳和13腳間接入288uF的電容，在13腳和間接入150電阻。 4 軟件仿真5 課程設計體會回顧此次課程設計，一周時間里，從理論到實踐，不僅鞏固了以前所學的知識，而且學到了很多書本上學不到的東西。通過課程設計使我懂得了理論與實踐相結合非常重要，光有理論知識是遠遠不夠的，從理論和實踐中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。此外，這次課程設計與我們的日常生活是息息相關的，以前只知道學習書本知識，都不知道我們將來畢業會從事什么工作。這次課設使我知道我們將來或許可以做出比樓道聲光控