1、電子電路綜合實驗設計 簡易聲光控照明系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)學院： 電子工程學院 班級： 2011211202 學號： 2011210876 姓名： 孫月鵬 班內序號： 05 簡易聲光控照明系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 一、摘要 聲光控照明系統(tǒng)由整流穩(wěn)壓電路，可控硅開關MCR，話筒放大電路，光敏控制電路，音頻放大電路，檢波電路，延遲電路七部分組成，是一種利用聲、光雙重控制的的無觸點開關照明電路。它的主要功能是把聲信號轉化為電信號，經過兩級放大電路，在光控電路的控制下，由可控硅開關實現(xiàn)燈的亮滅，并且利用延時器實現(xiàn)一定的延時時間。是一種又節(jié)能又方便的自動開關電路，在生活中有廣泛的應用。關鍵字: 聲光控制 自動照明 延

2、時電路二、設計任務要求1、基本要求a)當環(huán)境明亮情況下，照明系統(tǒng)自動關閉；b)當環(huán)境昏暗情況下，可以通過聲音自動觸發(fā)照明系統(tǒng)；c)最小照明時間要求不低于10s；d)用PROTEL 軟件繪制電路的印刷電路板圖(PCB)。2、提高要求a) 最小照明時間可調節(jié)，調節(jié)范圍為：560s；b) 照明亮度根據環(huán)境亮度可以調節(jié)，分為3個等級：暗、普通、高亮。3、 探究要求 采用非本資料提供的原理及方法，另外設計一種簡易自動照明控制系統(tǒng)。三、設計思路及總體結構框圖1. 設計思路2總體結構框圖 首先由整流穩(wěn)壓電路輸出12V電壓，燈泡在可控硅的控制下實現(xiàn)亮滅。在光照的情況下，可控硅只能達到低電壓，燈泡不亮。在光暗的

3、情況下，當MIC得到外界的一個聲音信號，經由兩級放大電路發(fā)大，是可控硅通過控制電路得到一個高電壓，燈泡導通。并且由于延遲電路的作用，燈泡會在一段時間后自動熄滅。四、電路的設計過程1、電路圖2、電路分塊分析(1) 整流穩(wěn)壓電路: 由橋式整流電路(由D1D4 組成)，二極管穩(wěn)壓電路D5，加上穩(wěn)壓管DW 12V 和濾波電容C1 構成。目的是將家庭中常見的220V交流電壓轉換成穩(wěn)定的12V直流電壓。(2) 可控硅開關 MCR: 起開關作用，由這個開關去控制整流電路的工作與否，從而控制燈的亮和滅。它的柵極受控制電路的控制：當柵極得到一個高電壓時，則可控硅導通，燈亮；高電壓消失，則可控硅斷開，燈滅。(3)

4、 話筒放大電路: 為實現(xiàn)聲控功能，要設制話筒放大電路。由R2，MIC 組成話筒拾音電路，話筒上端得到音頻信號，通過C2 藕合到BG1 組成的放大電路，C3 是輸出耦合電容。改變電路中R2 阻值大小和C2 容值大小，可調節(jié)聲控的靈敏度；(4) 光敏控制電路: 由光敏電阻GM 來實現(xiàn)，音頻輸出電壓通過C3，R5 耦合送到音頻放大電路，光敏電阻接地。GM 有光照時，電阻非常小，音頻信號被GM 短路，無法往后傳輸，白天燈不亮；晚上無光照時GM 電阻很大，達到兆級以上，相當于開路，音頻信號不受影響，燈受聲音控制。(5) 音頻放大電路: 由兩個三極管來組成放大電路，即由一支N PN 三極管BG2 和一支P

5、N P三極管BG3 互補，實現(xiàn)放大。(6) 檢波電路: 音頻信號是交流信號，不能用交流信號控制可控硅，需轉換為直流信號，才能控制可控硅，這里采用了1N4148 二極管，由于兩級音頻放大電路輸出信號大，足以使D6 導通，輸出音頻信號的正半周對延時電容C4 進行充電。(7) 延遲電路: 由 R8,C4 組成，檢波二極管D6 取得音頻信號正半周時，對C4 充電，C4充電后得到的直流電壓，就是控制電壓。要放電必須經過R8 和可控硅，放電完的時間就是延遲時間，主要由C4, R8的參數控制。檢波后的音頻信號經過延時電路以后，去控制可控硅，若可控硅斷開，則整流電路負載斷開，燈不亮；若導通，則整流電路負載導通

6、, 燈亮。可見，電路中燈泡要受可控硅的控制，可控硅受話筒取得的音頻信號和光敏電阻的控制，從而可以實現(xiàn)聲控和光控，而燈亮的時間由延時電路的時間長度決定。3、電路搭建面包板五、功能實現(xiàn)及擴展1基本要求：（1） 當外界有光時，照明系統(tǒng)關閉。（2） 當外界黑暗時（用盒子遮住光敏電阻），但無聲時，照明系統(tǒng)關閉。（3） 當外界黑暗時（用盒子遮住光敏電阻），輕拍手掌或者高聲說話，照明系統(tǒng)開啟，燈亮。（4） 燈亮，25秒后，照明系統(tǒng)關閉。2提高要求 將控制電阻R8換作電位器后，可實現(xiàn)照明時間的調節(jié)。如需要照明時間20秒，則電位器R8為200K。3探索要求 利用NE555實現(xiàn)聲光自動照明電路該電路的聲控電路、光

7、控電路等與本實驗相同，唯一不同的是用到了555定時器。話筒聲控電路和光敏控制電路共同控制555定時器的觸發(fā)輸入端, 實現(xiàn)了聲光兩信號的邏輯“與”, 即聲光雙控功能。具體而言, 在光線強的時候, 不論是否有聲音, 觸發(fā)輸入端的電位總在VCC/3 以上, 不能觸發(fā)555 定時器；在光線弱的時候, 若有聲音信號, 則使觸發(fā)輸入端的電位拉低至VCC/3 以下, 從而觸發(fā)555 定時器。定時器在此電路中用作單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。當觸發(fā)輸入端低于VCC/3( 3V) 時, 555 定時器進入暫穩(wěn)態(tài), 輸出高電平8V, 觸發(fā)單向可控硅MCR22-8 導通使燈炮點亮。燈泡點亮后，光敏電阻值減小, R9兩端電壓升高,

8、使定時器觸發(fā)輸入端電位上升至VCC/3 以上。燈泡點亮時間約為12秒。六、測試1、可控硅的選擇與測試：單向可控硅有陰極(K)、陽極(A ) 和控制極(G) 三個極。可控硅使用時應注意: 極性的判別：先任測兩個極，若正、反測指針均不動(R×10 檔)，可能是A , K 或G,A 極; 若其中有一次測量指示為幾十至幾百歐，則紅筆所接為K 極，黑筆接的為G 極，剩下即為A 極。 性能的判別: 將旋鈕撥至R ×10 擋，紅筆接K 極，黑筆同時接通G、A 極,在保持黑筆不脫離A 極狀態(tài)下斷開G 極，指針應指示幾十歐至一百歐，此時可控硅已被觸發(fā)，且觸發(fā)電壓低；然后瞬時斷開A 極再接通，

9、指針應退回位置，則表明可控硅良好。2、 三極管的選擇與測試：電流放大倍數(B) 用萬用表可以測量，將量程開關撥到hFE 位置，并使兩表筆分開，把被測三極管插入測試插座，即可讀出管子的放大倍數。3、 其他元器件的選擇與測試包括電阻的阻值、電容的容值、二極管的正負極等等。七、故障及問題分析1) 燈泡常亮不滅: 一般由于橋式整流二極管或可控硅擊穿所致。2) 燈泡一直不亮: 一般由于橋式整流二極管連接不當；R9太大或可控硅開路所致。3) 燈泡周期性亮滅：R9太小。4) 聲音靈敏度降低或無效: 一般由于麥克風或三極管性能變差所致。5) 聲音靈敏度升高：一般由于R2電阻過小導致經整流后的波動電壓加在MIC

10、兩端的細微變化過大，經放大觸發(fā)可控硅控制級所致。6) 光線靈敏度降低或無效: 一般由于光敏電阻暗阻變小所致。 7) 發(fā)光延時過長:一般由于延時電阻阻值過大或者聲音信號過大所致。 發(fā)8) 光延時過短:一般由于延時電容容量小或者觸發(fā)的聲音過小所致。八、總結和結論 本次試驗是綜合設計性實驗，要求我們將以前學過的知識都綜合運用起來，融會貫通， 設計出具有一定綜合功能的電路。在選題時，我考慮到聲光控照明系統(tǒng)與生活聯(lián)系較大，做起來比較有成就感，選擇了這個實驗。一開始，心里還有些忐忑。由于這個實驗教材中并沒有，且被老師歸為較困難的一類，做的人并不多。好在在研究了一段時間后，發(fā)現(xiàn)電路結構清晰明了，并不是太困難

11、。 這次實驗與以往的實驗不同，規(guī)模更大，更復雜，對我們的要也很高。在前期搭電路板的過程中，由于各種原因，幾次從頭再來。特別是做完后與實驗結果不符，但又找不出原因，很是鍛煉人的耐心，同時我的發(fā)現(xiàn)問題的能力和動手能力也不斷提高。 這次實驗，我收獲到的不僅僅是可控硅的測試與使用、光敏電阻的使用等等，而是學會了一種學習方法，一種對待知識的態(tài)度，一種面對問題時鉆研的精神。從一開始的什么也不懂，到最后驗收時的成竹在胸，仿佛經歷了很多。一連幾天泡在實驗室里，盡管枯燥，盡管辛苦，但與最后的成績相比，都顯得微不足道。這讓我明白，這就是科研，這就是學習，這也是生活。我們會遇到各種各樣的問題，有些我們不知道答案，只

12、能打破從來。但只要我們堅持下去，終究會等到成功的那一天！九、 Altium繪制的原理圖和電路板電路原理圖PCB電路板圖10、 所用元器件及測試儀表清單1、儀器儀表清單儀器名稱型號用途直流穩(wěn)壓電源HT1712提供直流信號萬用表測量電阻、電壓2、元器件清單名稱型號數量用途變壓器220V12V1將220V交流電壓轉換為12V交流電壓 電阻110k1控制麥克靈敏度1.8M1構成放大電路62k2放大電路直流偏置100k21、控制光敏電阻2、構成控制回路4.3k1構成放大電路電解電容10uF/25V1構成整流穩(wěn)壓電路1Uf/50V1輸出耦合電容100Uf/16V1 延時電容瓷片電容0.022uF1控制聲控靈敏度二極管400751、構成橋式整流電路2、正向導通4148