1、 報告編號：第26組綜合課程設計報告 聲光雙控節(jié)能燈學生姓名： 許運增 張秀娟 指導教師： 曹喜珠 所 在 系：電 子 工 程 系 所學專業(yè)： 電子信息工程 年 級： 2011級 2013年6月目 錄摘 要31 聲光雙控節(jié)能燈總體設計31.1設計題目描述31.2設計要求31.3原理分析41.4結(jié)構(gòu)框圖42 單元電路解析52.1聲控電路52.2整流電路52.3光控電路62.4延時電子開關電路63 元件清單表74 電路測試與仿真75 實訓總結(jié)與體會85.1 設計任務完成情況85.2 問題及改進85.3 心得體會9參考文獻9聲光雙控節(jié)能燈摘 要在生活中，我們無時不在地使用著燈，諸如臺燈、路燈、日光燈

2、、探照燈等等。因此，設計一個既實用又方便的照明燈則是非常好的。在學校、公寓等單位的公共場所以及居民區(qū)的公共樓道，長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費。另外，由于頻繁開關或者人為因素，墻壁開關的損壞率很高，增大了維修量、浪費了資金。為了加強我們對模擬電子技術(shù)合數(shù)字電子技術(shù)的理解合鞏固，我的設計的課題是聲光雙控制延時照明燈的設計，我設計了一種安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用壽命長的聲光雙控照明燈。白天光照好，不管發(fā)出多大聲音，聲光控路燈控制器都不會使燈發(fā)光。夜晚光暗，電路只要檢測到有聲響，就會自動亮，過短暫一段時間后又自動熄滅，節(jié)能節(jié)電。本報告主要闡述了聲光控路燈控制器的組成、性能，適用范

3、圍及工作原理，給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇，節(jié)電效果十分明顯，同時也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果良好。 關鍵字：自動控制 聲控電路 光控電路 延時電路1 聲光雙控節(jié)能燈總體設計1.1設計題目描述設計一個聲光雙控節(jié)能燈的延時開關電路，用其代替住宅小區(qū)的樓道上的開關，即在天黑后，當有人走過樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其他聲音時，樓道燈會自動亮，當人們進入家門或走出公寓，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅；在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮，可以達到節(jié)能的目的。1.2設計要求a畫出總體設計方框圖，以說明有哪些相對獨立的功能模塊組成，并以文字對原理做輔助說明。b設計各個功能模塊的電路圖，加上原理說明。

4、c完成總體電路圖用Multisim仿真。圖1-21.3原理分析聲光雙控節(jié)能燈的電路原理圖如圖所示。電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路CD4011，其內(nèi)部含有4個獨立的與非門D1D4，使電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高。當聲音信號(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒BM接收并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)C1耦合到VT的基極進行電壓放大，放大的信號送到CD4011中的與非門D2的2腳，R4、R7是VT的偏置電阻，C2是電源濾波電容。為了使聲光控開關在白天開關斷開，即燈不亮，由光敏電阻RG等元件組成光控電路，R5和RG組成串聯(lián)分壓電路，夜晚環(huán)境無光時，光敏電阻的阻值很大，RG兩端的電壓高，即為高電平期間t=2R8C3，

5、改變R8或C3的值，可改變延時時間，滿足不同目的。CD4011中的D3和D4構(gòu)成兩級整形電路，將方波信號進行整形。當C3充電到一定電平時，信號經(jīng)與非門D3、D4后輸出為高電平，使單向可控硅導通，電子開關閉合；C3充滿電后只向R8放電，當放電到一定電平時，經(jīng)與非門D3、D4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關斷開，完成一次完整的電子開關由開到關的過程。二極管VD1VD4將220V交流進行橋式整流，變成脈動直流電，又經(jīng)R1降壓，C2濾波后即為電路的直流電源，為BM、VT、IC芯片等供電。1.4結(jié)構(gòu)框圖穩(wěn)壓， 濾波整流，降壓聲音拾取聲音放大控制部分受控部分延時電路圖1-42 單元電路解析2.1聲

6、控電路當BM獲取到聲音信號后，其會轉(zhuǎn)換成電信號，如圖所示聲控電路由傳聲器BM，電阻器R2、R4，晶體管VT、電容C1和CD4011中的D1組成。此部分電路圖如圖所示： 圖2-1工作原理：話筒將聲音信號轉(zhuǎn)化為負極性的電信號，但接收到的微弱信號經(jīng)C2濾波，通過由三極管VT組成的放大器把微弱的信號進行放大，其集電極輸出正極性的電信號送到CD4011的2腳。并通過R4給基極提供導通電壓。2.2整流電路整流電路把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。本次所用為單向橋式整流電路，是由電源變壓器T，4只整流二極管VD1VD4等組成。此部分電路圖如圖所示： 圖2-2

7、工作原理：利用4個二極管接成電橋使在Ul的正負半周的電壓經(jīng)過兩只二極管交替導通，即在負載上形成了單方向的全波脈沖電壓。其中單向橋式整流電路對電壓的利用率高。在橋式整流電路中，交流電在一個周期內(nèi)有兩個半波電流以相同方向通過負載所以該整流電路輸出的直流電壓比半波整流電路增加一倍。2.3光控電路光控電路的核心元件為光敏電阻，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(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。在光線較暗時，光敏電阻呈高阻態(tài)；在光線較亮時，光敏電阻呈低阻態(tài)，光敏電阻

8、通常都工作于直流或低頻狀態(tài)下。光控電路由光敏電阻器RG，電阻器R5和CD4011中的D1組成。此部分電路圖如圖所示： 圖2-3工作原理：在黑暗狀態(tài)下光敏電阻RG呈高阻態(tài)，電路通過R5在光敏電阻RG形成高電平。當同時有聲音信號時，經(jīng)過CD4011的一個與非門D1使后級電路工作。當有足夠的光通量照射在光敏電阻上時，其電阻值突然降得很低，既光敏電阻兩邊就的電壓就很小，即不能形成高電平，使其后級電路不能工作。 2.4延時電子開關電路延時電子開關電路它是用電路中送入的信號進行控制電路的設備。其作用是用送進來的信號去控制電路，使電路達到延時的效果。聲光雙控電路是聲、光控開關的組合。它是利用駐極體話筒是否采

9、集到聲音信號，光敏電阻感應光線的明暗來改變信號的高低電平，以達到控制電路輸出高低電平的目的，再利用穩(wěn)壓管高電平導通的原理來控制燈泡的亮滅。此部分電路圖如圖所示： 圖2-4工作原理：延時電路的設計主要由C3和R8組成。當夜晚有響聲（如腳步聲、說話聲等），駐極話筒會接收到信號并通過三極管VT對其進行放大之后送到CD4011的1腳，同時光敏電阻這時也呈高阻態(tài)并送入CD4011的2腳，經(jīng)與非關系后3腳輸出低電平，芯片4腳輸出高電平使二極管VD5導通對C3充電。最終芯片11腳輸出高電平去控制晶閘管導通點亮燈泡L。在此期間同時通過VD5對C3快速充電，充電電流大，充電時間很短，快速將C3上電壓充滿，C3上

10、所得的電壓經(jīng)R8對晶閘管VT的T、K級慢慢放電，此時就算沒有響聲燈泡仍然點亮，直到C3上的電放完，可控硅截止燈泡熄滅等待下一次觸發(fā)。3 元件清單表元件名稱序號參數(shù)數(shù)量碳膜電阻R1150K1碳膜電阻R218K2碳膜電阻R343K1碳膜電阻R42.4M1碳膜電阻R51M1碳膜電阻R618K1碳膜電阻R7470K1碳膜電阻R81.3M1VD1VD5二極管1N40075K開關管10061VT三極管S90141RG光敏電阻MG45-5K1BM駐極體話筒CZN171CD4011集成芯片CD4011BCN1C1電容1041C2、C3電容22µF/25V24 電路測試與仿真圖4-1電路的仿真測試如圖

11、，通過實驗顯示此圖與實際效果圖有相同的實際應用，具有良好的現(xiàn)實意義！5 實訓總結(jié)與體會5.1 設計任務完成情況通過為期一周的課程設計，我對于聲光雙控電子電路的組成與用途有了深刻的了解，并且對于各個部分電路進行了論證與設計。在設計聲控電路的過程中對于邏輯控制電路有了更深一步的認識，了解并掌握了芯片74LS00的功能與連接，并且對于二極管、三極管和控制電路的工作原理有了進一步的了解。5.2 問題及改進在仿真的過程中，連接好電路以后，發(fā)現(xiàn)沒反應，然后通過示波器一個一個檢測元件的輸入和輸出信號，看看是不是和理論的一樣。找出不符合理論的那部分，對照電路圖進行檢查修改，最后發(fā)現(xiàn)缺少一個電容，導致開關管的功

12、能沒有實現(xiàn)。所以在連接電路的時候要細心，這也是要改進的地方。當開關導通時，在光線較暗時，光敏電阻呈高阻態(tài)；在光線較亮時，光敏電阻呈低阻態(tài)，在黑暗狀態(tài)下光敏電阻RG呈高阻態(tài)，電路通過R5在光敏電阻RG形成高電平。當同時有聲音信號時，經(jīng)過CD4011的一個與非門D1使后級電路工作。當有足夠的光通量照射在光敏電阻上時，其電阻值突然降得很低，既光敏電阻兩邊就的電壓就很小，即不能形成高電平，使其后級電路不能工作。5.3 心得體會在拿到題目時，很茫然不知如何下手。后來通過廣泛查閱相關資料還有和同組同學的討論，總算找到了方向。本次設計的原理清晰，設計性能指標的靈敏度基本達到設計的要求。在整個設計過程中，我用

13、的都是簡單廉價的元器件，降低了系統(tǒng)成本。課程設計實踐不單是將所學的知識應用于實際，在設計的過程中，只擁有理論知識是不夠的。邏輯思維、電路設計的步驟和方法、考慮問題的思路和角度等也是很重要，是需要我們著重鍛煉的能力。通過實驗也達到了設計的目的，了解掌握了數(shù)字電子技術(shù)的知識并應用于實踐。培養(yǎng)了自己獨立完成課題的能力與動手能力，并加強了對待事物嚴謹?shù)膽B(tài)度。最后我覺得我自己除了在數(shù)電知識方面的收獲外，還學到了很多，比學習了仿真軟件，提高了軟件的自學能力。本次的聲光雙控節(jié)能燈的設計，我學到了很多以前專業(yè)課上沒學過的東西，或者說是彌補了以前專業(yè)課所學過而遺忘了的知識！鍛煉了我主動學習的能力、與他人合作的能

14、力。還可以從各種渠道獲得一定的資料共同加以研究學習，通過自己的獨立動手，老師和同學的耐心指導下，讓我學會了分析電路、設計電路的步驟以及計算機輔助作圖等，提高了我的綜合學習能力。參考文獻【1】康華光；電子技術(shù)基礎數(shù)字部分（第四版）北京；高等教育出版社出版，2006【2】彭介華；電子技術(shù)課程設計指導北京；高等教育出版社，2006【3】華成英；電子技術(shù)北京；中央廣播電視大學出版社，2006【4】童詩白；模擬電子技術(shù)基礎（第三版）清華大學電子學教研組編，北京；高等教育出版社，2004【5】康華光，陳大欽；電子技術(shù)基礎（模擬部分）（第四版）M北京；高等教育出版社，1999【6】何希才；新型電子電路應用實例M北京；科學出版社，2005【7