1、小夜燈的設計摘要：針對目前社會上很多地方使用長明燈照明，不能實現燈光的照明智能化造成電能的巨大浪費。為響應科學減排和節能科學發展的號召而設計了聲光控小夜燈控制系統。本系統采用咪頭、光敏電阻構成光照信號和聲音采集信號電路。通過運放LM324對信號放大并同時運用74LS08輸入與門構成邏輯電路，進行邏輯控制，給出是否亮燈的信號，由RC充放及開關電路執行，通過控制繼電開關控制小夜燈。此系統能很好的控制燈的亮滅，即在有聲音和無光情況下燈亮，其他情況下燈滅，從而達到節能的效果。 關鍵字：LM324；74LS08 ；RC充放電電路；繼電開關Design Night LightChaohu College

2、Department of Physics and Electronic Science, Chaohu, Anhui 238000Abstract: Currently, there are many places for the use of long lamp lighting, intelligent lighting, light can not be realized causing a huge waste of energy. Scientific reduction and energyconservation in response to the call of scien

3、tific development and design of sound and light control night light control system.This system uses the microphone, photoresistor light signals and sound collection constitutes the signal circuit. LM324 op amp through the signal amplification and use both of the input AND gate 74LS08 form logic circ

4、uits, logic control, whether the light signal is given by the RC charge and discharge and the switching circuit implementation, by controlling the relay switch to control night light.Good control of this system can eliminate the bright lights, that is no light in the case of sound and lights, the ot

5、her case the lamp, so as to achieve energy-saving effect.Keywords: LM324; 74LS08; RC charge and discharge circuit; Relay switch目 錄前言1第一章 系統組成及工作原理21.1 總體設計思路21.2 電路各模塊設計簡介21.2. 1電源電路2聲控電路3光控電路31.2. 4混合控制模塊41.2. 5開關延時電路4第二章 混合控制模塊的設計62.1 混合控制模塊設計62.2 混合控制模塊原理62.3 設計方法與參數的確定62.4 電路仿真圖7第三章 電路的焊接與調試83.1

6、 電路的安裝與焊接83.2混合控制模塊的調試8第四章 系統調試9結論10致謝.11參考文獻12附錄一 系統總電路圖13前言當你夜晚走在大街小巷或者要去倉庫找東西時，是否在為找不到開關而煩惱不已？是的，在日常生活中我們可以發現很多時候我們需要燈卻沒有或者不能實現智能控制等，而聲光雙控小夜燈特別適合廣大人們的要求。科學技術日新月異，技術的發展為我們帶來了許多方便。同樣，在燈光控制方面它也給我們帶來便利。公共場所照明越來越朝著智能化人性化的方向發展。現在市場上不僅有聲光控開關，還有微波感應開關和熱釋遠紅外感應開關。目前，微波式感應開關在抗干擾性能上尚不理想，紅外感應開關在性能上較為理想，但安裝復雜，

7、性能還不夠穩定，價格也偏高。而聲光雙控器件不僅價格低廉，安裝方便，而且也能有很好的控制效果，因此聲光控會有一個很好的應用前景。本次設計是聲光雙控小夜燈控制系統的設計，此控制系統的設計采用模塊化結構，主要有聲控電路，光控電路，混合控制電路、開關延時電路和電源電路。在設計此控制系統時，采用了模塊化的設計思想，因而設計起來更加簡單、容易、條理清晰。這種設計思路可以應用于以后的大型產品設計中，能夠大大的降低設計難度，也不會因為一個小模塊的設計問題而影響總體的進度。聲光雙控小夜燈控制系統有對聲光信號進行選擇并通過開關延時電路使燈泡亮滅的功能。利用自制直流穩壓電源供電，利用光敏電阻的阻值變化來判斷光線強弱

8、，用咪頭檢測聲音信號并用LM324對信號進行放大，通過74LS08芯片對聲光信號進行邏輯分析，RC充放電電路與繼電開關控制驅動燈泡。當有較強光時無論有無聲音都不會亮，無光或光很暗時有聲音會亮，無聲音則不亮。該聲光雙控控制系統能很好的實現設計要求，相比市場上的一些產品而言，具有成本低廉性能良好的優點。 第一章 系統組成及工作原理1.1 總體設計思路聲光雙控小夜燈主要是依據光控原理和聲控原理來設計的。利用光控電路可以根據光線的亮暗條件控制燈的使用。光控電路是由光敏電阻和可控硅組成。聲控電路是為完善光控路燈而設計。在不同時段、不同的地點使用燈的情況也不同，聲控可進一步控制時間，節約能源。整個電路系統

9、由電源電路，聲控電路，光控電路及延時電路等部分組成。電源由電網供電電壓交流220V(有效值)50Hz，經降壓整流后輸出電路所需電壓。光敏控制電路對外界光亮程度進行檢測，輸出與光亮程度相對應的電壓信號。從而實現白天燈泡不亮晚上遇到聲響時，通過聲控電路使燈泡自動點亮。聲控電路主要將聲音信號轉變為電信號，從而要實現自動控制，延時電路為聲音消失后延長一段光照時間。總體方框圖如圖1.1所示。電源部分光控部分聲控部分混合控制電路開關及延時部分圖1.1聲光雙控小夜燈原理組成方框圖1.2 電路各模塊設計簡介1.2. 1電源電路 電網提供交流電壓220V，流經11:1的變壓器輸入電路。四個整流二極管接成的橋路，

10、四只二極管兩兩交替導通，使交流電壓變成脈動的直流電壓，稱為全波整流。交流電壓經過橋路，可以使交流電壓變成脈動的直流電壓。電容C2有濾波的效果。LM317可使輸出電壓非常穩定。通過調節變阻器R16，使R15與R16的比值改變從而達到調節電壓的目的。C4電容用于消除電路的紋波，C3電容則是為了抵消電感效應，抑制高頻干擾，并改善負載的瞬間響應。LED是電源指示燈，當電路接上電網時LED指示燈亮起，指示電源通電。圖1.2.1 電源電路1.2.2聲控電路如圖1.2.2聲控電路為聲音信號采集電路，利用咪頭在聲音變化下電壓發生改變的特性。當有聲音時將在out端輸出一個大于2V的高電平，當沒有聲音時在out端

11、產生一個小于0.8V的低電平；在總電路的綜合控制的基礎上，當夜晚有人經過時，有聲音路燈點亮，在寂靜無人的晚上路燈熄滅。圖1.2.2聲控電路 1.2.3光控電路圖1.2.3光信號采集電路，利用光敏電阻在光照與無光照條件下的電阻變化大的特性，利用電阻串聯分壓式采取對應電壓信息。當有聲音時在out端將輸出一個大于2V的高電平，當沒有聲音時在out端產生一個小于0.8V的低電平；在總電路的綜合控制基礎上，當夜晚有人經過時路燈點亮，在寂靜無人的晚上路燈熄滅。圖1.2.3光控電路1.2.4混合控制模塊如圖 當有聲音時在out端將輸出一個大于2V的高電平，當沒有聲音時在out端產生一個小于0.8V的低電平；

12、沒有光時在out端將輸出一個大于2V的高電平，當有光時在out端產生一個小于0.8V的低電平；當光控模塊和聲控模塊同時產生一個大于2V的高電平時LM324兩端才產生高電平，其他情況下LM324兩端將產生一個低于1V的低電平。在總電路的綜合控制的基礎上，當夜晚有人經過時路燈點亮，在寂靜無人的晚上路燈熄滅。在延時照明控制電路作用下，一段時間過后人走燈熄。從而達到節約電能延長使用壽命的目的。圖1.2.4 混合控制電路圖1.2. 5開關延時電路 如圖 本延時電路采用RC充放電電路作為延時部分，通過二極管等使充電放電電路分開。這樣極短的聲音刺激就能實現電路的延時工作。信號由前一級邏輯電路部分經R1輸入，

13、經過二極管D1向電容單向C1充電。所以充電后運放LM324的3腳電位高于2腳，1腳就輸出正電位，經穩壓管穩壓為5V，此時三極管Q1開啟，指示燈亮起，繼電開關合上，電網接通，點亮燈泡X1。在聲音信號刺激結束后，電容向電阻R2R5放電，其中R5為100k電位器，使其放電時間為5s到25s可調。圖1.2.5開關延時電路第二章 混合控制模塊的設計2.1 混合控制模塊設計 在設計之初，首先要明確所設計電路的功能為在前級模塊給出的各種信號和后一級所需要的信號。根據這一設計思路，在有聲音和無光時上一級的兩個模塊都將產生大于2V的信號，而實際也是要求在這種情況下控制燈亮，給下一級一個大于4V的高電平信號，才能

14、控制燈亮，而在其他情況下都將產生低電平，約接近于0V。根據這些選擇74LS08與門芯片就能達到設計要求。而下一級要求電壓大于至少為4V時才能控制燈亮，所以在74LS08的輸出端加一個兩級放大電路就能達到設計要求了。2.2 混合控制模塊原理 聲光雙控燈的混合控制模塊總體參考方案圖如圖2.1所示。它包括聲音信號和光照度信號的74LS08邏輯控制模塊和LM324放大兩個模塊組成。從外界進行信號混合篩選和驅動控制系統，從而達到燈泡發亮的功能。LM324放大74LS08與門電路聲控部分光控部分圖2.1 聲光雙控燈控制系統混合控制模塊設計框圖2.3 設計方法與參數的確定通過設計原理可以設計如圖2.2所示電

15、路，根據聲控和光控提供的電壓我們選擇74LS08二輸入與門芯片，當輸入的兩個信號都是高電平時芯片輸出端產生一個大于2V高電平給下一級，由于當恰好為2V時下一級不能滿足其要求，故利用LM324設計一個2倍的放大器，電阻可以選擇兩個2K歐姆的電阻和一個1K歐姆的平衡電阻。圖2.2混合控制模塊設計電路2.4 電路仿真圖圖2.3混合控制模塊仿真從圖2.3混合控制模塊仿真，當給74LS08的兩個輸入端輸入兩個方波信號，可以看出當只有兩個輸入同時為高電平時輸出才是高電平，其他情況下輸出的都是零電平。第三章 電路的焊接與調試3.1 電路的安裝與焊接電路安裝要注意幾個原則：1.先裝矮后裝高、先裝小后裝大、先裝

16、耐焊等；2.一定要注意排版，不能東倒西歪，方向應盡量一致；3. 布線盡量使電源線和地線靠近實驗電路板的周邊，以起一定的屏蔽作用；4. 最好分模塊安裝。此外焊接時不能出現虛焊、假焊、漏焊，更不能出現過焊，因為有些器件，不能耐高溫，比如焊接三極管時，電烙鐵絕對不能停留太久；同時過焊銅片將脫落，給焊接帶來不必要的麻煩、也將影響板子的視覺效果。3.2混合控制模塊的調試 本實驗調試，可以首先給電路一個高電平信號和一個低電平信號，兩個低電平信號，用示波器檢測與門過后是否有信號。若沒有信號則說明與門可能工作正常。再輸入兩個高電平信號，看輸出是否有信號，若有信號則說明與門工作正常，否則就是芯片有問題

17、需更換芯片。第二部分的調試。若有信號經過74LS08后，在用外用表檢測LM324輸出端的電壓，看其輸出大小。當兩個都是高電平輸入時LM324輸出端至少應該有4V的輸出信號。實際調試過程中，當輸入兩個高電平信號時，74LS08輸出端有一個大于2V的信號，調試時電壓在2V到4.8V之間，達到了預期的效果。此時LM324的輸入端電壓在3.8V到7V之間，基本上符合了設計要求。第四章 系統調試 在五個模塊分別調試成功的前提下，按照電路圖將五個模塊連接好，檢查是否正確連接，連接正確時則可以接上220V的交流電源。遮住光敏電阻看是否燈泡發光，加上聲音時看燈泡是否發光。即在有光時不管有聲音和沒聲音燈泡都不亮

18、，在無光時有聲音時燈泡亮且延時20秒左右，沒聲音時燈泡不亮。如果達不到設計要求或根本不會出現所要的結果，可以用萬用表和示波器逐個檢測信號，再檢查是否存在虛焊的問題。調試過程中如果發現電路不是怎么靈敏，可以調節聲音檢測放大系統的電位器，改變二極管基極的電壓從而實現靈敏度的調節，如果延時時間達不到要求可以調節電位器改變充放電路的放電時間。在以上基礎上，還需要多次上電調試，觀察電路是否有其他狀況，是否有不穩定的情況發生。如果電路不穩定擇應立即排查原因，特別的應該注意虛焊的問題。在繼電器部分是比較容易發生虛焊和短路的部分，應特別注意；而且此部分要接上220V的交流電，因此應更加注意，并做好保護，以免觸電。結論在為期兩個月的畢業論文設計實驗中，完成了“小夜燈的設計”。本系統可以控制路燈、樓梯、庫房等燈光的智能照明，即在有光是燈始終不亮；在無光時當有聲音時燈亮并且會延時一定的時間，無聲音燈不亮。從而實現節能節電的效果。由于此電路在光線較暗時是否接通取決于聲音的強弱，通過放大器對信號進行放大。本設計主要通過模塊化思想，逐步實現設計所需達到的功能要求。聲音檢測放大模塊是對外界聲音信號的感應系統。光照度檢測