声光控延时开关控制器

课程设计报告题目：声光控延时开关电路的设计系别：电子信息与电气工程系专业：电子信息工程_______班级：姓名：导师：成绩：________________________年月日声光控延时开关控制器设计摘要介绍一种声光控节能灯的组成性能，适用范围及工作原理，并介绍出了电路原理及元件参数选择。整个电路由声控电路、延时电路、光控电路、电子开关、电源电路组成。220V供电电压供电，光敏控电路对外界光亮程度进行检测，输出与亮度程度相对的电压信号。从而实现白天灯泡不亮，晚上遇到声响时，通过声控电路使灯泡自动点亮，声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而要实现自动控制，延时电路声音消失后延长一段光照时间。关键词：声光控制开关；声光技术；光电效应；声控电路OpticaldelayswitchcontrollerdesignABSTRACTThispaperintroducesakindofacousticelectricenergy-savinglampsperformance,scopeofapplicationandworkingprinciple,andintroducesthecircuitprincipleandcomponentparameterselection.Thewholecircuitbyacousticcontrolcircuit,timedelaycircuit,electriccircuit,electronicswitches,powersupplycircuit.220vpowersupplyvoltageofpowersupply,lightcontrolcircuittotestthedegreeofexternallight,theoutputvoltagesignalwithbrightnessrelatively.Soastorealizethedaylightbulbnotbright,eveningwhenyoumeetthenoiseautomaticallybythevoicecontrolcircuittomakethelightbulblight,acousticcontrolcircuitismainlythevoicesignalintoelectricalsignal,thustoachieveautomaticcontrol,timedelaycircuitnoisedisappearafterprolongedaperiodoflight.Keywords:soundandlightcontrolswitch;Acousto-optictechnology;Thephotoelectriceffect.Voicecontrolcircuit目录目录...................................................................................4第一章实验目的和任务....................................................................1第二章分析与设计........................................................................12.1设计任务与分析..................................................................12..2实验原理.......................................................................22.2.1局部模块工作原理.........................................................22.2.2整体电路工作原理.........................................................2第三章元件原理..........................................................................33.1光敏电阻........................................................................33.1.1光敏电阻原理图............................................................43.2驻极体话筒......................................................................43.3集成模块CD4011...................................................................43.3.1集成模块CD4011工作原理..................................................43.3.2集成电路CD4011各引脚功能图.............................................53.4可控硅...........................................................................5第四章实验步骤..........................................................................64.1电路原理设计步骤.................................................................64.2硬件焊接步骤.....................................................................6第五章电路原理图及元器件库设计..........................................................75.1原理图设计...................................................................75.2CD4011原件库设计.............................................................75.3元件清单.....................................................................85.4电气规则检查（ERC）..........................................................95.5CD4011封装库设计.............................................................95.6网表生成/载入...............................................................105.7PCB板图.....................................................................10第六章心得体会.........................................................................11参考文献...............................................................................11致谢................................................................................12附件................................................................................121第一章实验目的和任务1．要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应和通过照明灯开关对声强的感应设置两级开关，控制照明灯的亮灭。2．要求电路能够实现有光线时灭，无光线时有声亮，并且照明灯点亮一段后自动关断。3．要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新开启。4．根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。5．学习掌握焊接技术以及电路元件的装配。熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。6.针对原理电路，通过计算参数，选择合适的元器件，搭建电路，并调试通过。第二章分析与设计2.1设计任务与分析顾名思义，声光控延时开关就是用声音和光来控制开关的“开启，若干分钟后延时开关“自动关闭。因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元，由此可画出图所示的方框图。2图1声光控开光延时控制器方框图2..2实验原理2.2.1局部模块工作原理声光控延时开关电路共有四个模块：整流滤波模块、光控模块、声控模块、延时模块和集成模块CD4011。整流滤波模块：220V交流电经过整流桥整流、200K电阻降压和电解电容100uF滤波输出直流电压3.55V给集成块CD4011供电。光控模块：由光敏电阻3K-5M构成，在光控模块电路中，光敏电阻和270K电阻串联形成分压电路，当有光照时，光敏电阻阻值变小，分压小；当无光时，光敏电阻阻值大，分压大。声控模块：由驻极体话筒MK1构成，声音信号经过驻极体话筒转化为微弱的电信号，由于驻极体话筒内部有放大电路，可以将微弱的电信号放大，使其能够采集。延时模块：由47uF电解电容和1M的电阻构成RC充放电电路，实现延时功能。集成模块CD4011：CD4011是由4个与非门模块构成，在本实验中使用了3个与非门模块。2.2.2整体电路工作原理为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻R5等元件组成光控电3路，R5和R6组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，R5两端的电压高，即为高电平间t=2ΠR4C2，改变R4或C2的值，可改变延时时间，满足不同目的。D3和D4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当C2充电到一定电平时，信号经与非门11脚后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；C2充满电后只向R4放电，当放电到一定电平时，经与非门11脚D3、D4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。二极管VD11～VD44将交流220v进行桥式整流，变成脉动直流电，又经R1降压，C2滤波后即为电路的直流电源，为Mk、CD4011等供电。220V电压经过整流降压、滤波模块输出电压3.55V左右使集成模块正常工作。当有声音时MK1驻极体话筒将声音信号转化为电信号，经过瓷片电容C3使集成模块CD4011的8、9引脚由低电平变成高电平，从而使10号引脚由高电平瞬间变为低电平，由于声音信号非常短暂，8、9引脚由刚才的高电平变为低电平，所以10号引脚也会瞬间从低电平变成高电平，在这瞬间变化的过程中，由电流信号经过瓷片电容C5，经过上拉电阻R7使集成模块5号引脚变为高电平；当无光时，光敏电阻R5阻值变大，在与电阻R6串联电路中分压大，集成模块6号引脚得到高电平，从而使集成模块4号引脚输出低电平。由于集成模块12、13号引脚和4号引脚是由二极管D6连接，当集成模块4号引脚变为低电平时，集成模块12、13号引脚由高电平变为低电平，从而使集成模块11号引脚输出高电平，控制可控硅