简易声光控照明灯电路

郑州轻工业学院电子技术课程设计题目简易声光控延时照明灯电路学生姓名专业班级学号院（系）指导教师完成时间郑州轻工业学院课程设计（论文）任务书题目简易声光控延时照明灯电路专业学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1．阅读相关科技文献。2．学习protel软件的使用。3．学会整理和总结设计文档报告。4．学习如何查找器件手册及相关参数。技术要求1.要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应，控制照明灯第一级开关。2.要求电路能够通过照明灯开关对声强的感应，在第一级开关开通的前提下，控制照明灯的亮灭。3.要求电路能够实现照明灯点亮时间t后自动关断，并且时间t可以手动调节。4.要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新通电时间t。主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003完成期限：2013年06月28日指导教师签章：专业负责人签章：2013年06月21日I简易声光控延时照明灯电路摘要电路采用两级控制（光线强弱的感应与声强的感应）。在白天时，光线强，光敏电阻的阻值远远小于与其串联的电阻，使555定时器不工作；到晚上时，光线弱，光敏电阻的阻值很大，使555定时器工作，定时时间t大小可调节。声音信号经两次放大后加到555的触发端2脚，通过电容充电放电的过程达到延时的效果，电路进入暂稳态持续时间内，有了新的触发信号，电路重新进入暂稳态，从而通过Q（555的3端）的导通和截止控制继电器，来达到控制照明灯。如果光线强，即使进行声控，照明灯电路也不工作，从而达到节能目的。关键词光控感应声控感应NE555照明灯节能环保。1目录摘要.....................................................I概述.....................................................21电源电路的设计.............................................31.1电源电路原理..........................................31.2电源电路元件的选择和型号确定..........................32光控电路...................................................42.1光控电路原理..........................................42.2光感电路元件的选择和型号确定..........................53声控电路...................................................53.1声控电路原理..........................................53.2声控电路元件的选择和型号确定..........................64输出电路...................................................84.1输出电路原理..........................................84.2输出电路元件的选择和型号确定..........................8总结....................................................10参考文献....................................................12附录....................................................132概述本设计分电源电路原理、光控电路原理、声控电路原理、输出电路原理、各元件型号及参数的确定这几部分。电路采用声光两级控制照明电路。光线电路控制照明灯的第一级开关，声强的感应控制第二级开关。声音的感应是利用MIC的特性，即当其接收到足够的声音强度时，在其中会产生一个脉冲波，从而把声信号变为电信号，通过对声强信号的处理可得一个电压信号，为控制电路提供触发信号。延时控制功能通过555定时器构成的可重复触发单稳态电路来实现。光信号的感应通过光敏电阻来实现，使得光控电路在光强时输出低电位，光弱时输出高电位。将光控电路的输出作为555定时器的复位端输入。将声控输出端作为延时电路的触发端，从而可以实现在光线强的情况下，即使有足够强的声信号，照明灯电路也不工作。而在光线弱的情况下，可以通过声信号来控制照明。在日常生活中，节电节能。声音放大器触发控制电路接口驱动电路光控电路31电源电路的设计1.1电源电路原理220-14V-1ATransD1~D41N4004100μFC1CD11-25V0.33μFC20.33μF/50V0.1μFC310μFC4132GNDVINVOUTIC17812220V~GND输出12V104M/50V1-1电源电路原理图如图1-1，电路包含了变压、整流、滤波、稳压四个部分。电源电路图的原理：直接从电网供电，通过变压器电路进行降压处理，降到14V后再经过D1~D4组成的桥式整流电路，将变压器的输出电压进行全波整流；C1用来滤除整流桥输出电流中的纹波，7812为三端集成稳压器，用来稳定电路的输出电压；C2、C3用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激震荡和抑制电路引入的高频干扰，C4是电解电容以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。1.2电源电路元件的选择和型号确定C1用于滤除低频纹波，故用容值较大的100μF；C2用于防止稳压器产生的高频自激，故用容值较小的0.33μF；C3用于抑制电路引入的高频干扰，用容值较小的0.1μF；C4用于减小低频干扰故用容值较大的10μF；变压后的输出电压为14V~，经过整流电路后，C2两端的电压V=（15.4~16.8）V，C3两端的电压V=12V，符合三端稳压器7812的输入电压要求；集成三端稳压器7812的有关参数如表1-1-1所示。4正常输出直流电压（V）输出电压变化范围（V）输入电压允许范围（V）输出电流（A）电压调整率最小最大12.011.5~12.515~170.10.510mV/V1-1-1稳压器7812参数表由表可知，要使三端稳压器输出12V的直流电压，则经整流滤波后，滤波电容两端的电压应在15.0~17.0V之间，而输入与输出之间压差一般为3~5V，才能保证集成稳压器正常工作。基于此，变压器选用220V~14V电源变压器。桥式整流电路中的二极管选用最大反向工作电压为400V，额定工作电流为1A的硅整流二极管1N4004。2光控电路2.1光控电路原理2-1光控电路原理图如图2-1，由于光敏电阻的特性，在光照时电阻迅速减小没有光照时电阻很大，所以在白天时，由于光线较强，光敏电阻RL的阻值远远小于R13，故555定时器的复位端4相当于直接接地，为低电平，555定时器不工作。在晚上时，由于光线较弱，5光敏电阻的阻值远远大于R13，故555定时器的复位端4相当于直接接入电源，为高电平，555定时器正常工作。2.2光感电路元件的选择和型号确定光敏电阻RL的选择要求是亮阻与暗阻相差倍数愈大愈好。经查资料，MG45-14型光敏电阻满足要求，其最大亮阻（10KΩ）与最小暗阻（10MΩ）相差1000倍，反应时间小于20ms。3声控电路3.1声控电路原理3-1声光控电路原理如图3-1MIC接收到足够的声强时电路产生谐振并输出一个微弱脉冲，从而将声音信号转换为电信号。MIC输出信号是一个非常微弱的信号，为了后续电路能够对声强信号进行处理，必须加入信号放大电路，选用了两次放大。如图将MIC的输出信号反向接入放大电路，经过两个共射极放大电路后，输出的放大电压依旧是反向的，图中C5、C7、C9的作用为均隔直流通交流，起到滤波作用，6R4、R8为反馈电阻，以减小温度变化对T1、T2两个三极管Q点的影响C6、C8为射极旁路电容，以消除R4、R8对交流分量的影响，从而使电压增益不致下降。当在晚上光线较弱的时候光控部分使4脚置1,555定时器正常工作，电阻R9、R10的串联组成了一个分压电路，使555定时器2脚的电压在没有触发信号的时候保持刚好略高于1/3VCC（因为金属膜电阻有1%的误差，所以不能选刚好等于1/3VCC），这样当MIC接收到了足够大的声强后，声强信号处理电路通过放大就输出了一个反向电压脉冲信号，由于电容C9两端的电压不能突变，所以555定时器的2脚会产生一个低于1/3VCC的脉冲信号，使555定时器发生翻转，电路进入暂稳态，555定时器的3脚错误!未找到引用源。输出高电平，7脚的BJTT截止使电容C10开始充电，直至充电到2/3VCC时电路又发生翻转，时间为101211)(1.1CRRt(公式1)输出V0为低电平，T导通，电容C10放电，电路恢复至稳定状态，如果在电路暂稳态持续时间内，又有足够强的声强产生了触发信号，会使T3管导通，电容再次放电，输出仍然维持在暂稳态，电容C10重新充电，直至充电到2/3VCC，电路又发生翻转，输出V0为低电平。3.2声控电路元件的选择和型号确定（1）实际情况下要使T1（T2与T1相同，这里不再分析）的Q点稳定，流过R1、R2的电流I1越大于流过基极电流IB，以及R2两端电压V2越大于VBE越好，但是为了兼顾其他指标，对于硅管，一般可选取BRII)105(1(公式2)VV)53(2(公式3)所以R4可选取为R2的1/10左右（β在80左右）（2）三极管T1、T2选用硅9014NPN管。9014的有关电参数如表（b）所示。此表为在集电极电流IC=100mA,基极电流IB=5mA时，测试晶体管参数名称符号典型值单位集电极耗散功率Pcm300mW7集电极最大电流Icm100mA电流放大系数β60~1000特征频率fT150MHz3-2-1集电极参数9014的集射极间饱和电压典型值为VCES=0.14V。R1的值可用以下三式来推算：)105(CCVBI(公式4)43/)(RIVVRCCESCC(公式5)VRRR)53()/(12212(公式6)由于所给晶体管的参数均为极限值，因此实际应用时所取的值通常要比由两式计算出来的值大得多。在晶体管工作在线性放大状态时，IB为几十到几百微安，Ic为几毫安到几十毫安。因此电阻R1应在几百千欧到几兆欧之间，电阻R3应在几千欧到几十千欧之间。可取R1=270KΩ、R2=180KΩ、R3=22KΩ、R4=18KΩ。电容C5可取47μF,C6可取30μF，C7、C8均可取30μF。R9、R10为分压电阻，为节省电能，少发热，并且延长电容C9的充电时间，故选用阻值较大的电阻R9=210KΩ、R10=107KΩ，这里为了提高精度使稳态时2脚的电压为1/3VCC，采用精度为1%的金属膜电阻。（3）要求照明灯点亮时间t可调节，取电容C10=100μF。101211)(1.1CRRt(公式7)最短时间1012min1.1CRt(公式8)若设计最短定时时间为30s,则可算得R12=270KΩ若最长定时为60s计算的R11=275KΩ故取300KΩ电容C11取0.01μF。PNP三极管取和9014NPN管参数类似的9015PNP管84输出电路4.1输出电路原理4-1输出电路原理如图4-1当555定时器的输出端3输出为高电平的时候，继电器接通了电源开始工作，使照明电路接通；当555定时器的输出端3输出变为低电平时，D5与继电器构成回路，保护继电器。4.2输出电路元件的选择和型号确定表4-2-1继电器JRW-6M额定电压5V/6V/12V/27VDC动