声光控灯的设计

电子信息与通信工程《技术基础课程设计》报告声光控制灯学生姓名：刘俊龙指导教师：赵肖宇所在学院：信息技术学院专业：电子信息工程中国·大庆2009年6月信息技术学院课程设计任务书信息技术学院电子信息工程专业06级，学号20064075225姓名刘俊龙一、课程设计课题：声光控制灯二、课程设计工作日自2009年11月14日至2009年12月7日三、课程设计进行地点信息技术学院四、程设计任务要求：(详细内容见课程设计文档)1.课题来源:学校布置。2.目的意义:3.基本要求:1.设计楼内的声光控灯；2.在白天照度较高时，即楼道内光线充足时本开关不启动，灯熄灭；3.夜晚楼道内光线较差时，若楼道内充分安静（五人行动时），灯泡不启动；4.若在光线较差的楼道内有人发出声响，就会使用该装置使灯泡点亮，并持续一段时间后自动熄灭。课程设计评审表指导教师评语：成绩：签字：日期：目录1序言……………………………………………………………….………2设计任务………………………………………………………….………3.电路组成和工作原理…………………………………………….………4单元电路设计…………………………………………………….………5元件选择（要求计算元件参数）…………….…………………………6总结与体会……………………………………………………………….7致谢……………………………………………….………….…………8参考文献……………………………………………………………………………..第一章序言本文作品可代替住宅小区楼道上的开关。天黑有人走过楼梯通道时，当有脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天。即使有声音。楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，是人们现代生活的首选。第二章设计任务1.设计硬件电路，用protel画图；2.按单元电路详细说明硬件线路设计思路，元件参数，选取依据。附详细的原件清单；3.要求电源电路等附属电路也要自行设计；4.总结设计过程和设计体会。第三章电路组成和工作原理一．总体电路BM54+2DB0.01uC20.1uC110uFC3+100uFC4+10KR11232.7MR2270KR3RL1MR4456VD15.1MR5789100KR7SCRVS6V100KR6AC220VVD2~VD51N4007*4CD40111N4148D1D2D3图一声光控延时开关的电路原理图见图1所示。电路中的主要元器件是使用了数字集成电路CD4011。其内部含有4个独立的与非门D1～D4，电路结构简单。可靠性高。本设计中只用到了集成块中的三个与非门。顾名思义，声光控延时开关就是用声音来控制开关的“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．变为电子开关的开关动作。明确了电路的信号流向后，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2所示的方框图。声光控制节能灯主要由三部分组成，分别为声控电路，光控电路，延时电路，下面我将分块对电路的原理加以详细的阐述。图二声光控制延时开关方框图二．单元电路设计1.光控电路结合图2来分析图1。白天，光敏电阻器RL呈现低电阻，与非门D2的4脚为低电平，则输出高电平，VD1截止，所以电路封锁了声音通道，使声音脉冲不能通过，此时总控制门D3不通，晶闸管SCR截止，所以电灯EL不能点亮。夜间RL呈现高电阻，使与非门D2的4输入端为逻辑高电平“1”，这就为声音通道的考通创造了条件。2.声控电路BM54+2DB0.01uC20.1uC110KR11232.7MR2270KR3D1检音BM延时C5R3感光RD反向D2放大D1整形D3控制门D4电子开关当在夜晚时，光控电路已为声音通道开通创造了条件。如果此时楼梯有人走动或者有人谈话，话筒BM拾取了声音信号经与非门D1放大输出，经C2耦合加到R3的两端，即与非门D2的5号输入端。当音频信号的正半周期峰值电平超过与非门的输入阈值电平时，与非门D2因两个输入端均为逻辑”0”,则输出端为逻辑“1”，此高电平经过R7加至晶闸管SCR的门极，使SCR触发开通，接通由整流桥组成的电源电路，此时电灯EL即可点亮。3.延时电路10uFC3VD15.1MR57891N4148D3100KR7SCR当夜晚．同时又有外界声音信号时，控制门(与非门)D2的两个输入端均为高电平，输出为低电平，VD1导通，在VD1导通的瞬间，C3被迅速充电，在声音信号过后，VD1虽然恢复了截止，但由于C3储存电荷需要通过高值电阻慢慢放电，从而使与非门D3的输入端仍然保持低电平“0”，所以电灯EL不会马上熄灭。随后则C3的放电，与非门D3的输入端得电平不断升高，当升至与非门阈值电压时，与非门D3发生翻转，输出端就变成低电平“0”，晶闸管SCR当交流电过零时即关断，电灯EL才熄灭。电路的延迟时间主要有R5,C3等放电时间常数决定。T=2πR5C3，增减R5或C3的数值可以调整电路的延迟时间。本设计的延时时间约为5分钟，即灯亮后若不再有声音5分钟后灯自动熄灭。二极管VD2-VD5将交流220V进行桥式整流．变成脉动直流电。又经R6降压，C4滤波后即为电路的直流电源，为BM、IC等供电。控制部分电路就是通过控制可控硅的导通与截止进而连接和切断供电电路，而达到目的。三．元器件的选择IC选用CMOS数字集成电路CD4011，CD4011有四个独立的与非门电路，内部功能见图3，Vss是电源的负极，VDD是电源的正极。可控硅T选用1A／400V的进口单向可控硅1006型，如负载电流大可选用3A、6A、10A等规格的单向可控硅，它的测量方法是：用RX1档，将红表笔接可控硅的负极，黑表笔接正极，这时表针无读数，然后用黑表笔触一下控制极K，这时表有读数，黑表笔马上离开这时表仍有读数(注意触控制极时正负表笔是始终连接的)说明该可控硅是完好的。驻极体选用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：用RX100档将红表笔接外壳的S、黑表笔接D，这时用口对着驻极体吹气，若表针有摆动说明该驻极体完好，摆动越大灵敏度越高；光敏电阻选用的是625A型，有光照射时电阻为20K以下，无光时电阻值大干100MΩ，说明该元件是完好的。二极管采用普通的整流二极管1N4001～1N4007。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。其它元件按图1所示的标注即可。序号名称型号规格位号数量1集成块TC4011IC1块2话筒54+2DBBM1个3二极管1N4148VS1只4二极管1n4007D1-D55只5点解电容10u,100uC3,C42只6瓷片电容0.01,0.1uC1,C22只7电阻100KR61只8电阻5.1R51只9电阻1MR41只10电阻270KR31只11电阻2.7MR21只12电阻10KR11只13单向可控硅100-6SCR1只14光敏电阻器3K-5MRL1只第四章致谢在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学第五章总结感言本次课程设计，进一步促进了我对电工电子技术的热爱,不仅如此它还进一步加深了我对以前知识的认识和提高,将以前模糊不清内容彻底的搞明白了,比如与非门电路的详细用法，桥式整流电路的使用等等，也掌握了一部分电子元器件的用法，为以后的学习生活带来了方便。此次课程设计是激发我们见理论与实际相结合的手段，增强了我们动手和动脑的能力，是对思维能力的深度提高。通过这次课程设计我学会了很多知识，充分掌握了DXP2004的操作方法，亲手用电脑画出了电路图。除此之外，我对电脑的操作知识也得到了提高，特别是对办公软件office的基本操作有了很大的提高。总之，这次课程设计让我受益很多！第六章参考文献1.安德宁数字电路与逻辑设计实验技术北京邮电学院出版社2.高吉祥电子技术基础实验与课程设计电子工业出版社2002.23.谢自美主编电子线路设计。实验。测试（第二版）华中科技大学出版社2000.7