1目錄摘要.2引言.2第1章設(shè)計流程.3第2章電源模塊.52.1電源電路的設(shè)計.52.1電源電路的工作原理及相關(guān)參數(shù)的分析.52.3電源電路的其他設(shè)計.7第3章信號收集模塊.93.1光信號收集電路.93.1.1光信號電路的設(shè)計93.1.2光信號電路的工作原理相關(guān)參數(shù)的分析.103.2聲音信號收集電路.10第4章信號處理模塊.124.1芯片TC4081BP的介紹.124.2芯片TC4081BP的工作原理.12.第5章延時模塊.145.1延時電路的設(shè)計.145.2延時電路的工作原理.145.3RC電路的放電過程.155.4RC電路的時間常數(shù)155.5延時時間的可優(yōu)化性.16第6章被控制模塊.176.1被控制電路的設(shè)計.176.2被控制電路相關(guān)參數(shù)的分析.18總結(jié).22致謝.22參考文獻(xiàn).24附錄.252摘要聲光雙控延時開光不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公室、教學(xué)樓等公共場所，它具有體積小，外形美觀，制作容易，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，而且降低能耗，節(jié)約能源，注重環(huán)保是當(dāng)今世界的主潮流。此外，它在一定的場所使用還可起防盜作用。它是公共場所照明開關(guān)的理想選擇，被人們譽(yù)為“長明燈的克星”。本次設(shè)計的是一個靈敏度較高的聲光控制開關(guān)，行人只要拍個巴掌就能電路觸發(fā)。本電路僅使用一只CMOS門電路TC4081BP、一個CRZ2-113F型小型駐極體式電容話筒、一個CdS型光敏電阻器以及若干電阻、電容配合就能將電路觸發(fā)，使其導(dǎo)通，將電燈打開。它不需要發(fā)送關(guān)閉信號，由電路自身的延時電路將燈關(guān)閉。當(dāng)燈被打開后，延時電路延時約25s后將燈自動關(guān)閉。該電路還具有自動光控作用，在白天由光敏電阻器控制著電路。即使受到聲音信號的觸發(fā)，開關(guān)也不會打開。在此電路的設(shè)計中，要注意三點(diǎn)，第一是要合理設(shè)計三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)，使之處于飽和或截止兩狀態(tài)；第二要調(diào)節(jié)好電位器，從而使聲控開關(guān)和光敏電阻具有良好的靈敏度；第三要合理設(shè)定延時RC，實(shí)際和理論延時時間總會有差距的。關(guān)鍵詞：聲光雙控延時節(jié)電開光引言近年來，城市居民住宅越來越趨向高層化。高層建筑的一個不可忽略的問題是樓道等公用部分的照明問題。樓道照明燈如果能做到隨手關(guān)燈，將是一個極大的能源消耗，以一棟六單元十二層樓房為例：每層安裝一只15瓦的燈泡，就是72只燈泡，每小時耗電1.08度。如果這些燈徹夜通明，一晚耗電10多度，一年就是4000多度。一般住戶在開燈后往往忘了或不愿意再費(fèi)事去專門關(guān)燈。感應(yīng)式樓道照明開關(guān)是解決這個問題的一種簡單方法。它可以在開燈后一定時間內(nèi)自動熄滅。在白天，即使有人走過，樓道等也不會亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。聲光雙控延時開關(guān)體積小，外形美光，制作容易，且節(jié)能環(huán)保，是當(dāng)今世界的主潮流。由于今年我國的照明器材行業(yè)的迅速崛起，中國已經(jīng)成為電光源產(chǎn)品的主要輸出國之一。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，發(fā)達(dá)國家產(chǎn)業(yè)調(diào)整的步伐進(jìn)一步加快，一般照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)大量向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，而中國又是一個比較適合的國家，一是中國具備生產(chǎn)這些產(chǎn)品的條件，而是勞動力成本比較低，從而使中國逐步成為照明電器產(chǎn)品出口大國。展望未來的國內(nèi)市場，需求仍會呈逐年增長趨勢。因此我設(shè)計一個聲光雙控延時開關(guān)來解決此浪費(fèi)問題。夜晚，行人經(jīng)過樓道出入口時，照明燈點(diǎn)亮25s后熄滅；白天，照明燈自動停止工作。3第一章設(shè)計流程此設(shè)計是為了實(shí)現(xiàn)聲控光控延時開關(guān)的功能。在白天時無論是否有聲音，小燈都不能被點(diǎn)亮，即白天時不需要光照，在夜晚當(dāng)有聲音產(chǎn)生時，小燈被點(diǎn)亮，且在聲音消失后，小燈能夠維持一段時間亮度，即在夜晚有人經(jīng)過的時候，燈被點(diǎn)亮，并有足夠的時間讓人通過。所設(shè)計的電路分為五個模塊：電源模塊，信號收集模塊，信號處理模塊，延時模塊和被控制模塊。(模塊圖如1-2)電源模塊為整個電路提供穩(wěn)定的直流電源，使驅(qū)動三極管，芯片TC4081BP和小燈。信號收集模塊分為聲音信號收集模塊和光信號收集模塊。聲音信號收集模塊將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l電信號從而能夠輸入電路，起到控制開關(guān)的作用。光信號收集模塊將光強(qiáng)度的改變轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱母淖?，與聲音信號一起控制芯片的輸入。信號處理模塊即是芯片TC4081BP對聲音，光信號導(dǎo)致的電信號的改變進(jìn)行處理，從而驅(qū)動被控制電路，并作用于延時模塊。延時模塊是在信號處理模塊的作用下工作，起到延時的作用。被控制模塊在信號處理模塊及延時模塊的共同作用下工作，達(dá)到設(shè)計的目的。聲光控制樓道開關(guān)電路原理圖4圖1-2感光電阻RG控制門D1延時R8,C3二級整形D3,D4繼電器T燈泡整形D2檢音BM放大VT5第2章電源模塊這一章詳細(xì)介紹電源模塊的電路設(shè)計，電路中各個器件參數(shù)確定的相關(guān)分析，其工作原理及其他類似的設(shè)計。為整個電路提供5V、12V的直流電源，是電路的動力來源。2.1電源電路的設(shè)計電源電路采用降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓的組合電路，將220V的交流電壓變?yōu)?V和12V的直流電壓。模塊圖如圖2-1圖2-1降壓過程是將220V單相交流電壓直接輸入有一定匝數(shù)比的變壓器，得到降壓后的電壓。然后將變壓器副邊的交流電壓通過單相橋式整流電路，得到脈動系數(shù)較大的直流電壓。為了減小電壓的脈動，將經(jīng)過整流橋整流后的直流電壓通入由濾波電容構(gòu)成的濾波電路，使輸出較為平滑的電壓。要得到穩(wěn)定的直流電源需將濾波后的電壓輸入穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路有電阻個穩(wěn)壓二極管構(gòu)成，利用二極管的穩(wěn)壓特性，使得到不受電網(wǎng)電壓波動和負(fù)載電阻變化影響的穩(wěn)定性較高的直流電壓。2.2電源電路的工作原理及相關(guān)參數(shù)的分析電源電路原理圖：圖2-2為了得到5V和12V的直流電源，將220V頻率為50ZH的單項(xiàng)正弦波交流電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路6電輸入變壓器，其原邊與副邊的比為12nn，經(jīng)過變壓器得到2u=12.5V2220u12nn（2.2.1）得到12nn=15交流電2u通入單項(xiàng)橋式整流電路經(jīng)過全波整流得到平均值為()1OAVU=0.92u的直流電壓，其脈沖系數(shù)很大。單相橋式電路中的整流橋的二極管選用IN4007。然后將()1OAVU的直流電壓通入濾波進(jìn)行濾波，可以得到平均值為()2OAVU=1.22u=18V的直流電壓。濾波電路中的電容為1C，與1C并聯(lián)的負(fù)載為LR，1C的取值滿足LR1C=（35）2T(2.2.2)得到1C=（35）2T1LR理想情況下可將交流分量全部濾掉，使輸出電壓僅為直流電壓，然而，由于濾波電路為無源電路，所以接入負(fù)載后必會影響其濾波效果，要得到穩(wěn)定的直流電源需將濾波后的電壓輸入穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路中的穩(wěn)壓管Dz1選用穩(wěn)壓值為12V的穩(wěn)壓二極管，其型號為2CW19；Dz2選用穩(wěn)壓值為5V的穩(wěn)壓器二極管，其型號為2CW12經(jīng)過查閱電子元器件的手冊，Dz2的最小工作電流為2minZI=10mA最打工作電流為2maxZI=45mA內(nèi)阻為2r50。R2和Dz2對Dz1的電壓1ZU進(jìn)行分壓，Dz2上電壓為2ZU，則2R上的電壓為2RU212RZZUUU(2.2.3)221222RRZZUUUIRR(2.2.4)2min2maxZRZZIII(2.2.5)則得到2R的阻值范圍為2222max2minRRZZUURII（2.2.6）7所以155.62R700，所以去2R=500查閱手冊得到穩(wěn)壓管1ZD的最小工作電流為1minZI=5mA，最大工作電流為1maxZI=17mA，內(nèi)阻為1r35.所以1min11maxZZZIII（2.2.7）()2111OAVZRUUIR（2.2.8）11212ZRRRZIIIII（2.2.9）()212max1min1OAVZZZUUIIR(2.2.10)()212min1max1OAVZZZUUIIR(2.2.11)()21()2111max2min1min2maxOAVZOAVZZZZZUUUURIIII(2.2.12)所以1201R222,所以取1R=200根據(jù)電路圖得到1122/()LRRrrR(2.2.13)因此得到0.9uF1C1.5uF，取1C=1uF2.3電源電路的其他設(shè)計此電源電路還有其他方式的設(shè)計。如圖2-3圖2-3由于該電路所要求的電壓值可以在一定的范圍內(nèi)波動，可以將220V交流電8源通過整流橋后用兩個阻值較大的電阻R1、R2進(jìn)行分壓，并用電容C在電阻R2上并聯(lián)，對R2的電壓進(jìn)行濾波，最后在電容C形成上正下負(fù)的直流電壓。R1、R2的取值應(yīng)該較大，使得電路上的電流較小，其中R2上的電壓值要考慮與R2并聯(lián)的負(fù)載大小，在此次電路設(shè)計中，后面連接的被控制電路、芯片、聲控、光控電路上的電阻連接起來大約為20K，所以取R2為20K，R1為150K,則R2上分得的電壓為U=0.9220(R2RL)(R2RL+R1)（2.3）9第3章信號收集模塊3.1光信號收集電路3.1.1光信號收集電路的設(shè)計對于光信號的設(shè)計，我們要求在白天與晚上R5與RG間的電壓輸出有很大的反差，在白天要求輸出低電平，而在晚上要求輸出高電平，所以必須要用光敏電阻RG。將光敏電阻RG與R5串聯(lián)起來，所構(gòu)成的電路圖如下：圖3-13.1.2光信號電路的工作原理表3-1光敏電阻型號最大電壓（VDC）最大功耗（mw）環(huán)境溫度光譜峰值(nm)亮電阻（K）暗電阻（M）MJ20516250500-30+7056051表3-1在白天光較強(qiáng)時，光敏電阻RG的阻值較低（約為1.2k），在R5與光敏電阻的兩端加有12V的電壓，在白天我們要求此端輸出低電平，則不管聲控部分