1、學院模擬電子技術課程設計題 目 聲光控樓梯延遲燈 學生姓名 專業(yè)班級 學 號 院 （系） 指導教師 完成時間 目 錄1 課程設計的目的12 課程設計的任務與要求13 設計方案與論證13.1 設計方案13.2 方案理論測試34 設計原理與功能說明54.1 設計原理與功能54.2 總體電路圖75 單元電路設計96 硬件調(diào)試107 總結10附錄一：總體電路原理圖13附錄二：元器件清單141 課程設計的目的 節(jié)電開關，在白天或光線較亮時，節(jié)電開關呈關閉狀態(tài)，燈不亮，夜間或光線較暗時，節(jié)電開關呈預備工作狀態(tài)。當有人經(jīng)過該開關附近時，腳步聲等把節(jié)電開關啟動，燈亮，延時4050秒后節(jié)電開關自動關閉、燈滅。2

2、 課程設計的任務與要求1 設計任務設計一個應用三極管放大電路的聲光控樓梯延遲燈控制電路。2 設計要求（1）應用三極管放大電路的原理確定原件的安裝方式，電阻采用臥式安裝，其他元件采用立式安裝。（2）在白天光線較強時，燈自動封鎖不亮。（3）一到傍晚，只要樓梯走道有人走動或有人談話時，燈即點亮。（4）燈延遲數(shù)十秒后，又自動熄滅。3 設計方案與論證3.1 設計方案聲光控樓梯延遲燈的關鍵部分是聲控電路、光控電路、可控器件和樓梯控制燈。下面列出方案： 方案1 ：主要包含四部分電路，分別為：電源電路、光控電路、聲控延時電路、晶閘管開關電路，下面對其功能進行逐一分析并確定電路結構。電源電路主要為控制

3、電路提供工作電壓，本設計采用傳統(tǒng)的電源電路設計方法，即降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓，使電路輸出12V直流電壓供給控制電路。光控電路是根據(jù)光線的強弱來優(yōu)先決定電燈的亮滅。該電路可以對聲控延時電路進行控制，在白天光線較強時，光控電路輸出低電平將聲控電路封鎖；在晚上光線較弱時，光控電路輸出高電平，則聲控功能打開。本設計采用光敏電阻和其他電阻組成的分壓電路來控制555定時器的觸發(fā)輸入端和6腳連接在一起，通過一電容接地，555定時器的輸出去控制聲控電路中的555定時器的復位端。  聲控延時電路：該電路主要在光線較弱時起作用。這主要是通過光控電路的輸出來控制的。在白天，該電路在光控電路的控制作用下，處

4、于關閉狀態(tài)，對任何聲音信號都不響應；在晚上，光控電路將該電路的功能打開，使得該電路能根據(jù)外界聲音信號作出相應的響應。經(jīng)放大處理后的聲音信號控制處于單穩(wěn)工作模式的555定時器來實現(xiàn)聲控及延時功能。  晶閘管開關電路：該電路受聲控電路555定時器輸出端的控制。當其輸出低電平時，晶閘管截止，由于照明燈與晶閘管串聯(lián)，所以燈熄滅；當其輸出高電平時，晶閘管導通，照明燈點亮。 方案2：圖3-1 電路設計 如圖3-1，聲控電路將聲音信號轉(zhuǎn)換成相應電信號，經(jīng)放大、整流等處理，變成相應直流信號，去控制可控器件。當可控器件導通時，燈也就點亮，經(jīng)一段時間延遲后，延遲電路讓可控器件截止，燈熄滅。在白天，光控電

5、路作用于可控器件，使其截止，等始終處于熄滅狀態(tài)。 由于方案二比之方案一較簡單易行，其電路簡單，更實用，設計成本也比較低，各種功能效果都相差無幾，電路比較容易實現(xiàn)，更適合用于實習訓練。而且，方案二全部由模擬電路來實現(xiàn)電路之間的連通與互換，采用頻率電壓轉(zhuǎn)換電路來代替濾波器，較之直接使用濾波器更為容易方便。并且市場上較多的音樂彩燈控制器都是用方案一來實現(xiàn)的。而方案一要采用多級放大電路來實現(xiàn)多種控制方式，無論是實驗方案的設計，還是在進行硬件安裝和調(diào)試的過程都比較繁瑣，且不容易實現(xiàn)，不能達到預期的效果。方案一采用了濾波器，比之方案二又使電路的設計更為復雜了，且濾波器在市場上不容易買到，價格比較昂貴所以，

6、經(jīng)過我們的共同討論，并在參考了指導老師的意見下，我們確定方案為方案二。3.2 方案理論測試節(jié)電開關，在白天或光線較亮時，節(jié)電開關呈關閉狀態(tài)，燈不亮，夜間或光線較暗時，節(jié)電開關呈預備工作狀態(tài)。當有人經(jīng)過該開關附近時，腳步聲等把節(jié)電開關啟動，燈亮，延時4050秒后節(jié)電開關自動關閉、燈滅。聲音放大大倍壓整流光敏電路電子開關延時電路交流開關220MicVT3VD3,C4VT1VD1-2RGMMVT2-4MCR100-8圖3-1 聲光控電路原理方框 上圖3-1是該聲光控電路原理方框，由話筒、聲音放大、倍壓整流、光控、電子開關、延時和交流開關七部分電路組成。 電路原理：話筒MIC1和VT1、R1R3、C1

7、組成聲音拾取放大電路。為了獲得較高的靈敏度，VT1 的值選用大于100。話筒MIC也選用靈敏度高的。R3不宜過小，否則電路容易產(chǎn)生間歇振蕩，C2、D1和D2、C3構成倍壓整流電路。把聲音信號變成直流控制電壓。R4、R5和光敏電阻R11組成光控電路。有光照射在R11上時，阻值變小，對直流控制電壓衰減很大。VT2、VT3和R7、D3組成的電子開關截止，C4 內(nèi)無電荷，單向可控硅MCR截止，燈泡不亮。在MCR截止時，直流高壓經(jīng)R9、R10、D4降壓后加到C3、CW1（穩(wěn)壓管）上端。C3為濾波電容，CW1為穩(wěn)壓值1215V的穩(wěn)壓二極管，保證C3上電壓不超過15V直流電壓。當無光照射R11 時，R11

8、阻值很大，對直流控制電壓衰減很小，VT2、VT3等組成的電子開關導通，D3 也導通，使C4充電。R8、C5和單向可控制MCR、D5D8 組成延時與交流開關。C4通過R8 把直流觸發(fā)電壓加到MCR控制端，MCR導通，燈泡點亮。燈泡發(fā)光時間長短由C4、R8 的參數(shù)決定，按圖中所給出的元器件數(shù)值（R8為22K），發(fā)光30秒左右后，MCR截止，燈熄滅。4 設計原理與功能說明4.1 設計原理與功能1. 光控電路 光控電路可實現(xiàn)白天時燈的自定封鎖熄滅。光控電路的原理是應用光敏元件來實現(xiàn)光線對其影響。常見的光敏元件有光敏二極管、光敏三極管和光敏電阻燈。常見光控電路簡圖如圖4-1所示。 圖4-1（a）中使用的

9、感光器件為光敏三極管。當光敏三極管受光照射時，VT1導通，使VT2導通，電磁繼電器KA吸合，工作電路接通，實現(xiàn)光控開啟。無光照時VT1截止，圖4-1 光控電路使VT2截止，電磁繼電器KA斷電，燈EL熄滅。 圖4-1（b）所示為光敏電阻R2與晶閘管VD構成的光控電路。當白天自然光線較強時，光敏電阻R2呈低電阻，與R1分壓后使晶閘管VD門電極處于低電平，VD獲得正向觸發(fā)電壓而導通，燈EL亮。2.、聲控電路 使用聲控電路可實現(xiàn)電路的智能化控制，只要拍拍手就可以讓電路自動開啟，實現(xiàn)無接觸式開啟、關閉。聲控電路的基本原理是利用話筒來接受外界的聲音，把聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，在經(jīng)過放大處理作用于電路的工作。

10、一些簡易的電路控制如圖4-2所示。圖4-2 聲控電路 圖4-2（a）、（b）中，B為靈敏度較高的小型駐極體電容話筒。圖4-2（a）工作原理使當B接收到聲音信號時，B將聲音信號變成為電信號，并經(jīng)過電容C耦合觸發(fā)晶閘管，使其導通，整流電路工作，有電流流過EL，燈點亮。 圖4-2（b）為聲音信號放大電路。當B接收到信號時，B將聲音信號變成為電信號，并經(jīng)三極管VT放大，在經(jīng)過VD1、VD2倍壓整流后，將其變成直流控制電壓去觸發(fā)下一級電路的晶閘管，使其導通。3、延遲電路 常用的簡單延時電路是利用電容的充電放電功能來實現(xiàn)延時功能，并與各類電子元件相互組合實現(xiàn)不同的延時控制。延時電路可實現(xiàn)開啟和延時關閉等控

11、制。電容與其他電子元件的組合使用有如下幾種： （1）電容與放大電路組成的延時電路。如圖4-3（a）、（b）所示，在有電壓U輸入時，三極管基極有電流通過，電路導通，同時，電容C被快速充電。U停止輸入后，電容放電，使三極管繼續(xù)保持導通，延時開始，直到電容放電完畢，三極管截止，延時結束。圖4-3（b）中加入了電磁繼電器，當三極管導通時，電磁繼電器吸合，可實現(xiàn)低壓控制高壓的延時控制。（2）電容與晶閘管組成的延時電路。電容與晶閘管組成的延時電路如圖4-3所示，當有U輸入時，晶閘管VD導通，同時電容C正向充電。當沒有電壓U輸入后，電容C通過R放電時晶閘管VD保持導通，使工作電路運作。當C放電完畢，VD因沒

12、有觸發(fā)電流而截止，延時結束。延時時間由C的電容量和R的大小決定。圖4-3 延遲電路4.2 總體電路圖1. 電路的工作原理 圖4-4為聲光控樓梯延遲燈的應用電路，其聲控靈敏度較高。VD10輸出音頻信號經(jīng)VD5、VD6倍壓整流后，將其變成直流控制電壓去觸發(fā)VD11、VD12導通，從而使晶閘管VD13導通，電燈EL點亮發(fā)光。電路延遲時間有R9與C4數(shù)值決定，通常為數(shù)十秒。電容C5可吸收電網(wǎng)干擾脈沖，可防止電路誤觸發(fā)。VT13采用出發(fā)電流較小的小型塑封單向晶閘管2N6565，其電流、電壓參數(shù)為0.81A/400600V。圖4-4 聲光控樓梯延遲燈的應用電路 該延遲電路采用：“二線制”接法，開關對外僅兩

13、根接線端子，可直接取代普通開關，而不必更改原有照明線路。圖4-4中，R5可選擇亮阻與暗阻相差倍數(shù)愈大愈好的MG44、MG45型燈光敏電阻器；B應采用靈敏度較高的的小型駐極體電容話筒，如CRZ2-113F型等。 白天光線較強時，R5阻值較小，VT11截止，VT12截止，晶閘管VD13截止，橋式整流電路無較大輸出電流，燈EL熄滅鎖定。當一天到傍晚，只要樓梯走道有人走動或談話時，駐極體電容話筒B輸出相應電信號，經(jīng)VT10放大，VT5、VT6倍壓整流后，將其變成直流控制電壓去觸發(fā)VT11、VT12導通，從而使晶閘管VD13導通，整流電路輸出較大電流，電燈EL點亮發(fā)光。經(jīng)電路延遲一定時間后，VD13截止

14、，電燈EL熄滅。5 單元電路設計三極管放大電路： 圖5-1 三極管放大電路 雙極型半導體晶體三極管(BJT) 由兩個PN結和三個電極構成。 三個區(qū)域為基區(qū)（B區(qū)）、發(fā)射區(qū)（E區(qū)）、集電區(qū)（C區(qū)）。 兩個PN結為發(fā)射結（BE結）、集電結（CB結）。 三個電極為發(fā)射極E（Emitter）、基極B（Base）、集電極C（Collctor）。因雜質(zhì)半導體有P、N型兩種，所以三極管的組成形式有NPN型和PNP型兩種。2、放大電路三極管的三種連接方式 圖5-2 放大電路三極管的三種連接方式 圖（a）從基極輸入信號，從集電極輸出信號，發(fā)射極作為輸入信號和輸出信號的公共端，此即共發(fā)射極（簡稱共射極）放大電路；

15、圖（b）從基極輸入信號，從發(fā)射極輸出信號，集電極作為輸入信號和輸出信號的公共端，此即共集電極放大電路；圖（c）從發(fā)射極輸入信號，從集電極輸出信號，基極作為輸入信號和輸出信號的公共端，此即共基極放大電路。6 硬件調(diào)試本次課程設計，我小組首先通過網(wǎng)絡搜索了聲光控樓梯延遲燈的相關原理圖、零器件等等，經(jīng)過小組討論選擇最使用的一種原理圖，小組成員開始對相應原理圖進行仿真實驗，通過仿真測試無誤，由負責人購買相關器件，經(jīng)過一個星期元器件 排版，焊接，其中由于失誤，多次燒毀器件。在進行三極管放大電路的器件組合時，由于對理論知識不熟多次出錯，其在老師指導下才終于完成，最終在電路板測試時，一舉取得成功。7 總結

16、經(jīng)過一周左右的課程設計終于要畫上一個完美的句號。回味這個過程，確實充滿著酸甜苦辣。設計的過程并非一帆風順，遇到了許多困難，但我們努力解決。通過一周的課程設計，我學到了許多，這讓我擁有了一次運用我所學模電知識的機會。 在課程設計開始階段，遇到的問題比較多。通過查找資料，我開始漸漸了解聲光控電路的原理，設計方法及應用。聲光控的種類繁多，技術含量與復雜程度也各不相同。我通過了解了各種類型的聲光控電路的原理，然后開始考慮自己應該設計何種類型的聲光控。據(jù)課題要求，應該是設計一種開路式聲光控樓梯延遲燈。這也是眾多聲光控中比較簡單的一種?？紤]到我所學的知識有限，難以設計復雜的聲光控電路，最終決定設計通過三極

17、管控制的聲光控電路。 在設計過程中，我參考了網(wǎng)上的一些聲光控電路及其他資料。通過設計、查找資料，我了解了一些以前未學過的元件。如三極管。我知道了很多，也擴展了視野。我也收獲很多，我更熟練的掌握使用三極管放大電路。重要的是我初步學會了設計電子電路的方法與技巧，這對我而言，確實是大有裨益的。我相信有這次設計作基礎，我以后會設計出更好的電子電路。參考文獻1 華成英，童詩白. 模擬電子技術基礎（第3版）M. 北京 ：高等教育出版社，20062 江曉安，董秀峰. 數(shù)字電子基礎（第3版）M. 陜西：西安電子科技大學出版社，20083 楊力，文剛. 電子技術課程設計. 北京：中國電力出版社，20094 夏路易，石宗義. 電路原理圖與電路板設計教程. 北京：北京希望電子出