1、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計論文樓道聲光控制照明燈系統(tǒng)設(shè)計院 系： 信息工程學院 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： D0942 姓 名： 學 號： 26 指導教師： 2011年 6月 25日目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc297020873 第一章 緒論 PAGEREF _Toc297020873 h 2 HYPERLINK l _Toc297020874 第二章 設(shè)計內(nèi)容 PAGEREF _Toc297020874 h 3 HYPERLINK l _Toc297020875 2.1 題目 PAGEREF _Toc297020875 h 3 HYPERLINK

2、l _Toc297020876 2.2 要求及目的 PAGEREF _Toc297020876 h 3 HYPERLINK l _Toc297020877 2.3 內(nèi)容 PAGEREF _Toc297020877 h 3 HYPERLINK l _Toc297020878 2.4 器件 PAGEREF _Toc297020878 h 3 HYPERLINK l _Toc297020879 器件介紹 PAGEREF _Toc297020879 h 3 HYPERLINK l _Toc297020880 第三章 方案論證與原理圖 PAGEREF _Toc297020880 h 7 HYPERLIN

3、K l _Toc297020881 3.1 方案論證 PAGEREF _Toc297020881 h 7 HYPERLINK l _Toc297020882 樓道聲控燈的基本原理 PAGEREF _Toc297020882 h 7 HYPERLINK l _Toc297020883 3.3 參數(shù)設(shè)計 PAGEREF _Toc297020883 h 9 HYPERLINK l _Toc297020884 第四章 電路調(diào)試 PAGEREF _Toc297020884 h 11 HYPERLINK l _Toc297020885 4.1 電路的調(diào)試 PAGEREF _Toc297020885 h 1

4、1 HYPERLINK l _Toc297020886 第五章 總結(jié)與心得 PAGEREF _Toc297020886 h 12 HYPERLINK l _Toc297020887 總結(jié) PAGEREF _Toc297020887 h 12 HYPERLINK l _Toc297020888 心得 PAGEREF _Toc297020888 h 12 HYPERLINK l _Toc297020889 參考文獻 PAGEREF _Toc297020889 h 13第一章 緒論城市中的路燈或樓道照明等一般都是由人工操作的,如果采用光控電路,根據(jù)光線的強弱來自動開啟和關(guān)閉照明燈,做到無人自動控制,

5、可以減輕工人的勞動強度,有效的節(jié)約能源。但光控電路有其缺陷,就是夜晚無光線的時候,照明燈將一直工作著,這樣會造成資源的浪費,也會縮短照明燈的壽命。這時若在光控電路的基礎(chǔ)上添加一個聲控電路,使得照明電路在無光線的時候,只受聲音的控制,當有腳步聲或其它較強聲響的時候,照明電路自動工作。當聲音消失的時候,照明燈自動熄滅,這就需要在光控電路和聲控電路聯(lián)合工作的條件下添加一個延時電路,使照明燈點亮后,延時一定時間后自動熄滅。聲控燈的制作目的是通過聲控燈的制作，提高學習電路知識的興趣，掌握元器件的測試方法，掌握自己制作印制電路板的方法，鍛煉實際動手操作能力。 聲控燈顧名思義，聲控燈即是用聲控制電燈亮滅的一

6、種燈具，控制某一用電負載的方法多種多樣，用光的強弱控制的稱光控，用溫度高低控制的你溫控，用磁場強弱控制的稱磁控，還有依靠壓力、濕度的等等。使用這種照明電路,人們就不必在黑暗中摸索開關(guān),也不必再擔心點長明燈費電和損壞燈泡了。夜間只要有腳步聲或其它較強的聲響時,燈便自動點亮,延時一定時間后自動熄滅。特別適用自動控制路燈照明以及走廊和樓道等處的短時照明。第二章 設(shè)計內(nèi)容2.1 題目樓道聲光控制照明燈設(shè)計2.2 要求及目的要求：按既定元件方案設(shè)計，實現(xiàn)無光有聲時，觸發(fā)燈亮并延遲5秒，否則不亮。目的：1.掌握數(shù)字電路設(shè)計方法、練習元件焊接技術(shù)；2.培養(yǎng)應(yīng)用所學知識指導實踐的能力；3.掌握常用元器件的識別

7、和測試；4.熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法。2.3 內(nèi)容1.電路原理圖設(shè)計，按照要求計算參數(shù)，達到理想效果；2.電路板實現(xiàn)，通過電路原理圖制作電路板；3.設(shè)計論文。設(shè)計聲光控制照明燈，在夜間有聲信號時，使燈點亮。無聲時，延遲5秒后熄滅。聲音時間間隔小于5秒，則LED燈持續(xù)點亮。白天有聲無聲均不點亮。2.4 器件光敏電阻，駐極體話筒，運放LM358，NE555，74LS122單穩(wěn)態(tài)發(fā)生器，發(fā)光管，電容，電阻。主要元器件介紹1、555定時器電路集成定時器555電路，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應(yīng)用十分廣泛。它是一種產(chǎn)生時間延遲和多種脈沖信號的電路，由于內(nèi)部電壓標準使用了三個5K電

8、阻，故取名555電路。其電路類型有雙極型和CMOS型兩大類，二者的結(jié)構(gòu)和工作原理類似。二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。555電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如圖 所示。圖2.5.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器555定時器內(nèi)部電路見圖 所示。.2 555定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2LM358內(nèi)部引腳圖LM358是常用的雙運放,這里我們介紹一下他的一些資料以及簡單電路應(yīng)用。LM358里面包括有兩個高增益、獨立的、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運放，適用于電壓范圍很寬的單電源，而且也適用于雙電源工作方式，它的應(yīng)用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運放的地方使用。LM358的特點: . 內(nèi)部頻率補償. 低輸入偏

9、流. 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流. 共模輸入電壓范圍寬，包括接地. 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍. 直流電壓增益高(約100dB) . 單位增益頻帶寬(約1MHz) . 電源電壓范圍寬：單電源(330V)；. 雙電源(1.5 一15V). 低功耗電流，適合于電池供電. 輸出電壓擺幅大(0 至Vcc-1.5V) 3. 74LS122引腳分布及工作原理圖 74LS122引腳分布工作原理：74LS122為可重復單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，根據(jù)其輸出脈沖寬度實現(xiàn)延時5s。當74LS122的1腳和2腳接收到一個上升沿脈沖，輸入到74122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后再次經(jīng)波形變換，Q端產(chǎn)生一個上升沿脈沖。由于LED接入741

10、22的Q引腳，故其在Q引腳是一個下降沿脈沖，此時發(fā)光二極管負端為低，燈會亮，亮時延遲時間為脈沖寬度。聲音信號消失，Q端上升沿維持5s后燈會自動熄滅。第三章 方案論證與原理圖3.1 方案論證本次設(shè)計主要由聲控電路,光控電路,放大電路,整形電路,延遲電路幾部分組成。其中，聲控電路與光控電路分別由LM358內(nèi)部兩個放大器組成。聲控部分其實是一個負反饋放大器，主要是將駐極體話筒接受到的信號進行放大，輸出到整流電路中。光控部分是一個由光敏電阻與另外幾個電阻組成的電壓比較器，由于NE555中4腳的特性（低電平有效，輸出為低電平）。當有光時，光敏電阻器阻值很小，故電流經(jīng)反向端輸出低電平，有無信號經(jīng)過時，LE

11、D燈都不亮。且NE555復位；當無光或光線暗時，光敏電阻器阻值很大，電流經(jīng)同向端輸出高電平，當有信號經(jīng)過時，LED燈亮。NE555輸出高電平。最后經(jīng)過74LS122進行延遲，即可得到與設(shè)計內(nèi)容相一致的電路。本方案經(jīng)老師與同學的討論，以及實際電路連接，證明方案正確。3.2樓道聲控燈的基本原理該電路由聲控電路、光控電路及放大電路、單穩(wěn)態(tài)延時電路組成，下面對其功能進行逐一分析并確定電路結(jié)構(gòu)。 光控電路是根據(jù)光線的強弱來優(yōu)先決定電燈的亮滅。聲音信號由駐極體話筒BM接收，經(jīng)過反比放大，放大的信號送到NE555定時器的2,6腳。該電路可以對聲控延時電路進行控制，在白天光線較強時，該電路在光控電路的作用下，

12、處于關(guān)閉狀態(tài)，對任何聲音信號都不響應(yīng)，在晚上光線較弱時，光控電路將該電路的功能打開，使得該電路能根據(jù)外界聲音信號做出相應(yīng)的響應(yīng)。NE555定時器的輸出去控制74HC122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。1.光控部分工作原理： 光控部分電路圖工作原理：當光線充足時，光敏電阻阻值很小，處于關(guān)閉狀態(tài)，對任何聲音信號都不響應(yīng)，在晚上光線較弱時，光控電路將該電路的功能打開，使得該電路能根據(jù)外界聲音信號做出相應(yīng)的響應(yīng)。2 聲控部分工作原理 聲控電路圖工作原理：聲音信號通過駐極體話筒輸入，通過電容濾波后輸入LM358聲控放大電路，經(jīng)放大后輸入NE555的2腳和

13、6腳，正弦波形被施密特變換為反相矩形波。其中電容C3為耦合電容，R11和R9的作用是對輸入信號進行抬升；R7和電容C1的作用是對聲音信號進行放大，經(jīng)放大后輸入NE555的2腳和6腳，正弦波形被施密特變換為反相矩形波。3. 555定時器構(gòu)成的施密特整形電路工作原理 施密特整形電路工作原理：當光線充足時，NE555電路4引腳為低電平有效，此時不管2腳和6腳輸入為高或低，OUT輸出端直接復位為0；當光線不充足時，NE555的直接復位端4腳無效。這時若有聲音信號通過駐極體話筒輸入，通過電容濾波后輸入LM358聲控放大電路，經(jīng)放大后輸入NE555的2腳和6腳。4. 74LS122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路工作原理

14、3.2.4 74LS122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路工作原理：當光線充足時，74122的1腳和2腳也為低，其Q端輸出也為低，Q端為高電平，發(fā)光二極管負端為高，燈不會亮；當光線不充足時，74122的1腳和2腳接收到一個上升沿脈沖，Q端產(chǎn)生一個上升沿脈沖。由于LED接入74122的Q引腳，故其在Q引腳是一個下降沿脈沖，此時發(fā)光二極管負端為低，燈會亮。3.3 參數(shù)設(shè)計電路的延時功能體現(xiàn)在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形整理功能及連接在其11和13引腳的電容與電阻的適當組合上，本次課程設(shè)計使用的是低功耗實驗電路所以選擇150K歐及47uF電容串聯(lián)方式，經(jīng)計算其延時時間約為5秒。當光線充足時，光敏電阻阻值很小，LM358的3腳分

15、壓小，電壓比較器輸出1腳為低電平。NE555電路4引腳為低電平有效，此時不管2腳和6腳輸入為高或低，OUT輸出端直接復位為0。74122的1腳和2腳也為低，其Q端輸出也為低，Q端為高電平，發(fā)光二極管負端為高，燈不會亮。當光線不充足時，光敏電阻阻值很大，LM358的3腳分壓大，故電壓比較器反相輸入，輸出為高電平，NE555的直接復位端4腳無效。這時若有聲音信號通過駐極體話筒輸入，通過電容濾波后輸入LM358聲控放大電路，經(jīng)放大后輸入NE555的2腳和6腳，正弦波形被施密特變換為反相矩形波。NE555的2腳和6腳輸入大于的電壓，3腳輸出OUT由低變?yōu)楦撸?4122的1腳和2腳接收到一個上升沿脈沖，

16、輸入到74122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后再次經(jīng)波形變換，Q端產(chǎn)生一個上升沿脈沖。由于LED接入74122的Q引腳，故其在Q引腳是一個下降沿脈沖，此時發(fā)光二極管負端為低，燈會亮，亮時延遲時間為脈沖寬度。聲音信號消失，Q端上升沿維持5s后燈會自動熄滅。74122為可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其主要特點就是可重復觸發(fā)性，它能使計時裝置重新計時，以達到延長燈亮時間的目的。只要是在無光有聲的情況下給聲音信號，燈就會亮。要使LM358的聲控放大電路的放大倍數(shù)為3050，即,可選用=、=150，此時算得。，要使LM358的2腳和5腳的電壓為，在2引腳選用1K。要使延時時間為5s，即使=5s，選用150的電阻和47uF的電

17、容，即在11腳和13腳間接入47uF的電容，在13腳和間接入150電阻。第四章 電路調(diào)試4.1 電路的調(diào)試按照電路原理畫出電路布線圖，盡可能的減少導線的交叉，避免出現(xiàn)短路現(xiàn)象使電路短路造成燒壞元器件，按照電路布線圖進行步線。在焊接電路的過程中注意電烙鐵的使用與放置，防止在焊接的工程中燒壞器件和發(fā)生危險。 電路檢查無誤后，接入5V電源,發(fā)現(xiàn)LED燈發(fā)亮，5秒后熄滅，在未遮擋光敏電阻的情況下向駐極體話筒拍手，發(fā)現(xiàn)LED燈亮，這與實驗目標相違背，斷開電源后，仔細檢查發(fā)現(xiàn),光控部分的電路連接出現(xiàn)了短路現(xiàn)象，經(jīng)調(diào)整后，在光敏電阻未被遮擋下拍手，LED燈不亮，遮擋光敏電阻后拍手，LED燈亮，且持續(xù)5秒，當連續(xù)拍手時，LED燈持續(xù)亮，電路連接正確，達到設(shè)計目的。第五章 總結(jié)與心得5.1總結(jié)通過設(shè)計電路,把光敏電阻擋住，通過拍手發(fā)出響聲，使LED燈亮，并且持續(xù)亮5秒，當光敏電阻未被遮擋時，拍手后LED燈不亮，達到