《声光控开关的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《声光控开关的设计（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中南林业科技大涉外学院中南林业科技大涉外学院 课程设计报告课程设计报告设计名称： 声光控开关的控制 姓 名： 曹马健 学 号： 20107114 专业班级： 2010 级电子信息工程 2 班 设计时间： 2012 年 11 月 18 日 设计地点： 指导教师评语： 成绩：签名： 年 月 日声光控开关设计声光控开关设计楼道延时开关的设计楼道延时开关的设计摘要摘要声光双控延时开光不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公室、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，而且降低能耗，节约能源，注重环保是当今世界的主潮流。此外，它在一定的场所使用还可起防盗作用。它是公共场所
2、照明开关的理想选择，被人们誉为“长明灯的克星”。 本次设计的是一个灵敏度较高的声光控制开关，行人只要拍个巴掌就能电路触发。本电路仅使用一只 CMOS 门电路 TC4081BP、一个 CRZ2-113F 型小型驻极体式电容话筒、一个 CdS 型光敏电阻器以及若干电阻、电容配合就能将电路触发，使其导通，将电灯打开。它不需要发送关闭信号，由电路自身的延时电路将灯关闭。当灯被打开后，延时电路延时约 25s 后将灯自动关闭。该电路还具有自动光控作用，在白天由光敏电阻器控制着电路。即使受到声音信号的触发，开关也不会打开。 在此电路的设计中，要注意三点，第一是要合理设计三极管的静态工作点，使之处于饱和或截止
3、两状态； 第二要调节好电位器，从而使声控开关和光敏电阻具有良好的灵敏度；第三要合理设定延时 RC，实际和理论延时时间总会有差距的。此设计是为了实现声控光控延时开关的功能。在白天时无论是否有声音，小灯都不能被点亮，即白天时不需要光照，在夜晚当有声音产生时，小灯被点亮，且在声音消失后，小灯能够维持一段时间亮度，即在夜晚有人经过的时候，灯被点亮，并有足够的时间让人通过。 所设计的电路分为五个模块：电源模块，信号收集模块，信号处理模块，延时模块和被控制模块。目录目录一、课程设计与任务要求3二、设计思路32.1 整体模块方框图32.2 电源模块42.3 信号收集模块42.4 声音信号收集电路52.5 信
4、号处理模块72.5.1 TC4081BP 工作原理72.6 延时电路设计82.7 被控制电路9三、电路的安装与调试113.1 灯泡一直亮着113.2 灯泡始终不亮113.3 发光时间短113.4 灯泡响应灵敏度低11四、总结12五、附录131 1 课题名称：声光控开关设计课题名称：声光控开关设计楼道延时开关设计楼道延时开关设计按课程要求设计一个声光控延时节能开关，在白天或光线较亮时，节电开关呈关闭状态，灯不亮；只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，并有足够的时间让人通过，以达到实用节能的目的。要求如下：（1）设计声光控开关电路，完成相关理论计算；（2）绘
5、制原理图、制版、实验室调试（利用实验室条件对各模块进行调试） 。2 2 设计思路设计思路2.12.1 整体模块方框图整体模块方框图检音 BM感光电阻 RG放大 VT控制门 D1灯泡图图 1 1 声光控延时节能开关整体方框图声光控延时节能开关整体方框图2.22.2 电源模块电源模块电源电路采用降压、整流、滤波和稳压的组合电路，将 220V 的交流电压变为 5V 和 12V 的直流电压，模块如下方框图：降压过程是将 220V 单相交流电压直接输入有一定匝数比的变压器，得到降压后的电压。然后将变压器副边的交流电压通过单相桥式整流电路，得到脉动系数较大的直流电压。为了减小电压的脉动，将经过整流桥整流后
6、的直流电压通入由滤波电容构成的滤波电路，使输出较为平滑的电压。要得到稳定的直流电源需将滤波后的电压输入稳压电路。稳压电路由电阻和稳压二极管组成。利用二极管的稳压特性，使得到不受电网电压波动和负载电阻变化影响的稳定性较高的直流电压。2.32.3 信号收集模块信号收集模块对于光信号的设计，要求在白天与晚上 R5 与 RG 间的电压输出有很大的反差，在白天要求输出低电平，而在晚上要求输出高电平，所以必须要用光敏电阻 RG。将光敏电阻 RG 与 R5 串联起来，构成电路图如下所示：VCC延时 R8,C3整形 D2二级整形 D3,D4继电器 T电源电源变压器变压器整流整流电路电路滤波滤波电路电路稳压稳压
7、电路电路光控部分VCCR5,1M声控部分电源电路部分延时部分RG图 2 TC4081BP1 142 133 124 115 106 97 8在白天光较强时，光敏电阻 RG 的阻值较低（约为 1.2K） ，在 R5 与光敏电阻的两端加有 12V 的电压，在白天我们要求此端输出低电平，则不管声控部分输出是高电平或低电平，芯片 TC4081BP 最终都输出低电平，则使得控制电路的三极管不导通，继电器上无电流，由继电器的工作原理可知灯泡不亮。所以，R5 的阻值要远大于 1.2K，近似使得 R5 短路。在晚上光线较暗时，光敏电阻 RG 的阻值变大（最大约为 50M） ，R5、RG 串联对 12V 电压分
8、压，在晚上我们要求此端输出高电平，若此时有声即声控部分输出高电平，则芯片 TC4081BP 最终输出高电平，使得控制电路三极管导通，继电器上有电流，由继电器的工作原理可知灯泡亮。若无声音，则声控部分输出低电平，芯片 TC4081BP 最终端输出高电平，灯泡不亮。所以 R5 的阻值要远小于 50M，这样晚上可以认为电压全分与 R5，RG 短路。即控制灯泡在晚上无声时不亮。光信号电路相关参数的分析：通过对光电路的工作原理分析我们要求 R5 阻值要远大于 1.2K，同时又要远小于 50M。再由串联分压公式可知（R5+RG）*I=Vcc所以R5=Vcc/I-RG由于在白天 RG 约为 1.2K，晚上
9、RG 约为 50M，Vcc=12V综合各种因素最终选择 R5 为 1M。2.42.4 声音信号收集电路：声音信号收集电路：声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，变为电子开关的开动作。明确了电路的信号流程方向后，即可根据主要元器件将电路划分为若干个单元。仿真声控部分原理图如下所示。声音输入部分暂用开关代替，同样电容C2 具有通交流阻直流的作用，声音输入相当于一个正弦信号输入。图 3 仿真声控部原理图分在仿真中，我们把麦克风用导线代替，电容也用开关代替。当外界有声音发出时，开关闭合，可使三极管 VT 瞬间截止，集成
10、电路 A 的 2 脚便通过电阻器 R4 连接 12V 电压正极，又因 A 的一脚在晚上也是高电压，便继续使A 的 3 脚输出低电压，5 脚和 6 脚也为低电压，4 脚则输出高电压。该电压经二极管 VD1 正偏导通，向电容器 C2 充电，又使 A 的 8 脚和 9 脚为高电压，继续控制 A 的 10 脚输出低电压，12 脚和 13 脚为低电压，11 脚输出高电压。使三极管导通，便使继电器工作，开关闭合，从而驱动灯泡 H 发光。当外界没有声音发出时，开关断开，三极管输入到集成电路 A 的 2 脚一个低电平。又因 A 的 1 脚在晚上也是高电压，便使 A 的 3 脚输出高电压，5脚和 6 脚也为高电
11、压，4 脚则输出低电压。该电压经二极管 VD1 正偏导通，又使 8 脚和 9 脚为低电压，继续控制 A 的 10 脚输出高电压，12 脚和 13 脚为高电压，11 脚输出低电压。三极管不工作，继电器无法产生电流，继而无法导通开关，从而灯泡 H 不发光。2.52.5 信号处理模块信号处理模块TC4081BP 是一种将四个基本二输入与非门电路集合在一起制成的集成电路，因此称为二输入四与非门集成电路。利用该集成电路既可以设计放大器，也可以设计振荡器，还可以设计控制开关，因此被广泛应用于各种电子设备中。另外，TC4081BP 内部四个二输入与非门电路各自独立，实际中可选用其中一个，也可以四个全用，还可
12、以进行并联、串联应用。2.5.12.5.1 工作原理：工作原理：TC4081BP 的外形如下图所示，它是采用晶体管制造工艺在硅晶片上生产四个各自独立的二输入与非门电路，然后采用 DIP-14 保准封装的双列 14脚直插式结构。TC4081BP 的 14 个引脚的排列、引脚名称及内部结构如图所示，可以清楚的看到四个二输入与非门相互独立，每个单独的与非门有两个输入端和一个输出端。四个与非门被集成后，TC4081BP 的 1 脚、2 脚、3 脚属于第一个与非门电路，其中 1 脚的 1IN1 端为该与非门的输入端，2脚的 1IN2 属于该与非门的另一个输入端，3 脚的 1OUT 端为该与非门的输出端；
13、4 脚、5 脚、6 脚属于第二个与非门电路，其中 4 脚的 2IN1 端为该与非门的输入端，5 脚的 2IN2 端为该与非门的另一个输入端，6 脚的 2OUT端为该与非门的一个输出端；8 脚、9 脚、10 脚属于第三个与非门电路，其中 8 脚的 3IN1 端为该与非门的输入端，9 脚的 3IN2 端为该与非门的另一个输入端，10 脚的 3OUT 端为该与非门的一个输出端；11 脚、12 脚、13脚属于第四个与非门电路，其中 11 脚的 4IN1 端为该与非门的输入端，12脚的 4IN2 端为该与非门电路的另一个输入端，13 脚的 4OUT 端为该与非门的一个输出端；7 脚、14 脚为 TC4081BP 的工作电源输入端，7 脚为电源的负极 Vss，14 脚为电源的正极 Vdd。在 TC
