声光控楼道开关设计毕业设计

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1、毕业设计(论文) 题目:声光控制楼道开关电路设计 系 部: 电气工程与自动化 专 业: 机电一体化 班 级: 机电班 学 号: 姓 名: 指导教师: XX 职业技术学院 毕毕 业业 设设 计计 任任 务务 书书 开始日期开始日期： 20XX 年 11 月 1 日 完成日期完成日期： 20XX 年 11 月 28 日 答辩日期：答辩日期： 20XX 年 11 月 30 日 1 1、设计目的、设计目的 考核学生对本专业知识的掌握和应用。 2 2、设计题目、设计题目 声光控楼道开关电路设计 3 3、设计内容和要求、设计内容和要求 内容: 在白天或光线较亮时，节电开关呈关闭状态，灯不亮；夜间或光线较暗

2、时， 节电开关呈预备工作状态。当有人经过该开关附近时，脚步声等把节电开关启 动，灯亮，延时 30 秒左右后节电开关自动关闭，即灯灭。 要求: 1.声光控制照明节电开关接上电源，此时由于电路要初始化，无论在什么 状态下，刚通电时灯泡都会被点亮，发光时间大约在 10S 左右，10S 后灯泡熄灭。 2.用手遮住光敏电阻，使声光控制照明节电开关处于黑暗状态下，它的电 阻值很高，一般在 800K 等待声音信号的输入，此时在附近发出声音，驻极体话 筒接收到声音信号，泡被点亮，经延时电路延时 30S 左右，灯熄灭。等待下一 次声音信号的触发。 3.挪开遮住光敏电阻的手，使声光控制照明节电开关处于明亮状态下，

3、它 的电阻值很低，一般在 50K左右，此时在附近无论发出多大的声音，灯泡都 不被点亮。证实了本次课程设计已达到设计的要求。 指导教师签名： 年 月 日 4 4、设计报告要求、设计报告要求 1.电路外部接线图，以及其它相关设备的电路图； 2.电路元件明细表； 3.完整的程序资料； 4.整机原理图； 5.操作原理简要说明； 6.在实验室进行模拟调试所需的补充资料。 5 5、进度要求、进度要求 第一阶段： 了解工艺，查阅资料 ( 1 周) 第二阶段： 元器件选型，绘制电路图 ( 1 周) 第三阶段： 设计思路 ( 1 周) 第四阶段： 总结设计中的问题，得出结论 ( 3 天) 第五阶段： 撰写论文及

4、准备答辩 ( 3 天) 考勤要求： 每周两次讨论 共 4 周 XX 职业技术学院毕业论文 1 目 录 摘 要 .2 绪 论 .3 第 1 章 电路方案设计 4 1.1 方案选择 4 1.2 方案论证 5 1.3 整机原理介绍 6 第 2 章 单元电路设计 7 2.1 整流电路 7 2.2 光控电路设计 9 2.3 声控电路设计 .11 2.4 延时电路设计 .12 2.5 整机电路工作原理 .14 第 3 章 安装及调试 .15 3.1 元器件的安放顺序 .15 3.2 静态调试 .17 3.3 动态调试 .17 总 结 19 参考文献 20 附录 1 整机电路图21 附录 2 元件明细表22

5、 XX 职业技术学院毕业论文 2 摘 要 在现代科技发展中，人们因生活水平、文化习俗、道德修养的不同，对相同的节 能路灯有不同的评价。如在学校、居民小区、厂矿企业等单位的公共场所等地方安装 不同的节能路灯，有些长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于 频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，从而增大了维修量，浪费了资金。 本课题设计就为围绕这一问题，设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方 便、使用寿命长的声光控节能路灯。其功能达到白天光照好，不管过路者发出多大声 音，灯泡都不会被点亮。夜晚和白天光线较暗时，电路的驻极体话筒只要检测到有碎 发声响，灯泡就会自动点亮为行人

6、照明，过几十秒后又自动熄灭，节能节点。声光路 灯控制器组成、性能，适用范围及工作原理，给出各单元电路原理图，如：整流电路、 光控电路、声控电路、延时电路。其节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、 节约了资金，使用效果非常好。 关键词关键词 电源电路；光控电路；声控电路；延时电路；节能 XX 职业技术学院毕业论文 3 绪 论 毫无疑问，20 世纪是电子技术飞速发展的世纪。许多行业如医药、交通、科学、 商业等都取得很大进步，如果没有电子技术所提供的仪器和设备，这些行业能取得这 么大的进步吗？答案是肯定没。没有电子技术，你无法看到自己，在跳动的心脏逼真 的三维虚拟图象；没有电子技术，你就无法在星

7、期日的晚上从银行取钱。有电子技术 的今天，你愿意去参加一个没有音响放大器，没有大屏幕或灯光效果的流行音乐会吗？ 电子技术的飞速发展，使电灯的样式、种类以及对灯的控制方式千变万化。随着 社会的发展，资源的大量开采，能源的逐渐减少，所以我们要建立起节约能源的意识， 电能是我们日常生活中必不可少的，它的节约应首当其冲，而电灯的使用最为普遍， 所以设计一种自动控制灯开关的电路是非常必要的，声光控制节电灯开关就是其中的 一种。 声光控电路已成为人们日常中不可缺少的必须品，它不需要手动开关，当夜晚有 人经过时会自动点亮；广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活带来 极大的方便。因此，得到了广泛的

8、应用。声光控电路是声音和光控制电路工作的电子 开关。在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。它能够使人们在不知不 觉感受到方便。公共场所和居民居住区的公共楼道普遍使用机械手动开关，由于各种 原因往往出现许多灯泡点亮长明的现象，故使灯泡寿命短、浪费电量，为国家、单位、 个人经济造成损失。另外，由于频繁开关或其他人为因素，墙壁开关的损坏率很高， 既增大了维修量、浪费了资金，又容易造成事故隐患。因此，设计研制一种电路新颖、 安全节电、结构简单、安装方便的声光控制照明节电自动开关显得相当有必要。使公 共场所和居民居住区的公共楼道灯在白天时不亮，晚上闻声自亮，待人走后，几十秒 XX 职业技术学院

9、毕业论文 4 后自动关闭，既方便，又节能。 XX 职业技术学院毕业论文 5 第 1 章 电路方案设计 1.1 方案选择 方案一：采用模拟电子电路设计，电路由电子开关，整形电路，检波器，声音放 大等电路组成。声光控制照明节电开关是一种利用声、光双重控制的无触点开关。原 理框图如图 1-1 所示： 检音 感光 放大 电子 开关 二极 整形 延时整形 照明灯 控 制 门 电 路 图 1-1 声光控制照明节电开关原理框图 原理简述： 这里介绍的声光控制照明节电开关是：晚上，光线暗时，可用声音触动开关开灯， 定时 40 秒左右后，自动熄灭；白天光线充足时，无论多大的声音干扰也不能点亮灯泡。 它特别适用于

10、住宅楼、办公楼楼道、走廊、仓库、地下室、厕所等公共场所的照明。 电路主要通过芯片 CD4011 实现延时电路、声控电路的功能，但 CD4011 芯片不易 购买，且价格昂贵、容易损坏，电路图有些复杂，执行起来电路不是那么容易， CD4011 中主要是四个非门组成，其中的工作原理有些复杂。 方案二：采用的还是模拟电子电路。电路主要是由声源、声电转换电路、放大电路、 倍压整流电路、信号处理电路、延时电路和电源电路组成。电路原理方框图如图 1-2 XX 职业技术学院毕业论文 6 所示。 这里介绍的声光控制照明节电开关，在白天或光线较亮时，节电开关呈关闭状态， 灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工

11、作状态。当有人经过该开关附近时， 脚步声等把节电开关启动，灯亮，延时 30 秒左右后节电开关自动关闭，即灯灭。 而在本电路中并未使用任何芯片，即选用了一些最基本的元器件组成声光控节电 开关，价格便宜，主体电路简单，可靠性强，电路执行起来简易，是比较简洁易于理 解的一种集声、光、定时于一体的节能自控开关。 220V 交流 电路 声音 放大 低倍 整流 光敏 开关 延时 电路 电子 开关 MIC 图 1-2 方案 2 声光控制照明节电开关原理框图 1.2 方案论证 声光控制照明节电开关已被人们广泛应用，此开关白天控制灯不亮，晚上有声音 自动点亮，延时一段时间自动关断。此设计汇聚了声、光、定时控制于

12、一体，一个既 方便又节能，其普遍应用于住宅楼、办公楼楼道、走廊、仓库、地下室、厕所等公共 场所的照明开关。不仅方便了人们，还有显著的节能效果。 方案一与方案二的原理基本相同，方案二优点：电路用到的元器件都是比较容易 购买到的，电路也简单易懂，不需要任何芯片，从而大大节约了成本；电源电路经整 流稳压使电路的稳定性比较强，使用驻极体话筒来实现声电转换，传达声音信号的 灵敏度高、效益好，方案一缺点：电路中使用 CD4011 来实现声光转换相对复杂，使用 电源信号来实现声电转换，传达声音的效果不大明显。综上所述：考虑电路的可靠性 XX 职业技术学院毕业论文 7 强、主体电路结构简单与否、执行机构不同、

13、可靠、价廉、有效益等多方面的原因， 比较后方案二更适合我的毕业设计，即实现了我所设计的任务又简而易懂。 经过两种方案的比较后，即将方案二作为此次设计的总体方案。 1.3 整机原理介绍 声源产生的声音信号，经驻极体话筒转换成微弱的电信号，该信号经放大后送处 理器进行处理，处理器将幅度、频率相同的一群声音信号转换成一次状态改变的控制 信号，该信号经过延时处理电路后达到设计所要求的时间和功能，然后经执行机构直 接控制负载，电源电路分别向各部分电路提供相应的工作电源。 这里介绍的声光控制节电开关，在白天或光线较亮时，节电开关呈关闭状态，灯 不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态。当有人经过该开

14、关附近时，只 要有声音发出，就能把节电开关启动，即灯亮，延时 30 秒左右节电开关自动关闭，即 灯灭。 在本设计中，主要是由声源、声电转换电路、放大电路、低倍整流电路信号处理 电路、延时电路和电源电路组成。其系统框图如图 1-3 所示： 220V 交流 电路 声音 放大 低倍 整流 光敏 开关 延时 电路 电子 开关 MIC 图 1-3 总体声光控开关原理框图 XX 职业技术学院毕业论文 8 第 2 章 单元电路设计 2.1 整流电路 在本次单元电路设计中有两个整流电路，一个是由电容和二极管组成的倍压整流 电路，一个是桥式整流电路。两个整流电路在电路中分别起到不同的作用。 2.1.1 倍压整流

15、电路 由电容和二极管构成的倍压整流电路如图 2-1 所示。二极管最明显的性质就是它 的单向导电特性。在这里选用的 D2 和 D3 是整流二极管。C4、D2 和 D3、C5 构成倍压整 流电路，把声音信号变成直流控制电压。 图 2-1 倍压整流电路 工作原理：将声音放大电路放大后的信号通过 C4 耦合，将由 D2、D3 整流经 C5 滤 波后传入下级光敏电路中。其中电容 C4 和 C5 的作用有所不同，C4 起到的耦合作用， C5 起到的滤波作用。 2.1.2 桥式整流电路 工作原理：本电路是有四只二极管 1N4007 组成的全波桥式整流，在这部分电路中， 桥式电路是核心部分，故称为桥式整流电路

16、。这部分整流主要是针对电源的整流。 220V 交流电通过灯丝，经过 D6-D9 整流，将 220V 的交流电经 D6D9 整流、 XX 职业技术学院毕业论文 9 R1、R2、D5 降压得到 12V-15V 的直流脉动电压，但是这种脉动电压不够理想，通过稳 压管 D4 进行稳压，最终获得单向的、平滑的 12V 直流脉动电压供给控制电路，保证 C1 上电压不超过 15V。C1 主要起到退藕的作用。此部分电路作用为提供稳定的工作电压。 整流电路是利用半导体二极管的单向导电性把交流电变成单向脉动的直流电。电路原 理图如图 2-2 所示。 图 2-2 桥式整流电路 从图中可以得出：全波桥式整流输入波形如图 2-3（a） ，当 U2 在正半周内， D6、D7 因正偏而导通，D8、D