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1、东北石油大学课程设计课程电子技术课程设计题目 声光控灯设计院 系 电气信息工程学院测控系专业班级测控*学生姓名竺*学生学号指导教师 *201*年 7 月*日东北石油大学课程设计任务书课程电子技术课程设计题目声光控灯设计专业测控技术与仪器姓名*学号 *一、主要内容：1、电路设计：设计一个声光控灯；画出电路原理图；确定元器件及元件参数。用Protues软件进行仿真。2、电路焊接练习：本次课程设计需要完成几个电路焊接任务。二、基本要求：1、设计一个声光控灯，准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：1）当电路检测到声音并且光线暗时，灯泡被点亮，2）灯点亮一段时间后自动熄灭；
2、3）设计电路所需的正负直流电源。2、给出设计方案，画出设计电路的电路图、写明电路工作原理、有源元件给出芯片介绍。3、用Protues软件进行仿真，给出仿真结果。三、主要参考资料：1童诗白 华成英.模拟电子技术基础M.高等教育出版社,2001:87-120.邱关源.电路M.北京:高等教育出版社,2006:105-116.张新喜.Multisim10电路仿真及应用M.北京:机械工业出版社,2011:1-2.完成期限201*.7.4201*.7.13指导教师 *专业负责人 *201*年 7 月 *日摘要声光控灯是一种声控电子照明装置，声控灯由话筒、音频放大器、选频电路、 倍压整流电路、鉴幅电路、恒压
3、源电路、延时开启电路、可控延时开关电路、可 控硅电路组成。而声控灯有一种有趣的现象，那就是光线充足时，任你发出多大 的声音都不亮 ；但在黑夜，轻轻一声它就发出了亮光，这是为什么呢？原来声 控灯还光控电路，以使其在光线足够的时候不工作，所以声控灯的控制盒是声、 光同时控制的，在光亮度能达到的情况下，灯不会亮。你可以做一个小实验，你 可以用手遮挡声控开关的光控原件然后再发出声音，灯就会亮了。关键词：声控灯，光敏电阻，放大电路，选频电路。目录一、绪论 11、课题背景12、设计任务和要求分析1二、系统设计方案21、基本原理分析22、设计方案论证和原理2三、硬件电路设计41、单元电路设计42、系统硬件电
4、路设计73、元器件清单8四、系统仿真91、仿真软件介绍92、仿真结果10五、电路焊接练习111、方波发生器112、电子幸运转盘123、收音机13总结15参考文献16一、绪论1、课题背景由于近年来我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电光源产品的主 要输出国之一。照明器材行业属一般性竞争行业，是我国轻工业对外开放较早的 行业之一。WTO后，国际上一些知名品牌大企业相继进入国内产销领域，使得 国内竞争国际化。努力增加节能光源和不同档次、花样、不同用途的照明器具的 开发，加快绿色、节能光源产品的开发推广和应用是我国目前照明器材行业结构 调整的重点。我国照明器材行业将面临着前所未有的机遇和挑战，而
5、由此带来的 巨大商业利益也成为一些企业瞩目的焦点。随着全球经济一体化，发达国家产业 调整的步伐进一步加快，一般照明电器产品生产大量向发展中国家转移，而中国 又是一个比较适合的国家，一是中国具备生产这些产品的条件，二是劳动力成本 比较低，从而使中国逐步成为照明电器产品出口大国。展望未来的国内市场，需 求仍会呈逐年增长趋势，以下强力因素都预示着我国照明市场仍有很大的潜力可 挖。降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流，高能耗且会加剧温室 效应的白炽灯越来越不受欢迎。继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后，世 界各地陆续抛弃白炽灯已成定局，环保型节能荧光灯VS白炽灯是白炽灯的替代 者。随着人们
6、生活现代化水平不断提高，国民经济的快速发展，电力的供需矛盾 日益加剧生产更多的电即意味着要消耗更多的煤、石油、天然气、核原料等不可 再生资源，还会带来许多相应的环境问题。为此，我们应该从身边做起，珍惜并 节约每一度电。所以，现在很多住宅楼道都安装了自动控制楼道灯。2、设计任务和要求分析设计任务：声光控延时开关采用行人脚步，拍手或咳嗽声来控制灯的开启。灯光延时一 定时间自动关闭。白天光线强时将其闭锁，即使有行人的脚步声开关始终处于闭 锁状态也不会开启。实现声来灯亮、声离灯灭，令我们无论在家里还是在别处， 方便自如，都能够乐在其中”。ZX2027灯头型声光控延时开关，在灯头上装上 白炽灯安装在走廊
7、、楼梯间或厕所里，白天不亮，晚上只要你发出声响灯就亮 20 秒，人离开后灯熄灭。设计要求：（1）了解声光控延时开关电路的组成及工作原理。（2）熟悉驻极体话筒和光敏电阻器的特性。（3）学习声光控延时开关电路设计。（4）光线暗时，声音触发开关接通灯亮，延时一定时间后自动熄灭。二、系统设计方案1、基本原理分析声控灯是一种声控电子照明装置，由音频放大器、选频电路、延时开启电路 和可控硅电路组成。它提供了一种操作简便、灵活、抗干扰能力强，控制灵敏的 声控灯，它采用人嘴发出约1秒的控制信号“嘶”声，即可方便及时地打开和关 闭声控照明装置，并有防误触发而具有的自动延时关闭功能，并设有手动开关， 使其应用更加
8、方便。声控灯由话筒、音频放大器、选频电路、倍压整流电路、鉴 幅电路、恒压源电路、延时开启电路、可控延时开关电路、可控硅电路组成。2、设计方案论证和原理1）、设计思路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。当有人经过该开关附近时，脚步声等把节电开关启动， 灯亮，延时40-50秒，不同的是我们这里用515V直流稳压电源供电，由分离 元器件或数字集成电路组成。2）、总体方案框图图 1 基本原理框图图1为原理框图，它主要由一个话筒，电压比较器，有光敏电阻控制的 总开关和声控电子开关，一个延时电路等部分组成。我设计的这个声光联控 延时照明电路的主要原理
9、就是利用光控部件控制电路白天不工作，而夜晚则 由声控部件控制其工作，再由延时部件控制其工作时间。在白天由光控部件 控制电路，无论外界有无声音发出电路都不会工作，而到了夜晚光控部件就 不在起作用由声控部件控制电路，只要在一定范围内有声音发出且达到一定 响度电路就会导通工作，又由延时部件控制其工作时间；由该事例可知声、 光、延时三部分是相互联系的没有光控电路不完善，没有声控电路也谈不上 延时，而没有延时电路也谈不上控制，总的来说电路的设计较完备。3）、基本原理图 2 总体设计电路电路主要由三部分组成：I. 声控照明电路：作为声控电路对声音信号的要求既不能太强也不能太弱，太强声控难以实 现；而太弱电
10、路结构复杂也难以实现，最好是能接收到如人的讲话声，脚踏地板 声。当这类信号转化为电信号时，电信号一般较弱，必须对其进行放大对此可选 择功放电路，运放电路，差分电路等，根据电路对信号的要求一般选择运放电路 较好，提高信号输出电压。经过这一步实现了声音信号到电信号的转换。有了电 信号实现声控就容易了，我们可以让产生的电信号去触发触发器使电路导通。半 导体器件必须保证灵敏度高，各电参数精确稳定。实验还提示了驻极体话筒，可 以直接将声音信号转换为电信号，下面就运用声音传感器设计的声控照明电路加 以分析：声控照明电路的主要原理:是利用了声学和电子学的原理即用声音传感器将 声音信号转换成电信号从而推动触发
11、器触发使电路导通工作。作为一个智能化声控照明电路应具有以下功能： 能在声音的控制下实现电路的导通与截止。 声音的发出应是多方面的如脚步声，物体打击声等。 响应时间应越短越好。II. 光控照明电路：光敏元器件的应用在光照的情况下使其电参数发生变化从而使其对电流的阻碍作用减小或增大，进而使电路导通或截止，电信号强弱的改变光控转化为电 控电路功能的实现便容易了。在这样的电路设计中，对电路元器件的要求也极为 高尤其是光敏元件是光控电路功能实现的核心，必须保证其各项参数的精确，稳 定。故在选择这类元器件时一定要选择高灵敏度工作稳定可靠的元件，当然电路 工作的稳定是否？功能能否实现？并不仅仅只和电路元器件
12、有关，外加电源也是 不可忽视的，与声控电路一样最好也是给光控电路加上一个稳压电路确保电路能 正常工作。III.延时电路：由硬件构成的定时器，一般是用改变R、C元件值控制定时的，其效率较高 如555定时器，作为一个延时电路，在整个电路中其应在延时结束后能发出一个 结束信号，控制电路是否继续工作下去。总之，在白天由光控部件控制电路,无论外界有无声音发出电路都不会工作， 而到了夜晚光控部件就不在起作用由声控部件控制电路，只要在一定范围内有声 音发出且达到一定响度电路就会导通工作，又由延时部件控制其工作时间。声、 光、延时三部分是相互联系。三硬件电路设计1、单元电路设计1）声控部分电路声音传感器：用话
13、筒把声音信号转化为电信号，电信号一般较弱，可对其进 行放大对此可选择功放电路，经过这一步实现了声音信号到电信号的转换。有了 电信号实现声控就容易了，我们可以让产生的电信号去触发触发器使电路导通。 我用的是实验要求推荐的驻极体话筒，起到让声音信号变为电信号即声控开关的 作用图3声音传感器电路2）光控部分电路光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而 改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。根据资料：光敏电 阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光 敏层）内就激发出电子一空穴对，参与导电，使电路中电流增强。可见光光敏电 阻器：包括
14、硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器 等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照 明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置 检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报 警器，光电跟踪系统等方面。2）延时部分电路采用555定时器为核心，设计一个定时集成电路，以达到收到电信号后能达 到延时40-50s的实验目的。查阅了东北石油大学自编的脉冲与数学电路实 验讲义，66页后得以下数据和示意图：图5 555定时器示意图图6单稳态触发器Rfl14koDCoTHRV11DCKU4Q1縛M图7 555延时电路表1 555延时电路方法和功能输入输出复位RDTRTHQT1状态00导通1(1/3)Vcc(1 /3)Vcc(2/3)Vcc0导通1(1/3)Vcc(2/3)Vcc原状态不再2、系统硬件电路设计由于仿真系统上找不到MIC所以用一个微小正弦电流信号代替。3、元器件清单表2元器件清单代号参数数量Cl、C2、C4O.luf1C3lOOuf1Rl、R4、R52.2k
