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1、赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书姓名：班级：学号：时间：201年4月20日声控光控灯的设计一、设计要求及原理1、设计要求：实现一个由声音和环境亮度共同控制的开关，其功能是在白日，电路老是关断。在黑暗条件下，电路处于等候工作状态，当有声音出现时（或有人经过），可控硅导通，驱动灯泡发光，并开始进入延时状态，一段时间后可控硅自动关断，灯泡熄灭，节电环保。2、设计思想：上光辉较亮时，光控部分将开关断开，声控部分起不了作用。当光辉较暗岁月控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。电路能否接通就看声音信号强度。当声音强度达到必定程度是，电路自动接通，白炽灯点亮，并开始延时，延不时
2、间到开关9动关闭，等下一次声音信号触发。3：实验所需器件：表1一般日光灯1MIC用驻极体话筒1一般光敏电阻1一般二极管（IN4007）5稳压二极管（7.5V）1极管（IN4148）1三极管NPN（9014）2一般电阻22K/33K/2.7M/20K/270K/56K/4.7M1瓷片电容1041电解电容10UF/100UF1集成芯片74LS0014：设计原理：220V市电经过灯丝、D3-D7、降压整流后，经过R7限流、D2、C3稳压滤波为电路供给稳固的工作电压。R4、RG构成分压电路，白日因为光照RG阻值变小，YFA1脚电位被拉低，由与非门的逻辑关系可知此时YFA3脚输出为高电平，经过YFA2反
3、相变为低电平，D1截止后级电路不动作。夜晚光辉暗RG阻值变大，YFA1脚电位高升，假如此时有声音被MIC接收，经C1耦合T1放大，在R3上形成音频电压，此电压如高于1/2电源电压，则YF13脚输出低电平，经YFB反相，4脚输出的高电平经D1向C2瞬时充电，使YFC输入端凑近电源电压，10脚输出低电平，由YFD反相缓冲后经R6触发可控硅导通，电灯正常点亮。（此时则由C2向电路供电）如此后无声被MIC接收，则YFA输出恢复为高电平，C2经过R5缓慢放电，当C2电压降落到低于1/2电源电压时（按图中参数约一分钟）YFC反转、YFD反转，可控硅（SCR）截止电灯关闭，等候下次触发。5：设计方案：感觉电
4、路对信号进行收集后将信号传至控制与延时电路，从而控制可控硅通断，实现课题所要求的功能与指标。检音放大控制延时电子20V门电路开关光敏电路信号收集控制电路延时电路图1原理框图二、电路图如图2所示图2电路图三、设计方案与比较方案一：原理方框图如图3所示：图3原理框图方案一电路原理图以以下图4所示,电路用驻极体收集声音信号并用运放LM324对收集到得信号进行放大办理再输入到与非门，采纳光敏电阻（R5取代）收集光信号变换为电平信号并经过运放LM324进行发大输入到与非门进行逻辑办理。延时功能经过555单谐震荡实现。原理图4方案二：原理图以以下图5所示，感觉电路对信号进行收集后将信号传至控制与延时电路，
5、从而控制可控硅通断，实现课题所要求的功能与指标检音放大控制延时电子220V门电路开关光敏电路信号收集控制电路延时电路图5原理框图方案二仿真电路图以以下图6所示图6使用了数字集成电路TC4011(74LS00)，其内部含有4个独立的与非门VD1VD4，使电路结构简单，工作靠谱性高,价钱廉价。方案比较：两个方案一和方案二原理基真同样但是考虑到电路的复杂性和器件的价钱以及两个电路延时的成效因此此次采纳的是方案二进行设计。四、单元电路的设计1、声音放大电路：当MIC获取到声音信号后，其会变换成电信号，由声信号变换成的电信号控制电子开关，因此一定加三极管放大器放大该信号。为了获取较高的敏捷度，Q1的值采
6、纳大于100。声信号采纳敏捷度高的。R3不宜过小，不然电路简单产生间歇振荡。声音放大单元电路图7所示：图7声音放大单元电路图2、光敏电路：当环境有必定亮度时，LR阻值很小，因此1处于低电位，不论2是什么电位，YFA的输出老是高电位，二极管IN4148因为电压反偏而截止，C2和R4下端一直处于高电位，也就是使3、4的四个并联输入端都处于高电位，它们的输出端处于低电位，因此电路在有光明环境下不论出现多大强度音响灯都不会发光。光敏电路单元电路图8所示：图8光敏电路单元电路图3、开关电路：当电压信号达到必定值时，电子开关打开。当电压信号小于此值时，电子开关关闭。其起到的主要作用是控制延时电路中的电容充
7、放电。声音信号变为直流控制电压,光控电路在有光照耀时，光控电路阻值变小，对直流控制电压衰减很大。4、延时电路：因为需要的灯泡连续时间其实不是很长，大概几十秒左右，因此用一个电容控制开关的状态即可。当夜晚无光时，电子开关打开时，C2连通，即开始充电。当电子开关关闭后，C2开始放电。当C2电压降落到低于1/2电源电压时（大概一分钟）YFC，YFD反转，可控硅截止电灯关闭，等候下次触发。延时电路单元电路图9所示：图9延时电路单元电路图5、整流滤波电路：D2和C3起稳压滤波作用，D2是7.5V的稳压管，C3用100UF的电解电容，D2，C3钧接地。整流电路单元电路图如图10所示：图10整流电路单元电图
8、五：参数计算：延时电路采纳RC振荡实现延时功能，TC4011为CMOS管的供电电压为5V，翻转电压为2.5V。延不时间计算以下所示：C2*R5*dUc=UcdtR5*C2*11R5*C2UcU0*exp(TR5*C2*ln2*t)70m理论状况下电路延缓时间约为70秒，可改变R5和C2来改变延时。此次设计所获取的实质延不时间为80秒。六、安装调试1、焊接与安装：设计好电路图后，依据电路图先在面包板上连接电路，调试成功后再在电路板上焊接，安装过程中要认真，不可以出现短路和断路问题。出现问题后认真检查电路的连接问题。连接过程中不可以出现三极管管脚连接错误，可控硅的连接也要正确，不然会出现烧毁元器件
9、的状况，出现危险。D3D6、R7、D2、C3构成稳压二极管稳压电路产生7.5V直流电压给控制电路供电。准备好全套元件后，用万用表大概地丈量一下各元件的质量，做到成竹在胸。焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采纳卧装，电容采纳直立装，紧贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反，注意极性的正确，不然电路不可以正常工作甚至烧毁元器件。电路板与220V高压连接在一起，在接220交流电时，一定接上灯泡（220V，60W），特别注意防范触电。2、调试问题办理：灯泡向来亮着：灯泡向来亮着的问题，多是三极管被击穿，造成继电器中向来有电流经过，从而灯泡回路
10、向来处于导通状态；或许是继电器和灯泡回路的接法不正确，使得继电器中向来有电流经过或许灯泡直接接在电源回路上，从而使灯泡向来处于导通状态。若没有上述错误，则极有可能是集成电路TC4011损坏。灯泡一直不亮出现这一问题，先检查灯泡能否正常。假如灯泡正常，就说明开关电路中有元件损坏。可先焊开光敏电阻器的一个脚，在想话筒送入声音信号的同时，用万用表侧集成电路2脚的电压，看指针能否摇动。若摇动很小或不摇动，就应检查声音触发控制电路中的各元件，包含话筒、电阻器R1到R4、电容器C1、三极管T1。发光时间短：这是延时电路的电容器C2或电阻器R5有问题，可用容量大点的电容替代C2，或对电阻器R6进行替代。若更
11、换后，延不时间还是较短，则有可能是二极管D1不良。注：在实质电路中，因为电容器自己有电阻，再加上其放电其实不是放到零为止，因此其放电时间比理论计算少。灯泡响应敏捷度低。假如需要很大响声，灯泡才能触发点亮，则说明触发电路元件性能降落，此时应侧重检查三极管的放大倍数值，以及检查电阻R1-R4、电容器C1等。七：注意事项1、接好声光控延时开关与灯泡，再经过整流电路接入220V交流电源，分别在白日及模拟夜晚天黑的环境下测试电路重点点电压及波形，并丈量灯泡点亮保持时间t（延不时间）。记录丈量数据时注意注明灯泡是在点亮还是熄灭状态。2、丈量时要注意人身安全，当没有使用隔断变压器时，特别要注意身体任何部位均不可以接触电路板任何裸露的铜箔部分，包含丈量公共点即“地线”。3、操作要缜密细致，固定好开关电路板，选择好适合的万用表直流电压档丈量，黑笔接好丈量参照点，防范表笔接触惹起电路短路。八、小结经过一个多月的硬件课程设计使我学会了很多，课本上的知识经过实践后很有一种成就感，又学会了很多课本上学不到的东西。此次硬件设计是对过去两年知识的总结和运用，也是对我们的一次观察。理论知识和实践相联合才能发现知识的魅力，也更能激发出兴趣。
