内蒙古师范大学计算机与信息工程学院
《低频电子线路》课程设计报告
设计题目 简易声光控照明延时电路 职称 讲师 王晓敏 20081121053 2010-7-16 指导教师 张鹏举 姓 名 学 号 日 期
目录
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设计任务及主要技术指标和要求 ..............................................................................................................................1 1.1 1.2 2 3 4 5
设计任务 .................................................................................................................................................................1 设计要求 .................................................................................................................................................................1
引言 ...................................................................................................................................................................................1 工作原理 ..........................................................................................................................................................................2 电路组成部分..................................................................................................................................................................2 设计步骤及方法 .............................................................................................................................................................2 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
整流电路的设计 ....................................................................................................................................................2 稳压电路的设计 ....................................................................................................................................................3 声控电路的设计 ....................................................................................................................................................3 光控电路的设计 ....................................................................................................................................................3 延时电路的设计 ....................................................................................................................................................4
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电路整体说明..................................................................................................................................................................5 设计所需器材..................................................................................................................................................................6 小结（通过课程设计收获和心得） .........................................................................................................................7
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简易声光控延时照明电路
计算机与信息工程学院 2008级通信工程 王晓敏 20081121053
指导教师 张鹏举 讲师
摘要 设计一个简易声光控延时照明电路。该电路能够实现两级控制照明灯的亮灭，并且照明灯点亮一段时间后能够自动判断。第一级为光控制，第二级为声控制，第一级优先于第二级。
关键字 简易；一级光控电路；二级声控电路；照明延时电路
1 设计任务及主要技术指标和要求 1.1 设计任务
设计一个简易声光控延时照明电路。该电路能够实现两级控制照明灯的亮灭，并且照明灯点亮一段时间后能够自动判断。第一级为光控制，第二级为声控制，第一级优先于第二级。 1.2 设计要求
（1）要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应，控制照明灯第一级开关。 （2）要求电路能够通过照明灯开关对声强的感应，在第一级开关开通的前提下，控制照明灯的亮灭。
（3）要求电路能够实现照明灯点亮时间T后自动关断，并且时间T可手动调节。 （4）要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯重新开启通电时间T。
（5）根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。 （6）利用CAD软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单。 2 引言
随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的自动发亮、节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要，而且贴近我们的实际生活。声光控电路已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，当有人经过时会自动的亮；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，得到了广泛的应用。声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。该电路由电源电路、声控电路、光控电路和延时控制开关电路等组成，它不仅广泛适用于楼梯间、过道库房等场合，而且节能省电，使用方便。
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3 工作原理
220V的电压经过灯泡降压，经过硅整流二极管整流，电解电容滤波及稳压管稳压后给比较器LM324提供10V的直流工作电压。白天，光敏电阻经光照射后阻值变小，经比较器比较后得到一个低电平，晶闸管断开，灯泡白天不亮。到了晚上，光线变暗，光敏电阻阻值变大，经比较器比较后8脚得到高电平，VD1截止，起隔离作用，VD2不受8脚电位影响，如果有声音信号时，声波经过驻极体转换成电信号，并经过C1耦合到比较器A1的3管脚，于是1管脚输出高电平。经C2耦合到比较器A2的5管脚，其7脚输出高电平，并经过R8和VD2输入到比较器A4的12脚，因此其14脚输出高电平，晶闸管导通，灯泡发光照明。声音消失后，A1的3脚无信号电压，恢复低电平，其7脚输出低电平，VD2截止，此刻A4的12脚高电平即电容C4两端的电压，经R9放电，一段时间电容放电完毕后，电灯熄灭。此后，只要没有声音进入话筒，灯泡就始终保持熄灭状态。 4 电路组成部分
声光控延时电路如图所示，硅整流二极管VD3-VD6和晶闸管VS组成照明开关的主回路，控制回路由四个运算放大器集成电路LM324和声光检测元件MIC，RG组成。话筒MIC和比较器A1，A2构成声控电路，光敏电阻RG和比较器A3构成光控电路，R9和C4构成照明延时控制电路，发光二极管LED为有电指示灯【2】。 5 设计步骤及方法 5.1 整流电路的设计
输入220V交流电需整流，我选用硅整流二极管组成的桥式整流器，二极管稳压电路加上滤波电容。可控硅开关起开关作用，非常重要，控制灯的亮灭【1】。
电路图如图1：
D31N4007D41N4007D5D61N4007 1N4007图1
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5.2 稳压电路的设计
220V电压进入电路后，先经过桥式整流器整流后，用10V稳压管稳压到10V，给芯片LM324供电。芯片工作后，可以对传入的微弱的声音信号进行放大，产生高低电平，控制灯的亮灭。 5.3 声控电路的设计
我们采用话筒放大实现声控功能，主要是由话筒拾音电路和放大电路组成的。拾音电路是把收集的声音信号转换为电信号，由于声音微弱，即用放大电路把信号放大。放大电路中我们利用了芯片LM324运算放大器
电路图如图2：
【3】
。
C1 47n 4 3 R2 100k 2 R3 27k 11 A1A 1 LM324 MIC MICROPHONE2 GND GND GNDR4 820k C2 47n 5 6 R5 100k R6 27k A2B 7 LM324 R7 820k R8 510 VD2 1N4007
图2
5.4 光控电路的设计
利用光敏电阻的感光性，白天光照很强的时候电阻很小，从而跟R10相比所分担的电压就很小。晚上的时候电阻很大，从而跟R10相比分担的电压就大。利用这一特性可
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以根据电阻所分担的电压多少从而给A3的9脚一个高电平还是低电平，从而运放A3的8脚就知道电平的高低，在用VD1、VD2来控制12脚的电位从而控制单向晶闸管，当8是低电平的时候就把12脚定位在低电平，当8脚是高电平的时候由于二极管的单项导电性所以在VD1的时候截止，在就看VD2了这就体现光控是第一优先级，如图3所示：
RG R11 160k 9 A3C 10 8 LM324 R10 820k R12 160k GND VD1 1N4007
GND
图3
5.5 延时电路的设计
我们设计出来的声控灯是为了给人们在黑暗中带来方便的，人们发出声音后灯光不能亮一下就灭，要持续一段时间。所以延迟电路在灯点亮时需要有延迟，当声音信号消失后，延时电路要起作用，我们想到延时电路可以用RC电路来实现，而时间长短由时间常数τ=RC来决定，这里采用的电容是可以充放电的电解电容。
电路图如图4：
C410uR93.3mGND 4
图4
6 电路整体说明
由分析可知，光控电路是一级电路，声控电路是二级电路。白天当光线照射到光敏电阻上时，由光敏电阻的特性可知，当有光照射它时它的电阻变小，分担的压降小所以9脚为高电平从而8脚为低电平，所以12脚就被固定成低电平，则14脚为低电平，所以白天灯始终不亮。通过光敏电阻的变化使电路封锁声音通道，导致声音信号不能通过，则灯泡不受声音控制，即声控电路不起作用，灯泡不亮。夜间或光线较暗时，光敏电阻阻值急剧增大，声控电路导通，当有声音传入话筒时，声音信号转变为电信号，灯泡变亮，经内部设定的时间后，如果在次期间没有声音信号再次传入话筒，则灯会自动熄灭；若有声音信号传入，则灯泡会持续发光。将电路按上述设计思路具体实现在面包板上，检查连线无误后，即可实现功能。首先，我了解了声光控的特点和功能，然后根据所学的理论知识和其他资料上的知识，我画出来了一个系统框图和总电路图，如图5所示；D8R1382kC3470uLEDD19PHOTOR11160kU?CU?A3147nR2100kR327k11D71N4728R127KC1GND4GND9810R10820kLM324D3DS?2LM324R12160kMICGNDGNDGNDR4820kC247nGNDVD1GND1N4007U4DQ1SCR14121N4007R93.3mC410uLM3241N4007D41N4007D5D61N4007LAMPI1ISINMICROPHONE2U2B576LM324R7820kR8510VD21N400713R5100kR627kGND 照明电路
光控一级电路 控制电路 VD1 VD2 延时电路 单向晶闸管控制电路 声控二级电路 图 5
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7 设计所需器材
表一
序号 1 名称 单向可控硅 100-6 2 发光二级管 3 整流二极管 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
驻极体 光敏电阻 电阻器 电阻器 电阻器 电阻器 电阻器 电阻器 瓷片电容 电解电容 电解电容 稳压管 灯泡 54+2dB 625A 100 27K 820K 160K 82K 510 47n 470uf/16V 10uf/16V 10V 40W MIC RG R2、R5 1支 1支 2支 IN4007 VD1-VD6 6支 LED 1支 型号规格 1A 位号 T 数量 1支 R1、R3、R6 3支 R4、R7、R10 3支 R11、R12 R13 R8 C1、C2 C3 C4 UDz EL 2支 1支 1支 2支 1支 1支 1支 1支 6
8 小结（通过课程设计收获和心得）
为期四周的电子课程设计即将结束，回顾这一个月真是收益匪浅。以前对知识的了解仅限于理论知识，而且是有的能够理会，有的只是停留在似懂非懂的状态。对于器件就不知道有什么用途，也就更加难以理解。经过这一个月之后，我对电子技术有了更深的理解，知道了自己的不足，同时也明白了所学知识的重要性，培养了自己对课程设计学习的兴趣。在这次设计中，我遇到了很多问题，引起这些问题的主要原因是在使用器件之前没有仔细检查器件的好坏，使我们浪费了很多时间，也造成了一次非常大的失误。因为我们使用的电压非常大，如果不小心使用就很有可能会发生危险，这次试验也给我敲响警钟，以后做实验之前一定要仔细检查，做好充分的准备。还有在实验过程中发现了错误，在不知道错误所在的情况下，要一步一步的仔细排查，根据电路图和其功能仔细分析，把电路分块排查，寻找出产生错误的地方，不要一味的盲目的乱查，要明白我们要做什么怎么做为什么这样做，这样才能解决问题，实在不会的一定要请教老师，不能不懂装懂。
以前，我们在学校很难有机会锻炼自己的动手能力，刚设计时不免有一些不知所措。但在老师的指引下我参考了很多资料书，查阅了相关知识之后，才渐渐有了思路。对于我们这些大二的学生，由于动手能力不足，完成所要设计的课件会遇到很多困难，就需要组员之间不断的配合，充分的合作才能更好的完成自己的电路。
这次课程设计让我学到了很多东西，不仅巩固了先前学的模电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，更令我的创造性思维得到拓展。希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些！
最后，我能顺利完成这次课程设计，不仅要感激老师平时的教导，尤要感谢指导老师的耐心指导，是他的指导才让我的设计更加完善合理，在此表示我衷心的感谢！
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参考文献
[1] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础；清华大学电子教研组编.4版.北京:高等教育出版社，2006,5.
[2] 清华大学电子学教研组编.杨素行主编.模拟电子技术简明教程第2版.北京:高等教育出版社,1998.
[3] 邱关源，罗先觉.电路.北京：高等教育出版社,2006,5.
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内蒙古师范大学计算机与信息工程学院
课程设计评价记录
课程名称 设计题目 学生信息 指导教师 评分模块 低频电子线路 简易声光控照明延时电路 姓名：王晓敏 学号：20081121053 专业：通信工程 年级：2008级 班级：通信工程 姓名：张鹏举 职称：讲师 评分项目 撰写课程设计总结报告态度 查阅文献的自学能力 综合运用本课程所学知识能力 分析、安装、调试的能力 对仪器设施正确使用方法 熟悉元器件程度 独立分析和解决问题的能力 出勤情况 是否对整体设计原理清楚 是否能敏捷的回答老师提出的问题 是否掌握各元器件的功能和用途 是否能够熟练应用所用设备 指导教师签字： 2010年7月 日
权值 5 5 10 10 10 5 5 10 5 10 10 15 评分 总结报告及平时成绩总分 指 导 教 师 的 评 语 答辩成绩 9
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