楼道声控灯设计

第一章绪论

随着社会的发展，国家“十一五”规划把节能和环保作为两个主题，而且国家节能中长期专项规划明确提出照明用电占全国用电量的13%，可见照明节能显得非常重要。这就要求更加节能和环保的声、光双控延时光照明灯的出现，以满足人们对高质量生活的需求。

本课题研究的内容是楼道照明灯控制电路设计。通过对声光延时控制电路的电路组成、电路原理、单元电路设计、电路调试与选择以及数据与分析等几方面的研究，实现了声光延时楼道照明灯在白天不工作，而夜晚收到突发声响信号时自动开灯，并延时5s后自动熄灭的控制要求。减小了无效电能的损耗，达到了节能的效果。

第二章课程设计内容与要求

2.1设计内容：

设计楼道声光控制照明灯。

2.2设计要求：

要求电路在无光照情况下有声音信号时。使灯（用LED发光管模拟）点亮：无声时延迟5秒后熄灭，声音间隔小于5秒则LED持续点亮，在有光照情况下有声无声均不点亮；电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新开启。

2.3设计目的：

本次课程设计主要是配合《模拟电子技术》和《数字电子技术》理论课程而设置的一门实践性课程，起到巩固所学知识，加强综合能力，培养电路设计能力，提高实验技术，启发创新思想的结果。

2.4所需要器件及介绍

这次课程设计主要用了LM358、NE555和74LS122 三个集成器件，发光二极管，光敏电阻，驻极体话筒以及电阻和电容等基本电路元器件。

1、LM358

LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源的运算放大器的场合。

LM358其内部电路及管脚排布如下：

图2-4-1 LM358内部电路及管脚排布

2、NE555

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555 定时器的电源电压范围宽，可在4.5V到16V 工作，输出驱动电流约为200mA，因

而其输出可与 TTL 、CMOS 或者模拟电平兼容。 555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

NE555是一种应用特别广泛作用很大的集成电路，在很多电子产品中都有应用。NE55的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。

NE555内部结构及引脚排如下列图所示：

图2-4-2 NE555的内部结构及引脚排列

3、74LS122

74LS122是可重复单稳态触发器，它的功能表见表2-4-1，d R 是直接清“0”端，2121B B A A 、和、是触发输入端，其中21A A 、是低电平信号触发端，

21B B 和是高电平信号触发端，Q Q 和是输出端，R int 和C int 是外接定时电阻和定

时电容的接入端。

当d R =0时，单稳态触发器清零，Q =0。功能表中的符号↑和↓表示触发信号的触发边沿，2121B B A A 、和、都可以作为触发输入端使用，d R 除了作清零端使用外，也可以作触发端使用。

74LS122的引脚排和功能表如下：

Q ↑d R 1A 2A 1B 2B Q ⨯H L ⨯⨯H H H H H H ↑⨯⨯⨯⨯L H H H ⨯⨯L H L H L H

⨯⨯⨯⨯⨯⨯L L L ⨯H ↑L ⨯H ↑L ⨯H ↑L ⨯H ↑H H H H H H H H H H

H L ⨯↓↓↓↓H ⨯L

图2-4-3 74LS122的引脚排布

表2-4-1 74LS122功能表

4、发光二极管

发光二极管简称为LED 。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能，发光二极管与普通二极管一样是由一个PN 结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P 区注入到N 区的空穴和由电子，在PN 结的附近分别与N 区的电子和P 区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。电子和空穴复合时释放出的能量多少是不同的，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。 5、驻极体话筒

驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。

6、光敏电阻

又叫光感电阻，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。通常，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，半导体片内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。

第三章声光控制灯工作原理

3.1电路工作图及其原理

图4-1-1 声光控制灯电路原理图

声音进入话筒转变为电信号与R1分压，经过C2（10uf）电容进行信号筛选，由电源提供5V直流电压，经过R3（4.7KΩ）电阻与接地的R4（4.7KΩ）电阻产生静态工作点Q（2.5V）直流信号从3引脚进入集成块LM358中。

在LM358内部，由3引脚进入运算放大器的信号产生的输出信号进入负反馈网络，C1（10uf）的作用是当信号为直流信号时反馈为1，即静态工作点不变

对于LM358内的比较器，当有光照的时候，光敏电阻的阻值降低，光敏电阻两端的电压也随之降低，进入LM358的5引脚的电压小于2.5V，比较器无输出进入NE555，此时不工作；黑天无光时，电阻增大，两端电压增大，大于2.5V，使比较器的输出为1，NE555正常工作。

当反馈电路输出的电压U小于1/3VCC，即U小于1.67V时，NE555输出的上升沿信号到74LS122的A1（1引脚）和A2（2引脚）后变为下降沿，灯亮；当反馈电路输出的电压U大于2/3VCC，即U大于3.33V时，NE555输出的下降沿信号到74LS122的A1（1引脚）和A2（2引脚）后变为上升沿，灯灭。