声光控延时开关

xx学院

《模拟电子技术》课程设计

题目声光控延时照明开关

学生姓名xxx

专业班级xxx

学号 xxx

院（系）xxx

指导教师xxx

完成时间2013年5月31日

目录

1 课程设计的目的和意义 (1)

1.1 设计目的 (1)

1.2 设计意义 (1)

2 课程设计的任务与要求 (1)

2.1 设计任务 (1)

2.2 设计要求 (2)

2.3 设计的方案 (2)

3 设计原理与功能说明 (3)

3.1 电路的工作原理 (3)

3.2 总体电路 (5)

4 硬件的制作与调试 (6)

4.1 电路的连接 (6)

4.2 电子产品的调试与仿真 (6)

5 总结 (6)

参考文献 (9)

附表一：元器件清单 (10)

1 课程设计的目的和意义

1.1 设计目的

声光控开关能较好的为解决世界能源危机提供一点帮助。有利于我国实现可持续发展，构建节约社会型，造福于子孙后代，造福于全人类。

1.2 设计意义

灯泡大部分时间不工作，因此节电效率很高，达80%左右，比较省电。全自动智能控制，不用接触，比较方便；另外，接线简朴、安装方便，是公共场所照明开关的理想选择，被人们誉为“长明灯的克星”。再者，随着科学技术的发展，公共场所照明控制手段也将逐步更新，除现在已有的声光控开关外，还有微波感应开关和热释远红外感应开关。目前，微波感应开关的抗干扰性能尚不理想，红外感应开关在性能上较为理想，但安装复杂，比较娇气，价格也偏高，比较适合在一些治理完善的场所如宾馆、大饭店楼道及居家庭走廊应用，在普通住宅楼、办公楼道等场所的照明控制考虑到价格、管理及安装方便等因素，根据我国国情，可以预计在相称一段时期内，声光控延时开关将是首选的主流产品。所以，对于这一课题的研究是必要的。

2 课程设计的任务与要求

2.1 设计任务

设计一个声光控路灯延时开关，该电路能由声光两种信号控制灯的亮与灭，起到节约用电的作用。它主要部分组成：电源电路、检音（话筒）、感光电路、信号放大电路、控制门、整形、延时、二级整形、开关（可控硅）等。能够通过调节电阻和电容的大小来改变灯亮的时间长短，声控是

通过柱极体话筒采集声音，并产生脉冲信号。光控电路则是由光敏电阻控制，光敏电阻在有光和无光状态下电阻阻值差距很大，能产生高低电平及通过逻辑器件控制电路。延时电路则是由电阻和电容组成的充放电电路组成，通过电容的充放电来实现的。

2.2 设计要求

预期目标：用声与光控制路灯，白天光线强，路灯不亮，只有光线暗时，通过声音触发路灯亮，并且灯点亮一定时间后，自动熄灭。

通过声光控路灯延时开关的设计与制作，收集用于完成声光控路灯延时开关设计与制作所需的相关资料。完成PCB板的设计与制作。按照要求制作开关实物，并完成本课题的设计论文。设计安装后，白天有人在走道行走或说话时，灯泡不会点亮，而当晚上或光线较暗，只要有声响，则灯泡自动点亮，经设定的时间后熄灭。

2.3 设计的方案

本设计的是一款以数字集成电路为主要元件制作的声光控路灯开关。将该装置安装在楼道、走廊或卫生间等场所，在夜间或光线不足时，有人走动或发声时，灯会自动点亮，延时30S秒后自动熄灭，并在剩余2S时发出熄灭提示声。在白天，控制开关不通，有光时，即使有声音也不能亮。

本课题研究的是声光控路灯延时开关的设计与制作，其主要工作方法是由声控和光控传感器来感应四周环境的变化，而做出相关的动作，从而控制照明灯的开关。白天当光线照射到光敏电阻上时，其通过感应使电路封锁声音通道，使声音脉冲不能通过，则灯泡不受声音控制，即声控传感器暂时失去作用，灯泡不亮。夜间或光线较暗时，光敏电阻因无光照呈低阻，经感应使声音通道开通，当有人走动或有人谈话时，通过声控传感器

的感应，使得灯泡自动点亮，经过内部设定的时间后，灯泡自动熄灭。应用磁控原理和多谐振荡器的结构知识确定原件的安装方式，电阻采用卧式安装，其他元件采用立式安装。该装置可用于仓库、办公室和其它场所。

3 设计原理与功能说明

3.1 电路的工作原理

图3-1 原理方框图

a等规格的单向可控硅，它的测量方法是：用r×1档，将红表笔接可控硅的负极，黑表笔接正极，这时表针无读数，然后用黑表笔触一下控制极k，这时表针有ic选用cmos数字集成电路cd4011，其里面含有四个独立的与非门电路。vss是电源的负极，vdd是电源的正极。可控硅t选用1 a ／400v的进口单向可控硅1 00-6型，如负载电流大可选用3a、6a、10读数，黑表笔马上离开控制极k这时表针仍有读数(注意触控制极时正负表笔是始终连接说明该可控硅是完好的。驻极体选用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：用r×100档将红表笔接外壳的s、黑表笔接d，这时用口对着驻极体吹气，若表针有摆动说明该驻极体完好，摆动越大灵敏度越高；光敏电阻选用的是625a型，有光照射时电阻为20k以下，无光时电阻值大于100mq，说明该元件是完好的。二极管采用普通的整流二极管

1n4001～1n4007。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。集成电路要完成一定的功能，必定要与外部单元电路和外接元器件发生联系。只有在知道了各引脚的作用后，才能分析各引脚的外单元电路和元器件的作用。例如，知道某引脚是输入引脚，那么与该引脚所接的电容就是输入耦合电容，与该引脚有关的电路就是输入电路。在识读集成电路图时，应当十分重视各引脚的功能。引脚是内外电路联系的纽带。引脚是内部相应方框的引出端，要明确各引脚与内部方框图的联系；要明确驯脚外接元器件的功能，外电路是通过引脚来配合内电路工作的。在读图时，要逐个观察代表内部功能的各个方框图若逻辑电路图未附框图说明，则为了分析过程的清晰，可将上述分析的各部分单元相应用框图表示，再根据信号通路在框图上加上连线，构成电路方框图。还要识别各自相应的引脚，识别外接电路或元器件。CD4011型的集成电路，PCR606J的单向可控硅,N400MIC整流二极管，625A 光敏电阻，10uF/10V的电解电容，104、223的瓷片电容。

声光控延时开关的电路vd4，使电路结构简单，工作可靠性高。顾名思义，声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启"，若干分钟后延时开关“自动关闭"。因此，整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元，由声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒。接收并转换成电信号，经c1耦合到vt的基极进行电源滤。波电为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻rg等元件组成光控电路，r5和rg组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，rg

两端的电压高，即为高电平间t=2πr8c3，改变r8或c3的值，可改变延时时间，满足不同目的。vd3和vd4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当c3充电到一定电平时，信号经与非门vd3、vd4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；c3充满电后只向r8放电，当放电到

一定电平时，经与非门vd3、vd4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断成一次电子开关由开到关的过程。

二极管vd1～vd4将交流220v进行桥式整流，变成脉动直流电，又经r1降压，c2滤波后即为电路的直流电源，为bm、vt、ic等供电。声光控制延时开关主要由声控开关、光控开关、延时电路几部分组成。声控是通过柱极体话筒采集声音，并产生脉冲信号。光控电路则是由光敏电阻控制，光敏电阻在有光和无光状态下电阻阻值差距很大，能产生高低电平组成，通过电容的充放电来实现的。最常用的延时电路是555，靠外接电容和电阻及通过逻辑器件控制电路。延时电路则是由电阻和电容组成的充放电电路来控制时间，计算容易，缺点是延时时间不能很精确。

3.2总体电路

总体电路组成：光控部分，声控部分，电源电路部分，延时部分。总体电路图如图3-2所示：

图3-2 总体电路图

4 硬件的制作与调试

4.1 电路的连接

在连接电路的时候，要严格按照电路图连接电路，也要注意烙铁与电路板接触的时间，不要烧坏电路板。并在联好电路以后进行测量。即时发现问题与改正。

4.2 电子产品的调试与仿真

在仿真软件中只能仿真多谐振荡这一部分。当用Multisim进行仿真时按下开关，两个发光二极管交替发光，既证明所设计的电路这部分是成功的。由图4-1中可以看出，在允许范围仿真成功。

图4-1 声光控延迟开关仿真图

5 总结

时间总是过得很快，经过两周的课程设计的学习，这其中的兴奋是无法用言语表达的。学习模电这段时间也是我们一学期最忙的日子，不仅面

临着期末考试，而且中间还有一些其他科目的实验，任务对我们来说，显得很重。相关知识缺乏给学习它带来很大困难，为了尽快掌握它的用法，终于知道了如何操作。刚开始我借来了一份电路原理图，但离实际应用差距较大，有些器件很难找到，后来到网上搜索了一下相关内容，顺便到学校图书馆借相关书籍，经过不断比较与讨论，最终敲定了的电路原理图。为下步实物连接打好基础。在做电路仿真时，我画好了电路原理图，接下来，开始了我们的实物焊接阶段。之前的金工实习让我简单的接触到了焊接实物，以为会比较轻松，但实际焊接起来才发现此次与金工实习中的焊接实物有很大的不同，要自己对焊板上元件进行布置和焊接电路元件连线，增加了很大的难度。在这次的课程设计中，遇到问题，最好的办法就是问别人，因为每个人掌握情况不一样，不可能做到处处都懂，发挥群众的力量，复杂的事情就会变得很简单。在很多时候，我遇到的困难或许别人之前就已遇到，向他们请教远比自己在那冥思苦想来得快。虽然最终实物做出来了，但这并不是我一个人做出来的。通过这次课程设计，我明白了一个团队精神的重要性，因为从头到尾，都是大家集体出主意，来解决中间出现的各种问题。从原理图的最终敲定，到波形的仿真，到元器件的选择与购买，到最后实物的焊接与调试，这都是大家分工合作的结果，正是因为大家配合得默契，每项工作都完成得很棒，衔接得很好，才使我们很快的完成了任务。离真正掌握还有一定距离，但学习的这段日子确实令我收益匪浅，不仅因为它发生在特别的时间，更重要的是我又多掌握了一门新的技术，收获总是令人快乐。为了让自己的设计更加完善，更加符合工艺标准，一次次翻阅这方面的书籍是十分必要的，同时也是必不可少的。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。通过这次课程设计，能锻炼自己对所学理论知识和技能的综合运用力和实际动手能力；提高自己对文献资料的搜索和信息处理能力；具备一

定的分析问题和解决问题的能力；培养自己对社会普通科学知识的了解，为以后的工作和学习奠定良好的基础。

这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作铺展了道路。另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的一大收获。

参考文献

[1] 华成英,童诗白. 模拟电子技术基础. 北京：高等教育出版社.2006

[2] 江晓安,董秀峰. 数字电子基础. 陕西：西安电子科技大学出社.2008

[3] 张瑜璞. 电子技术课程设计. 北京：北京理工大学出版社.1994

[4]杨力,文刚电子技术课程设计. 中国电力出版社.2009

[5] 夏路易,石宗义. 电路原理图与电路板设计教程. 北京：北京希望电子出版社.2002

附表一：元器件清单