声控灯开关电子课程设计

题目：声控灯开关

第一章系统概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4

第二章单元电路设计与分析。。。。。。。。。。。。。。。5

第三章电路的安装与调试。。。。。。。。。。。。。。。。12

总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13

参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16

附录。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14

题目

声控灯开关

1设计的目的和任务：

1、巩固加深对模拟电子技术基础知识的理解，提高综合运用所学知识的能力，培养学生独立分析问题、解决问题的能力。

2、通过查找资料、选方案、设计电路、仿真或调试、写报告等环节的训练，熟悉设计过程、步骤。为今后从事电子线路的设计、研制电子产品打下良好的基础。

3、作为电力电子技术的入门，学习晶闸管的应用。

4、设计模拟和数字电子混合电路，实现特定功能。学习这一技能，积累这方面的经验。

2设计要求：

1、设计办公大楼、写字楼或居民住宅楼内应用的声光控灯开关。

2、在白天照度较高时，即楼道内光线充足时本开关不启动，灯熄灭。

3、夜晚楼道内光线较差时，若楼道内充分安静（无人行动时），灯泡不启动。

4、若在光线较差的楼道内有人发出声响，就启动该装置使灯泡点亮。

5、画出电路图

（1）用protel绘制电路图

（2）布局合理、排列均匀、图面清晰、便于看图、有利于对图的理解和阅读。

（3）图形符号要标准，图中应加适当的标注。

3总体框图设计

根据技术要求，此声控灯开关可由以下几个单元组成：

图1整体框图

4功能设计

图2 声光控制电路图

根据图2电路，原理如下：

由四个二极管组成的桥式整流电路将输入电路的220v50hz交流电压变换成脉动直流。该脉动直流电压一路由R3和R1、C3分压并滤波后得到传感及逻辑控制电路所用的电压VCC；另一路接到晶闸管BT169的阳极。

当BT169的控制极（栅极）为高电平且输入的交流信号Vi=COS（wt+Φ）处于正半周期时，电流由D2→地→D4→灯流过而将灯点亮。当Vi处于负半周期时，电流由灯→D3→地→D1而将灯点亮。当BT169的控制极为低电平时，晶闸管截止，此时不会产生驱动灯的电流，此时灯是熄灭的。由此可见，灯的亮灭是由晶闸管的控制极电平决定的。因此，关键的问题是如何控制其栅极电平的高低。

有光时灯灭；无光无声时灯灭；无光有声时灯亮。参见图2，对光敏电阻RW 而言，当有光时，RW<2kΩ，此时HD14011的1脚亦即第一个与非门的一个输入端为低电平（地），所以3脚为高电平、4脚为低电平，10脚为高电平，11脚为低电平（后文设上述由左至右四个与非门的输出分别为A,B,C,D），则此时晶闸管截止，灯泡是暗的。相反，如果无光时，RW>2MΩ，此时HD14011的1脚是高电

平，此时第一个与非门的输出取决于2脚的状态，而2脚的状态将由噪声传感器来决定，当没有声音时，2脚为低电平，因此A为高电平，B为低电平，C为高电平，D为低电平，此时晶闸管截止，灯泡为暗。当有声音产生时，在麦克两端产生一个交流信号，经过电容而将2脚置成高电平，此时A为低电平，B为高电平，C 为低电平，D为高电平，从而将晶闸管触发导通，灯泡点亮，同时由于B点为高电平，可对电容C2充电，这样，当声音消失之后，由于C2和R7的存在，使C点维持在低电平直到C2放电结束，在此过程中，灯泡将会一直保持在亮的状态直至此过程结束。

VCC值的确定

可由R3、R1的分压作用将家用电压经整流后所得电压Vo=220ｘ=311V

输入电压的表达式为：Vcc=R1*Vo/(R1+R3) 算得Vcc=5V

延时的确定

图3 延时电路部分

由R7、C2组成延时电路，要求延时为1min，与非门工作高低电平为,

延时T计算公式：t=R7C2ln（Vt+/Vt-）算得R7=Ω C2=22uf

与非门的高低电平的输入确定

NPN的参数为：β=50Vce(sat)= Vbe=

如果无光时，RW>2MΩ，与非门有一脚是高电平，此时第一个与非门的输出取决于另脚的状态，此脚的状态将由噪声传感器来决定。

当没有声音时：

灯不亮，要求第一个与非门的一脚为低电平，即使三极管工作在饱和区满足条件，且输出的电压为。此时A为高电平，B为低电平，C为高电平，D为低电平，此时晶闸管截止，灯泡为暗。

由三极管的工作参数得： Ibs=（Vcc-Vce）/R5β=

Ib=（Vcc-Vbe）/R2 = 在饱和工作区不满足Ic=βIb且Ib>Ibs

令Ib=10Ibs

由此可得R8=510KΩR2=47kΩ

当有声音时：

灯亮，要求第一个与非门的一脚为高电平，三极管工作在放大区且输出高电平。在麦克两端产生一个交流信号，经过电容而将脚置成高电平，此时A为低电平，B为高电平，C为低电平，D为高电平，从而将晶闸管触发导通，灯泡点亮。

R=R2

电子技术课程设计指导. 北京：高等教育出版社，1997

[2] 李振声. 实验电子技术. 北京：国防工业出版社，2001

[3] 卢结成，高世忻等. 电子电路实验及应用课题设计. 合肥：中国科学技术大学出版社，2002

[4] 康华光. 电子技术基础（模拟部分）. 北京：高等教育出版社，1985

[5] 梁宗善. 电子技术基础课程设计. 武汉：华中理工大学出版社，1995