简易声光控延时照明电路课程设计.doc

题目 简易声光控延时照明电路
班级
学号
姓名
指导
时间

景德镇陶瓷学院
电工电子技术课程设计任务书
姓名 班级 指导老师
设计课题：

设计任务与要求

查找一个感兴趣的电工电子技术应用电路，要求电子元件超过30~50个或以上，根据应用电路的功能，确定封面上的题目，然后完成以下任务：
1、 分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；
2、 对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；
3、 用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；
4、 对整体电路原理进行完整功能描述；
5、 列出标准的元件清单；

设计步骤

1、 查阅相关资料，开始撰写设计说明书；
2、 先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；
3、 依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；
4、 列出标准的元件清单；
5、 总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；
6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。

设计说明书字数不得少于3000字。

参考文献
[1]刘修文，电子控制电路300例，机械工业出版社，2005年4月
[2]姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001 年 10 月
[3]张晓东、吴有仓，电工实用电子制作，国防工业出版社，2005年1月
[4]李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005 年 6 月
[5]康华光，电子技术基础，高教出版社，2003 年
[6]何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001 年 6 月
[7]彭介华，电子技术课程设计指导，高等教育出版社，1997
[8]李国丽，电子技术实验指导书，中国科技大学出版社，2000
[9]梁恩主，.Protel 99SE电路设计与仿真应用，清华大学出版社，2000

目录

1、 总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..4
2、 电源电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
3、 光控控制电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
4、 声控控制电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
5、 延时控制电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
6、 总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
7、 总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..11
8、 元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
9、 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
10、 设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1、总体方案与原理说明
简易声光控延时照明电路的总体框图：
照明灯开关电路
光强检测
处理电路
声强检测处理电路
延时控制电路

电源电路

图1 总体框图
本电路采用两级控制（光线强弱的感应与声强的感应）。光控电路是根据光线的强弱来优先决定电灯的亮灭。该电路可以对声控延时电路进行控制，在白天光线较强时，光控电路输出低电平将声控电路封锁；在晚上光线较弱时，光控电路输出高电平，则声控功能打开。声控电路中采用了双三极管构成的放大电路，将MIC转化的电信号连续放大，通过延时电路实现灯亮及灯亮的时间。

电源电路： 使用降压、整流、滤波、稳压，使电路输出12V直流电压供给控制电路。
光控电路： 光控电路是根据光线的强弱来优先决定电灯的亮灭。
声控延时电路： 该电路主要在光线较弱时起作用。这主要是通过光控电路的输出来控制的。
照明灯开关电路： 该电路受声控电路555定时器输出端的控制。
2、电源电路
图2（电源电路图）的原理：直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转化为+12V的直流电压。电路中变压器的常规铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C9、C10、C11和C12完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。

图2 电源电路原理图
3、光控制电路
光线强时，光敏电阻RL的阻值变小，R9、RL导通，555定时器的复位端4至于低电平；光线弱时，光敏电阻RL的阻值变大，R10导通，555定时器的复位端4至于高电平。光控控制电路对电路器总控制作用。

图3 光控电路原理图4、声控控制电路
该电路受光控电路的控制，在外界光线较强时，该电路不起作用；在光线较弱时，该电路受外界声音信号的控制，其输出直接控制继电器开关电路。
MIC接收到足够的声强时，电路输出一个微弱脉冲，从而将声音信号转换为电信信号。
MIC输出信号是一个非常微弱的信号，为了后续电路能够对声强信号进行处理，必须加入信号放大电路。图中所示信号放大电路是由电阻R1—R4、T1、T2和C1—C3构成，电路中采用了双三极管构成的放大电路，这样可以使电路的放大的倍数比单管当打电路的倍数增加b 倍，从而得到适合的信号。R2和R3为放大电路的集电极偏置电阻，C1和C2为放大电路的滤波电容。R1和R4为放大电路的反馈电阻，它们的功能是保证放大电路有一个稳定的静态工作点和稳定的输出电压，C3的作用是减小电路中加入反馈电阻对放大倍数的影响。电路中的延时控制电路一般采用电平信号触发，因此有必要对放大的交流信号进行整流。上图中采用了由C4、D1和D2构成的倍压整流电路，倍压整流电路不但能够完成整流的任务，同时还可以将输出电压增大一倍，这样当MIC接受到了足够大的胜强后，声强信号处理电路通过放大和整流就输出了一个高电平信号V。

图4 声控控制电路原理图
5、延时控制电路
延时控制电路包括两部分：第一部分是由三极管构成的触发信号产生电路；第二部分是由555定时器构成的可重复触发的单稳态电路。
首先，声强信号处理电路的输出信号接V接三极管T3的基极。因为MIC接收到了足够大的声强后，V为高电平，则三极管T3饱和，使三极管T3的集电极和发射极之间的Vce约为0.3V,Vce接入555集成电路的TRIG端作为触发电平。555集成电路构成的可重复触发的单稳态电路处于稳态时，Vthr<(2/3)Vcc,Vtrig>(1/3)Vcc,Q=0,放电管导通。当Vtrig=Vce=0.3V时，电路进入暂稳态，此时Q=1，放电管截止。同时直流电源通过可变电阻R6对电容C5充电，使得Vthr的值渐渐上升，当Vthr的值大于（2/3）Vcc时，电路重新进入稳态，Q=0，放电管导通。电路暂稳态的持续时间，即C5的充电时间取决于可变电阻R6和电容C5的数值，其计算公式为（设可变电阻R6=1M）：
t=Tw=1.1R6*C5=（1.1*1000000*47)/1000000=51.2s （2-3）
当MIC持续接收到足够大的声强时，那么V一直为高电平，T3始终饱和导通，Vce持续为0.3V。这样使T4始终导通，电容C5就可以T4进行放电，电路将无法对电容C5进行充电。这样电路就一直处于暂稳态，知道声强信号消失，电路才能重新进入稳态，从而可以满足设计要求
由于照明灯通过的是大电流，直流电源一般无法提供大电流和大功率，因此照明灯需要交流供电，因此电路中开关需要采用继电器电路。

图5-1 555集成电路引脚

图5-2延时控制电路原理图

6、总体电路原理相关说明

光线强时，光敏电阻RL的阻值变小，R9、RL导通，555定时器的复位端4至于低电平；光线弱时，光敏电阻RL的阻值变大，R10导通，555定时器的复位端4至于高电平。MIC接收到足够的声强时产生谐振并输出一个微弱脉冲，将声音信号转换为电信信号，T1、T2和C1—C3构成，电路中采用了双三极管构成的放大电路，C4、D1和D2构成的倍压整流电路，输出了一个高电平信号V。V作用在T3上时，T3饱和，b-c之间0.3v，使VTRIG<(1/3)Vcc，VTHR>(2/3) Vcc.使Q端输出为1，间接使T5导通，线圈产生磁场吸合开关，让其闭合，照明灯亮。此时DIS截止，使C5充电，当其两端电压大于（2/3）Vcc时，VTRIG>(1/3)Vcc。使555定时器的输出端为0，及使开关断开（放电的过程）。当VTRIG>(1/3)Vcc，VTHR<(2/3) Vcc，555定时器的3端保持，照明灯电路不亮，达到延时的功能。 
调节变阻器R6的大小可以改变照明电路的照明时间。当在次给其一生源时，重复上述过程，则照明灯还会再次点亮。从而达到声光双控延时照明灯电路的目的。7、总体电路原理图

8、元件清单
元件名称
标号
大小
型号
数量
电阻
R1
300KΩ

1
R2-R5
4KΩ
4
R7
10KΩ
RJ45-1/8W
1
R8
1 KΩ
1
R9
20 KΩ
1
R10
22KΩ

1
R6
可变电阻

1
电容
C1
4.7uF
CD11-16V
1
C2—C4
10uF
3
C6
0.01uF
103M/50V
1
C7
470uF
470u/25V
1
C8,C10
0.01 uF
104M/50V
2
二极管
D1—D3

IN4148
3
整流桥堆
D

BRIDGE1
1
三极管
T1—T3,T5

9013
4
T4,T6

9012
2
光敏电阻
RL
亮阻≤10 KΩ
暗阻≥10 MΩ
MG45
1
集成电路
U2

MC78L12CP
1
U1
NE555
1
变压器
T

220V-12V-1A
1
照明灯
DS
220V/5W

1
麦克风
MIC

1

参考文献
[1]刘修文，电子控制电路300例，机械工业出版社，2005年4月
[2]姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001 年 10 月
[3]张晓东、吴有仓，电工实用电子制作，国防工业出版社，2005年1月
[4]李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005 年 6 月
[5]康华光，电子技术基础，高教出版社，2003 年
[6]何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001 年 6 月
[7]彭介华，电子技术课程设计指导，高等教育出版社，1997
[8]李国丽，电子技术实验指导书，中国科技大学出版社，2000

设计心得体会

过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关电工电子方面的只是，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次有一次的思考，一遍又一遍的检查，终于找出了原因所在，也暴露除了前期我在这方面的知识的欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的只是不再是纸上谈兵。
在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上披荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门辩思课，一门讲道课，给了我许多思，给了我许多道，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。

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