声控灯课程设计---楼道照明灯控制电路设计[精品].doc

绪论 用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。 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s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。要求电路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。 图2-1 声控部分原理图 图2-2 总原理图 （2）电路原理 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74HC123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74HC123的A1（1引脚）和A2（2引脚）后变为上升沿，灯灭。 （3）电路参数计算 当光线充足时，光敏电阻阻值很小，LM358的3脚分压小，电压比较器输出1脚为低电平。NE555电路4引脚为低电平有效，此时不管2脚和6脚输入为高或低，OUT输出端直接复位为0。74HC123的1脚和2脚也为低，其Q端输出也为低，Q’端为高电平，发光二极管负端为高，灯不会亮；当光线不充足时，光敏电阻阻值很大，LM358的3脚分压大，故电压比较器反相输入，输出为高电平，NE555的直接复位端4脚无效。这时若有声音信号通过驻极体话筒输入，通过电容滤波后输入LM358声控放大电路，经放大后输入NE555的2脚和6脚，正弦波形被施密特变换为反相矩形波。NE555的2脚和6脚输入大于的电压，3脚输出OUT由低变为高，74HC123的1脚和2脚接收到一个上升沿脉冲，输入到74HC123单稳态触发器后再次经波形变换，Q端产生一个上升沿脉冲。由于LED接入74HC123的Q’引脚，故其在Q’引脚是一个下降沿脉冲，此时发光二极管负端为低，灯会亮，亮时延迟时间为脉冲宽度。声音信号消失，Q端上升沿维持5s后灯会自动熄灭。 要使LM358的声控放大电路的放大倍数为30～50， 即,可选用=4.7K、=150，此时算得。 ，要使LM358的2脚和5脚的电压为，必须选用两对阻值一样的电阻，这里在5引脚选用4.7K，在2引脚选用1K。 要使延时时间为5s，即使=5s，选用150的电阻和47uF的电容，即在14脚和15脚间接入47uF的电容，在15脚和间接入150电阻。 2.3 元器件的介绍及其功能 此次课程设计主要有LM358、NE555和74HC123 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。 图2-3 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4.5V16V 工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者平兼容。 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。74HC123是一款高速CMOS器件，74HC123引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC123遵循JEDE