适合大学生的声光双控延时照明电路毕业设计

适合大学生的声光双控延时照明电路毕业设计

河北建材职业技术学院信息机电系

2010届毕业生

班 级：姓 名：指导教师：时 间：毕 业 设 计

07应用电子 何鹏飞 李灵锋 2010年5月25日

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引 言

随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的自动发亮、节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要，而且贴近我们的实际生活。声光控电路已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，当有人经过时会自动的亮；广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活、带来极大的方便。因此，得到了广泛的应用。声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。该电路由电源电路、声控电路、光控电路和延时控制开关电路等组成，它不仅广泛适用于楼梯间、过道库房等场合，而且节能省电，使用方便。

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摘 要

本设计是由电源电路、声控电路、光控电路和延时控制电路组成。电源电路由照明灯、整流二极管VD4～VD7 、电阻器R10、稳压二极管VS和滤波电容器C4组成。声控电路由压电陶瓷片BC、非门集成电路IC（D1～D6）内部的D1、D2、电阻器R1～R3和电容器C1组成。光控电路由光敏二极管VD1、IC内部的D3、D4和电阻器R9等组成。延时控制电路由电容器C2、C3、电阻器R4～R8、IC内部的D5、D6、晶体管V和晶闸管VT组成。交流220V电压经EL限流、VD4～VD7整流、R10降压、VS稳压及C4滤波后，为IC提供9V直流电压。

关键词：电源电路 声控电路 光控电路 延时控制电路

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ABSTRACT

The design is by the power supply circuit, voice circuits, light control circuit and the delay control circuit. Power circuit from the lighting, rectifier diode VD4 ~ VD7, resistor R10,Zener diode and filter capacitor C4 form VS. Voice circuit from the piezoelectric ceramic BC, non-gate IC IC (D1 ~ D6) within the D1, D2, resistors R1 ~ R3 and capacitor C1 form. Light control circuit by the photosensitive diode VD1, IC internal D3, D4, and resistors R9 and other components. Delay control circuit by the capacitor C2, C3. Resistor R4 ~ R8,IC internal D5, D6, transistor and thirstier VT V composition. AC 220V voltage by the EL limit.VD4 ~ VD7 rectifier, R10 buck, VS C4 regulator and filter in order to provide IC 9V DC voltage.

Key words：Power circuit Voice circuit Light control circuit Delay control

circuit

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目录

1.系统方案选择与论证 6

1.1题目要求 6 1.2系统的基本方案 6 1.3课题研究的目的和意义 7 2.系统的硬件设计与实现 8 2.1系统硬件的基本组成部分 8 2.2主要单元电路设计 8 2.3 元器件的选择及检测方法 8 2.4 安装调试 10 3.系统调试及故障分析 10 结论 11 致谢 12 参考文献 12 元件清单 12

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1 系统的方案选择与论证

1.1 题目要求

设计一个电路新颖、结构简单、安全节电、安装方便的声光双控延时照明电路。 1.1.1 基本要求

（1）在白天，光照好，不管过路者发出多大声音，都不会使灯泡发亮。 （2）夜晚光暗，过路者发出声响，电路就会控制灯泡点亮。 （3）人走后，几十秒后自动关闭。

1.2 系统基本方案

根据题目要求该设计电路由四部分组成，即电源电路、声控电路、光控电路和延时控制电路组成。电路原理图如下图1所示。

图1

白天，VD1收灯光照射而内阻降低，声控电路不起作用，D3输出高电平，D4输出底电平，D5输出高电平，D6输出底电平，V和VT处于截止状态，EL不亮。

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夜晚，VD1无光照而内阻增大，其两端电压增高，此时若有声响，则BC将声音信号变换为电信号，再经D1、D2等变换处理后，使D3输出底电平，D4输出高电平，VD3导通，C3充电，D5输出底电平，D6输出高电平，使VT导通，EL点亮；同时使V和VD2也导通，D6锁定输出高电平。

声音信号消失后，D4输出底电平，VD3截止，C3通过R8放电，使D5维持输出底电平，V和VT维持导通，EL延续点亮。当C3放电结束，D5输出高电平，D6输出底电平，V和VT截止，EL熄灭。 1.3 课题研究的目的和意义

研究目的：通过这次的课题研究我们希望在理清它的发展脉络上进一步了解它的发明原理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。同时我们也希望这次的研究能让同学进一步地了解照明灯，而不是仅局限与课本知识以内。从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高,为现代教育科学尽一份力量！

研究意义：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。声光控延时照明电路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。 降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流，高能耗且会加剧温室效应的白炽灯越来越不受欢迎。继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后，世界各地陆续抛弃白炽灯已成定局，环保

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型节能荧光灯是白炽灯的替代者。

节能荧光灯VS白炽灯，胜券在握已无悬念，但楼道照明却限制了荧光灯的使用，因为楼道照明是非持续性的，有人经过才需要光亮，因此声光控白炽灯在楼道照明领域得到广泛应用。

2 系统的硬件设计与实现

2.1 系统硬件的基本组成部分

2.1.1. 电路由四部分组成，即电源电路、声控电路、光控电路和延时控制电路组成。

2.2 主要单元电路设计

2.2.1.电源电路由照明灯、整流二极管VD4~VD7 、电阻器R10、稳压二极管VS和滤波电容器C4组成。

2.2.2.声控电路由压电陶瓷片BC、非门集成电路IC（D1~D6）内部的D1、D2、电阻器R1~R3和电容器C1组成。

2.2.3.光控电路由光敏二极管VD1、IC内部的D3、D4和电阻器R9等组成。

2.2.4.延时控制电路由电容器C2、C3、电阻器R4~R8、IC内部的D5、D6、晶体管V和晶闸管VT组成。

2.2.5.交流220V电压经EL限流、VD4~VD7整流、R10降压、VS稳压及C4滤波后，为IC提供9V直流电压。

2.3 元器件的选择及检测方法

2.3.1. 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。在测试时先把指针表满偏同时将指针表打到1K档，其次：用表笔对电容进行放电，在用表进行测试，用红笔接负极，黑笔接正极；最后：看指针的偏转，且还要指针还原，如能还原就表明电容正常，不能回到原位则表明电容漏电。测试漏电电容方法：用万用表的电阻挡（R*100和R*1K），将表笔接触电容器两引线。刚接触时，由于电容充电电流大，表头指针偏转角度大，随着充电电流减小，指针逐渐向R=无穷方向返回，最后稳定处即漏电电阻值。一般电容器的漏电电阻为几百至几千兆欧，漏电电阻相对小的电容质量不好。测量时，若表头指针指到或接近欧姆零点，表示电容器内部短路。若指针不动，始终指在R=无穷处，则意味着电容器内部短路或已失效。对于电容量在0.1μF以下的小电容，由于漏电电阻接近无穷，难以分辨，所以不能用此法测漏电阻或判定好坏。

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电解电容器的极性检测： 电解电容的正负极性不允许接错，当极性接反时，可能因电解液的反向极化，引起电解电容器的爆裂。当极性标记无法辨认时，可根据正向连接时漏电电阻大、反向连接时漏电电阻相对小的特点判断极性。交换表笔前后两次测量漏电电阻，阻值大的一次，黑表笔接触的是正极，因为黑表笔与万用表内电池正极相接（采用数字万用表时，红表笔接电池正极）。但用这种办法有时并不能明显地区分正、负向电阻，所以使用电解电容时，要注意保护极性标记。

二极管测试：二极管主要分为三种：整流二极管、稳压二极管、发光二极管；此外，还有开关二极管。先打磨引脚，再用指针表测试，因二极管具有单相导电性，所以，在测试时，红笔接负极，黑笔接正极，若是导通，且红笔接正极，黑笔接负极，为截止，则表明二极管是正常的，若不是则表明二极管是坏的。注：发光二极管用10K，其它用1K档；发光二极管的光线是非常微弱的，因此，在观察是要仔细。

半导体二极管的极性判别一般情况下，二极管有色点的一端为正极, 如果是透明玻璃壳二极管，可直接看出极性。

晶闸管T在工作过程中，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。 从晶闸管的内部分析工作过程：晶闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3三个PN结，可以把它中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管。若阳极加正电压，只有在门极加正电压是晶闸管才会导通，导通后门极不起作用；否则不会导通；导通后只有阳极加负电压后晶闸管才会截止。

电阻器简称电阻，通常用“R”表示,是所有电子电路中使用最多的元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能，即它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。

电阻的阻值标法通常有色环法，数字法。色环法在一般的电阻上比较常见。由于手机电路中的电阻一般比较小，很少被标上阻值，即使有， 电阻一般也采用数字法，即： 10^1——表示10Ω的电阻； 10^2——表示100Ω的电阻； 10^3——表示1KΩ的电阻； 10^4——表示10KΩ的电阻； 10^6——表示1MΩ的电阻； 10^7——表示10MΩ的电阻。 如果一个电阻上标为22*10^3，则这个电阻为22KΩ。 数码法 用三位数字表示元件的标称值。从左至右，前两位表示有效数位，第三位表示10n(n=0～8)。当n=9时为特例，表示10^(-1)。塑料电阻器的103表示10*10^3=10k。片状电阻多用数码法标示，如512表示5.1kΩ。电容上数码标示479为47*10^(-1)=4.7pF。而标志是0或000的电阻器，表示是跳线，阻值为0Ω。数码法标示时，电阻单位为欧姆，电容单位为PF，电感一般不用数码标示。

电阻的种类很多，通常分为碳膜电阻，金属电阻，线绕电阻等：它又包含固定电阻与可变电阻，光敏电阻，压敏电阻，热敏电阻等。 通常来说，使用万用表可以很容易判断出电阻的好坏：将万用表调节在电阻挡的合适挡位，并将万用表的两个表笔放在电阻的两端，就可以从万用表上读出电阻的阻值。应注意的是，测试电阻时手不能接触到表笔的金属部分。

2.4 安装调试

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准备好全套元件后，用万用表粗略地测量一下各元件的质量，做到心中有数。 焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、整流二极管、三极管、晶闸管等元件时千万不要装反，注意极性的正确，否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。PCB电路图如图二所示。图二是利用protel99SE制作的PCB图。

图二

3 系统调试及故障分析

3.1 打开电源，给系统加上激励信号源（如拍手声、打击声），用眼睛直接观察灯泡是否亮和按时熄灭。

强光下，发出声响，看发光二极管是否发光。若灯亮了，则应该用2中的方法来判断故障部位，并加以改正。

用手遮住光敏电阻，发出声响，看灯是否亮，若亮了，再观察它到底能够亮多久。

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直观检查法 电阻法 电压法 电流法

通过眼、耳、鼻、手来查找故障部位。即是看元器件有无断线、互碰、烧焦、脱焊等现象；听声音有无异常；闻有无焦味；摸器件是否过热等。用普通万用表的欧姆档检查各点的阻值，粗查是否有短路、断路或元器件错焊等情况。用万用表测量电路中各点对地的电阻以及元器件的阻值，以此来判断故障部位测量晶体管的管脚电压和集成块各脚的电压或波形，据此电压值判断故障。

调试前，先将焊好的电路板对照印刷电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、短路、元件相碰等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。如用万用表检测时，只用将万用表两表笔接触电路板相应处即可。

本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住，用手轻拍发出声响，这时灯应亮，若用光照射光敏电阻，再发出声响，这时灯不亮，说明光敏电阻完好，这时即告本套件制作成功。若不成功应仔细检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。

结 论

在本电路的设计中，虽然我花去了很多的时间和精力，下了很大的功夫，因为实际的元件参数和外界环境的影响，和实际的理论值不太匹配，有些差异，使我明白了实践的重要性。

该电路从何用到了各种元器件，去图书馆查阅了相关的资料和书籍，并且上网也查询了相关的资料，获得了许多相关的信息，是我受益匪浅。同时元器件的选择对本电路的成功与否也起着非常重要的作用。

通过本次的设计与制作，首先使我了解了设计电路的步骤与设计的理念，使我更加熟练的掌握了Protel 99 SE使用，更加熟悉了各种元器件的参数及功能作用，对各种电路有了初步的了解；其次，通过这次毕业设计对我们所学的一些知识（如模电、数电等）起到了加深和巩固的作用，也使我获得了搭建和调试实验电路的能力；最后，通过这次毕业设计也锻炼了我的主动学习能力、与他人合作的能力，还可以从各种渠道获得一定的资料共同加以研究学习，提高了我们的实际动手能力，对我们以后的学习和工作都将有很大的帮助。

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致谢

长途跋涉，为的是到达终点的甘甜和芳香。论文写到这里，大学生活也要慢慢划上句号。从开学初的资料查找，论题选择，到中间的思忖和写作，再到最后的修改与润色，在老师的大力帮助和自己的不懈努力下，我的毕业设计已经成功完成，作为一个专科生的我，由于经验的匮乏和知识面的狭窄，在许多地方考虑的不是很周全很详细，如果没有老师的指导与帮助，想要完成这个电路设计将是非常困难的。

在这里，我首先要衷心感谢我的指导老师李灵锋。他虽然平日里工作繁忙，但在我们做毕业设计的每个阶段，从开题报告到后期详细的设计，绘制原理图等整个过程中的每个步骤都给予了我悉心的指与帮助导。我的设计较为复杂烦琐，但是老师仍然细心地纠正过程中我出现的错误。除了敬佩老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

其次还要衷心感谢大学三年来所有的老师，是他们为我们打下了坚实的专业基础，正是因为你们的悉心指导，此次毕业设计才会顺利完成。

最后，衷心感谢河北建材职业技术学院三年来对我的大力栽培，我会用我的知识来回报祖国和母校对我的栽培，谢谢您！

参考文献

1、电子电路设计，王华奎主编，电子工业出版社，2004年8月

2、电子线路仿真设计，王恺主编，西安电子科技大学出版社，2006年1月 3、电子线路分析与设计，钱聪主编，陕西教育出版社，2000年5月 4、模拟电子技术基础.，童诗白，北京高等教育出版社,2004 5、电路，邱关源，北京高等教育出版社，2006年12月

元件清单

元 件 数 量 180K电阻 510K电阻 1.5M电阻 1个 1个 1个

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220K电阻 47u电阻

1个 1个 2个 1个 1个 4个

0.01uf电容 100uf电容 1uf电容

1N4007整流二极管 2UC系列发光二极管

1个

1N4148型硅开关二极管 1/2W、5.1V硅稳压二极管

2A、400V晶闸管

CD4069型非门集成电路 HTD-27型压电陶瓷片

1个 1个

1个 6个 1个