课程设计报告书。
声光控制灯感应系统的设计。
学院电子与信息学院。
专业班级信息工程（1）班。
学生姓名陈朝宾。
学生学号201330250060
指导教师袁炎成/甘伟明/赖丽娟/吕念玲
课程编号135115
课程学分1起始日期 2023年3月2日—2023年3月6日
目录。一、选题背景4
二、方案论证4
1、设计题目要求4
2、总体设计方案4
2. 1设计思路4
2. 2设计方案4
2. 2. 1方案一4
2. 2. 2方案二5
2. 3对各方案进行可行性分析、比较，选出最佳方案………5
三、单元电路设计5
1、电源电路5
2、声控电路6
3、光控电路7
4、延迟电路8
5、照明电路8
四、整机电路9
1、整机电路图9
2、元件清单10
3、电路实现的功能和系统使用说明10
五、性能指标的测量与分析10
1、测试使用的仪器10
2、指标测试步骤、测量数据与分析10
3、 故障分析及处理12
六、课程设计总结12
参考文献12
声光控制灯感应系统的设计。
一、选题背景。
在某些公共场合，我们时常看到灯常亮灯下却无人的现象。这种现象不符合我们建设资源节约型社会的要求。对此，我们应该鼓励使用节约型的照明技术，而如今性价比最高、安装最普遍的要数声光控制灯了。
本设计旨在以简单的电路设计声光感应控制系统，要求做到光线较亮时灯长暗，光线较暗时有声音灯才亮，声音消失后灯延迟一段时间后自动暗。
二、方案论证
1、设计题目要求。
1.1具有光控功能：白天光线较亮、即使有声音时路灯也不亮，光线较暗、有声音时路灯点亮；
1.2 具有声控功能：晚上光线较暗、有声音时路灯点亮，声音消失后延时照明一段时间后自动关断，延时照明时间要求1~10s可调；
1.3 采用发光二极管作为照明光源。
1.4 设计本电路所需的电源。
2、总体设计方案。
2. 1设计思路。
此设计需要实现声光控制功能和照明功能，因此需要声音信号和光信号采集电路。由于采集到的信号比较小，所以还需要用到放大电路。由于系统要求延迟功能，所以必须有延迟电路。
此外，还应该有照明电路和电源电路。
2. 2设计方案。
满足上述设计功能可以实施的方案很多，现提出以下两种方案：
2. 2. 1方案一。
原理方框图如图1所示。
此方案的基本原理。
利用lm358将声控电路采集到的声音信号放大后输入ne555，利用lm358接成电压比较器后与光敏电阻和其他电阻构成光控电路后输入到ne555，将ne555接成施密特触发器，对输入波形进行变换和整形，将输入信号整形成边沿陡峭的矩形脉冲后输入单稳态触发器从而延时，最后接发光二极管和电阻。
2. 2. 2方案二。
原理方框图如图2所示。
此方案的基本原理。
然后再经过一个与非门，之后是电容组成的延迟电路，然后还是经过两个串联的与非门，最后接入可控硅的控制端控制照明电路的通断。
2. 3对各方案进行可行性分析、比较，选出最佳方案。
方案一用了两个集成块，虽然比较简单但是接线比较麻烦，方案二用到了比较多的分立元件来放大声音信号，性能指标比较好，电路比较明确简单，用与非门来调整电压，电路很简单，最后也能做到题目要求的功能，所以选择方案二。
三、单元电路设计
1、电源电路。
1.1 电源电路图如图3所示。
1.2 电源电路图的功能和工作原理。
让频率为50hz、有效值为220v的市电通过电源变压器降压后输入到单相桥式整流电路使其成为直流电压，再通过电容滤波电路减小电压的脉动使其平滑，最后通过稳压管稳压电路使直流电压的稳定性足够好。
1.3 各参数的详细计算过程。
图3所示电路图中，设经过电源变压器后的交流电压有效值为。由。
得：变压器原边与副边之比为22
经过单相桥式整流电路后的电压平均值。
经过电容滤波电路后的电压平均值。
设滤波电路中与并联的负载电阻为。由。
得：稳压电路中的稳压管使用5v的稳压管，其最大工作电流，最小工作电流为，内阻为。由。
得： 取，则，取。
2、声控电路。
2.1 声控电路图如图4所示。
2.2 声控电路图的功能和工作原理。
当声音信号很弱时，三极管处于饱和状态，集电极输出低电平，与非门被封锁；当外界声音信号强到一定程度时，咪头将声音信号转换为交流信号，交流信号经过放大电路放大后输入与非门。当声音信号达到一定强度时，集电极由低电平转变为高电平。
2.3 各参数的详细计算过程。
咪头的工作电流，而电源电压，忽略咪头的内阻，则，取。
经过实验，当输入电压都高于2.6v时，与非门的输出才会为0，因此，可设置a点的静态工作电流为1.5v，由。
取， ,则， ,由于实验室没有的电阻，故取。
3、光控电路。
3.1 光控电路图如图5所示。
3.2 光控电路图的功能和工作原理。
当光照强度较强时，光敏电阻两端电压较小，与非门被封锁；当光照强度较强时，光敏电阻两端电压较大，对与非门输入了高电平。
3.3 各参数的详细计算过程。
经过实验，光敏电阻不遮光时阻值为，遮光时阻值为，经过实验，当输入电压都高于2.6v时，与非门的输出才会为0，因此，可设置遮光时光敏电阻两端的电压为3.8v由。
得： ，取。
4、延迟电路。
4.1 延迟电路图如图6所示。
4.2 延迟电路图的功能和工作原理。
当光照强度较弱且有声音信号时，声控电路和光控电路都输出高电平，经过两个与非门后送入延迟电路，对电容充电，此时的电压为高电平，再经过两个与非门后接可控硅的控制端；当声音信号消失后，因开关二极管d的阻断作用，电容通过带电阻和电位器放电，此时，若电容两端电压仍然大于2.6v，则第四个与非门输出的电压仍为高电平，直至电容两端电压下降到与非门阀值电压下时，可控硅才会自动关断，灯熄灭。
4.3 各参数的详细计算过程。
要求延迟时间为1到10s，取大电容。由。
得： ，则可取，
5、照明电路。
5.1 照明电路图如图7所示。
5.2 照明电路图的功能和工作原理。
可控硅从关断到导通的两个必要条件是阳极电位高于阴极电位并且控制端有足够的正向电压和电流；可控硅维持导通的两个必要条件是阳极电位高于阴极电位并且阳极电流大于维持电流；只要阳极电位低于阴极电位或者阳极电流小于维持电流，可控硅就会从导通变为关断。
光照强度比较大时，可控硅控制端电位很低，可控硅不导通，灯不亮；光照强度比较小时，当声音信号足够大时，可控硅控制端得到高电平，可控硅导通，灯亮。使阳极电流一直小于维持电流，则当可控硅控制端电压小于触发电压时，可控硅从导通变为关断，从而达到延迟与自动关断的功能。
5.3 各参数的详细计算过程。
本设计所用可控硅的触发电流为 20~60ma
经过测试，与非门输出的高电压为5.1v由。
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