数电课程设计

数字逻辑系统课程设计。

---楼道声光控制照明灯设计。

学生姓名：姚爽。

指导教师：邵丙新。

专业：通信工程

班级： t0842

学号15设计时间： 2024年6月28日至

2024年7月9日

试验地点：新实验楼414

目录。第一章序言 1

第二章设计任务 2

第三章设计原理 3

3.1 电路原理图 3

3.2 电路原理 3

3.3 参数计算 4

第四章元器件功能及元件清单 5

4.1 元件清单 5

4.2 集成块的原理及管脚图 5

4.3 使用的工具清单 9

第五章电路焊接及调试 10

5.1 电路焊接 10

5.2 电路调试 10

5.3 出现的问题及解决方法 10

第六章总结与展望 11

附录 12参考文献 13

在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所和居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这就造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量，浪费了资金。

本次设计的声光控照明灯就能很好解决以上问题。它是由光敏来实现的，天黑有人走过楼梯通道，当有脚步声或其他声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯会延时几秒后自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮。

达到了节能的目的，延长灯泡的使用寿命，同时也大大减小了维修量，节约资金。声光控照明灯有体积小，外型美观，制作容易，工作可靠等优点，是人们现代生活的首选。声光控灯是有声光控开关和普通白炽灯组合而成，在地球资源日渐衰竭的今日，环保、节能是当今各产业发展的重心，尤其是需要消耗大量电力的照明产业，在灯种的研发上，更是趋向环保、节能的特性上著眼。

因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的光源对居家照明节能具有十分重要的意义。

本次设计的楼道声光控制照明灯具有声控，光控以及延时功能。的计控制灵敏的声控电路，可方便及时地打开和关闭声控照明装置，并有防误触发而具有的自动延时关闭功能。光控电子开关，它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度（或人为亮度）的大小所控制的。

该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。

目的：本次课程设计目的是设计一个声光控楼道照明系统。现在**部门正在努力清楚居民楼的黑楼道问题，我们这次的设计目的就是为了方便人们在光线暗上下楼时的照明需求。

白天楼道内光线充足时照明系统不会启动，当夜晚到来或光线不够充足时，有人需要使用给予足够的声响的时候灯会被点亮，而且考虑到环保节能的效果照明一段时间后系统会自动切断电源熄灭照明设备以实现电路的延时功能。这个设计应为用到一个可重复触发的74122集成块，所以还具备可重复给予声响延长灯亮时间的功能，在老年人行动缓慢的情况下可以保证用户通过是灯不灭。

要求：本次课程设计的题目是楼道声光控制灯设计，要求是在夜间（黑罩模拟）有声音信号时。使灯（用led发光管模拟）点亮：

无声时延迟5秒后熄灭，声音间隔小于5秒则led持续点亮，白天有声无声均不点亮。

任务：选择元器件，设计电路，计算参数，焊接电路板，调试，撰写报告。

图3-1 电路原理图。

工作原理如图3-1，此电路由放大电路、电压比较器、斯密特触发器ne555n、可重复触发的单稳态触发器74ls122组成。

有光照时，光敏电阻阻值减小，电压比较器的6号引脚的电压小于比较电压vcc/2, 电压比较器输出低电平。ne555n的清零端输入低电平， ne555n被置零， 74ls122输出低电平led灯不亮。

无光照时，光敏电阻阻值增大，电压比较器的6号引脚的电压大于比较电压vcc/2, 电压比较器输出高电平。ne555n没有被置零。当无声时，1号模块相当于一个电压跟随器，输出电压为vcc/2，没有引起ne555n输出电压的跳变，74ls122输出低电平led灯不亮；当有声时，话筒将声信号转换成电信号，电信号和vcc/2叠加通过1号模块进行放大，放大后的信号输入ne555n的6号引脚，此时输入信号大于2vcc/3，ne555n的输出由高电平跳变成低电平，74ls122的号引脚输入低电平号引脚接电源vcc，8号引脚输出高电平，led灯导通发光。

如果持续发声，ne555n则持续输出低电平，led灯持续发光；如果发声停止，ne555n输出由低电平跳变成高电平，led灯持续发光几秒后熄灭，持续时间由c1和r10所决定。

1）信号放大倍数。

**=1+r6/r5

**=1+150/4.7≈33

2）延迟时间。

tw=rc·㏑2≈0.7rc

tw=0.7*150000*0.000047=4.935

3)阻值计算。

色标法：用不同颜色的带或点在电阻器表面标出标称阻值和允许偏差。

当电阻为四环时，最后一环必为金色或银色，前两位为有效数字，第三位为乘方数，第四位为偏差。

当电阻为五环时，最後一环与前面四环距离较大。前三位为有效数字，第四位为乘方数，第五位为偏差。

黑-0、棕-1、红-2、橙-3、黄-4、绿-5、蓝-6、紫-7、灰-8、白-9、金-±5%、银-±10%、无色-±20%

表4-1元件清单。

1）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 4.5v~16v 工作，7555 可在 3~18v 工作，输出驱动电流约为 200ma，因而其输出可与 ttl、cmos 或者模拟电平兼容。

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。

ne555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。ne555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。

ne555引脚排列及功能表如图4-1、表4-2所示：

图4-1 ne555n管脚图。

表4-2 ne555功能表。

2)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，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。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供的使用运算放大器的场合。

lm358是2输入-二运算放大器集成电路，其内部电路及管脚排布如图4-2所示：

图4-2 lm358管脚图。

3) 74122是可重复单稳态触发器，它的功能表见表，是直接清“0”端，是触发输入端，其中是低电平信号触发端，是高电平信号触发端，是输出端，rint和cint是外接定时电阻和定时电容的接入端。

当=0时，单稳态触发器清零，q=0。功能表中的符号↑和↓表示触发信号的触发边沿，都可以做触发输入端使用，除了做清零端使用外，也可以做触发端使用，见功能表的最后二行。功能表中的符号表示单稳工作状态。

74122是一个ttl 可再触发单稳态多谐振荡器集成电路，它的引脚排布如图4-3功能如表4-3所示。

图4-3 74ls122管脚图。

表4-3 74ls122功能表。

4）发光二极管简称为led。由镓（ga）与砷（as）、磷（p）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能，发光二极管与普通二极管一样是由一个pn结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从p区注入到n区的空穴和由n区注入到p区的电子，在pn结附近数微米内分别与n区的电子和p区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。

当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

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