设计课题： 楼道声控灯
姓名： 李远。
学号： 1 6 6 6 1 1 0 4 0 9
专业： 自动化 114 班。
指导老师权悦。
设计时间： 2023年6月1日——6月15日
目录。一、 课题简介。
2、设计内容及要求。
1、设计目的 2、设计任务及要求。
一、课题简介。
声控灯是一种声控电子照明开关装置。它提供一种操作简便，实用可靠，控制灵敏的装置。此外，利用此装置可以达到省电的目的，响应国家节能的号召。
此次课程设计的声控灯由话筒，音频放大电路，选频电路，倍压整流电路，鉴幅限幅电路，延时关闭等电路组成。将实现：（a）开关式控制：
击掌一次灯亮，再击掌一次灯灭；（b）延时式控制：一次击掌后灯亮，延时3秒后自动熄灭。
提高电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；学习晶体管电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测；使用适当的软件进行**和制作pcb板图。
根据已知条件，完成通过基于晶体管的声控灯的设计、连接与**。须符合以下要求：
1）、采用晶体管设计电路完成一个简易声控灯的设计；
2）、通过声音震动使灯发光，并且延迟10秒左右后熄灭；
3）、利用**软件pspice或multisim**电路，并学习protel软件，并用其绘制电路的原理图和pcb图，要求图纸绘制清晰，布线合理，符合绘图规范；
4）、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。
本次设计要求完成基于晶体管的声控灯的设计、连接与**，选择适合三极管。而整个设计的核心部分就在采用了三极管等分立元件和低压电源，通过电路中的继电器也可以控制其它电器进行工作的设计，当你对着声控电路拍手或喊叫时，电路中的继电器会动作，如果用它控制小灯，可以使小灯工作几秒钟，然后自动关闭。该模块完成的功能主要包括放大电路和单稳态电路以及继电器控制电路。
随后运用multisim10中的**功能对其予以**，从**的结果中分析程序的正确性。然后运用protel画出电路图待所有模块的功能正确之后，然后制作相应的pcb板。最后照着原理图进行整机电路的连接。
通过由三极管vt1组成的放大器把微弱的信号进行放大后，才能去触发单稳态电路。所以要设置一个简单的放大电路，将微弱的信号放大，才能触发后边的电路。图3.
1所示为放大电路的组成，将信号放大。由r1和r2比例控制放大的倍数。图中vo输出了放大的信号。
图3.1 放大电路部分。
图3.2中三极管vt2、vt3及其电阻器、电容器组成了单稳态电路。电阻器r3为三极管vt2提供了基极电流；而三极管vt3的基极电流则是从三极管vt2的集电极电阻r4上得到的。
三极管vt2集电极与三极管vt3基极之间是直接耦合的；而三极管vt3集电极与三极管vt2基极之间的耦合则是由电容器c2来完成的。电阻器r4是三极管vt2的集电极负载，三极管vt3的集电极负载是电阻器r5。
图3.2 单稳态电路部分。
单稳态电路的特点是它只有一个稳定状态。电路在没有信号输入时，选择合理的r3使三极管vt2稳定在饱和状态，此时它的集电极电压约为0.3v以下。
这样使三极管vt3稳定在截止状态。这就是单稳态电路的稳定状态。
当一个负脉冲通过c1到达三极管vt2的基极时，三极管vt2开始趋向截止，它的集电极电流减小，集电极电压升高；经过直接耦合，使三极管vt3的基极电压升高，三极管vt3开始导通，它的集电极电压下降；经电容c2的藕合又使三极管vt2的基极电压进一步下降(虽然这时负脉冲已经不再存在)，形成一个正反馈，很快达到一个新的状态。此时三极管vt2截止，三极管vt3饱和导通。这就是单稳态电路的暂稳态现象。
单稳态电路的暂稳态是不能持久的。在暂稳态期间，电容器c2通过电阻器r3进行放电，随着放电的进行，三极管vt2的基极电压逐渐升高，当它达到0.5v以上时，三极管vt2开始导通，正反馈现象再次发生，整个电路很快又回到vt2饱和导通，vt3截止的稳定状态。
电容c2通过电阻r3的放电过程决定了电路暂稳态的维持时间。根据计算，这个时间t =0.7×r3×c2。
在本电路中电阻r3为330k，电容c2为47μf,所以。
t=0.7×330×103×47×10-6=1ls.根据这个公式改变电阻r3或电容c2的参数，可以延长或缩短电路的延迟时间。
电路复原后，电容器c2通过电阻器r5和三极管vt2的发射结进行充电。充电完成后电路才可以接收下一次的触发。
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要**圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。
这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
在本实验中，触点那端应该连接外部的电路控制灯。如图3.3所示。
图3.3 电路中的继电器部分控制的电路。
当有电流经过线圈时，开关闭合使右边的二极管发光；当电流逐渐消失时，发光二极管熄灭，实现控制功能。电路图中，二极管接到k的线圈两端起到保护作用。
如下图3.4所示，电路中的b是一只压电陶瓷片，它能将声音信号转变为电信号。压电陶瓷片所转换的电信号很微弱，只有通过由三极管vt1组成的放大器把微弱的信号进行放大后，才能去触发单稳态电路。
放大后信号中的负脉冲作用在三极管vt2的基极上时，可以使单稳态电路翻转。电路中的电容器c3是电源退耦滤波电容器。
在电路的稳态过程下，单稳态电路中三极管vt2导通，三极管vt3截止。三极管vt3的集电极为高电平，接在它上面的三极管vt4是pnp型三极管，所以三极管vt4没有导通，继电器不工作。一旦有外界的声音来触发电路，单稳态电路中三极管vt2的基极受到负脉冲的作用而截止，单稳态电路处在了暂态的过程中。
这时三极管vt3导通，它的集电极电压下降，导致与它连接的三极管vt4也导通，继电器吸合。由于单稳态电路的暂态时间是由电阻器r3与电容器c2的参数决定的，所以十秒钟后单稳态电路会自动恢复到稳态过程下，继电器停止工作。
图3.4 声控电路电原理图。
图4.1是声控灯电路的整机图。对照电原理图4.
1中元器件的数值认清元器件。安装时首先将六只电阻器焊到电路板上，然后依次将电容器、二极管、三极管、继电器焊到电路板上，注意电解电容器的极性和三极管的管脚排列。压电陶瓷片要通过导线与电路板连接，注意在焊接压电陶瓷片时，时间不能太长以免烫坏压电陶瓷片的镀银层。
小型开关和电池夹也通过导线与电路板连接。
图4.1 声控灯整机电路图。
元器件装好后可接通直流电源进行调试。首次通电时继电器会吸合几秒钟然后释放。这时可以拍手来触发声控电路，每拍一下手，继电器就应吸合，十秒钟后继电器会自动释放。
继电器的一组常开触点可以作为受控电路的开关，这一部分在电原理图中没有画出。电路板安装图的右边两接点即为继电器的常开触点。声控电路调试成功后就可用这两点作为电灯开关。
电路是按hrs4h-s型5v继电器的尺寸设计的，也可以根据需要选用其他符合要求的继电器。
打开multisim10，文件-新建-原理图，在按照图4.1所示连接电路图。将整机电路，将压电陶瓷片换成个电阻串联个开关，实现输入信号的控制。
因为压电陶瓷片在**中不能自启动，形成不了负脉冲信号，采用个开关，当闭合时，vt1的基极是正电压，当瞬间断开时，产生一个类似的负脉冲信号。所以采用开关模拟压电陶瓷片的瞬间交流信号。
整机**电路如图5.1所示。
图5.1 整机**电路。
快速的闭合开关然后再断开开关，则会看到发光二极管变亮，然后延迟11秒左右，然后熄灭。
示波器查看c2两端电压，开关闭合断开后，c2的电压由5.5v左右一直降低直至降到负值，同时，继电器两端电压保持6v，延迟11秒后直接变为0，引起继电器断开，发光二极管熄灭。
当开关闭合时，电路**如图5.2所示。
图5.2 开关闭合瞬间**图。
然后将开关瞬间断开，模拟压电陶瓷片的交流信号，电路**如图5.3所示。
图5.3 开关再次断开后的电路**。
待电路延迟11秒左右后，发光二极管自动熄灭。如图5.4所示。
图5.4 延迟11秒后电路**情况。
经过示波器查看电容c2两端电压变化和继电器两端的电压变化。如图5.5所示。
图5.5 电路工作在暂稳态的示波器情况。
根据示波器观察，其中a通道为电容c2两端电压，通道b为继电器两端电。
图5.6 暂稳态结束后进入稳态的波形。
压，在暂稳态的时间内，a通道的电压逐渐减小，b通道两端电压一直持续在6v左右，继电器一直在工作，此时发光二极管发光，当c2放电结束时，a通道变为0v，b点电压瞬跳至0v，此时发光二极管熄灭然后电容两端经过充电又回到6v，但是由于没有负脉冲信号触发单稳态电路反转，所以电路处于稳定状态。如图5.6所示。
表6.1 元件清单表。
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