聲光控路燈控制系統(tǒng)-------課設報告(模電)

1、 課程設計說明書課程設計名稱： 模擬電路電子課程設計 課程設計題目： 聲光控路燈控制系統(tǒng)設計 學 院 名 稱： 信息工程學院 專業(yè)： 電子信息工程 班級： 110414班 學號： 11041424 姓名： 劉日華 評分： 教師： 葉臻 20 13 年 9 月 25 日 模擬電路 課程設計任務書20132014學年 第 1 學期第 1 周 4 周 題目聲光控路燈控制系統(tǒng)設計內容及要求設計要求：光照度強（白天）路燈不點亮，光照度暗（夜晚）路燈可由聲音控制。有聲音時路燈點亮，否則不點亮進度安排1. 布置任務、查閱資料、選擇方案，領儀器設備： 2天； 2. 領元器件、制作、焊接：3天3調試驗收： 2.

2、5天4. 提交報告：2013-2014學年第1學期512周學生姓名：劉日華指導時間：第13周指導地點：綜合實驗樓509室任務下達2013年 9 月2 日任務完成2013 年 9 月 28 日考核方式ü 1.評閱 2.答辯 3.實際操作 4.其它指導教師葉臻系（部）主任孫成立摘要針對目前社會上很多地方使用長明燈照明，不能實現(xiàn)燈光的照明智能化造成電能的巨大浪費。為響應科學減排和節(jié)能科學發(fā)展的號召而設計了聲光控路燈控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用咪頭、光敏電阻構成光照信號和聲音采集信號電路。通過運放LM324對信號放大并同時運用74LS08而輸入與門構成邏輯電路，進行邏輯控制，給出是否亮燈的信號，由R

3、C充放及開關電路執(zhí)行，通過控制繼電開關控制路燈。此系統(tǒng)能很好的控制路燈的亮滅，即在有聲音和無光情況下燈亮，其他情況下燈滅，從而達到節(jié)能的效果。關鍵字： LM324 74LS08 RC充放電電路 繼電開關目 錄前言1第一章 設計任務2第二章 系統(tǒng)組成及工作原理32.1 總體設計思路32.2 電路各模塊設計簡介32.2. 1電源電路32.2.2聲控電路42.2.3光控電路42.2. 4混合控制模塊52.2. 5開關延時電路5第三章 混合控制模塊的設計73.1 混合控制模塊設計思路73.2 混合控制模塊原理73.3 設計方法與參數(shù)的確定7第四章 電路的焊接與調試94.1 電路的安裝與焊接94.2混合

4、控制模塊的調試9第五章 系統(tǒng)調試10結論11參考文獻12附錄一 方案總實物圖13附錄二 元件清單14附錄三 系統(tǒng)總電路圖1615前言當你夜晚走在大街小巷或者要去倉庫拿東西時，你是否還在為找不到開關而煩惱？是的，在日常生活中我們可以發(fā)現(xiàn)很多我們需要燈的時候卻沒有或者不能實現(xiàn)智能控制等，達不到人性化的要求。科技革命為我們帶來了許多方便，同樣在燈光控制方面它也將給我們帶來便利。公共場所照明越來越朝著智能化人性化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在市場上不僅有聲光控開關，還有微波感應開關和熱釋遠紅外感應開關。目前，微波感應開關的抗干擾性能尚不理想，紅外感應開關在性能上較為理想，但安裝復雜，比較嬌氣，價格也偏高。而聲光控不

5、僅價格低廉，安裝方便，而且也能有很好的控制效果，因此聲光控可以有一個很好的應用前景。本次課題是聲光控路燈控制系統(tǒng)設計，此控路燈系統(tǒng)的設計采用模塊化結構，主要有聲控電路，光控電路，混合控制電路、開關延時電路和電源電路。在設計此控制系統(tǒng)時，采用模塊化的設計思想，使設計起來更加簡單、容易、條理清晰。這種設計思路可以應用于以后的大型產(chǎn)品設計中，能夠大大的降低難度也不會因為一個小模塊沒出來而影響總體的進度。聲光控路燈控制系統(tǒng)有對聲光信號進行選擇并通過開關延時電路使燈泡亮的功能。利用自制直流穩(wěn)壓電源供電，根據(jù)光敏電阻的阻值變化判斷光線強弱，用咪頭檢測聲音信號并用LM324對信號進行放大，通過74LS08芯

6、片對聲光信號進行邏輯分析，RC充放電電路與繼電開關控制驅動燈泡。當有較強光時無論有無聲音都不會亮，無光或光很暗時有聲音會亮，無聲音則不亮該聲光控路燈控制系統(tǒng)能很好的實現(xiàn)設計要求，相比市場上的一些產(chǎn)品而言，具有成本低廉性能良好的優(yōu)點。第一章 設計任務 1. 光照度強（白天）路燈不點亮，光照度暗（夜晚）路燈可由聲音控制。 有聲音是路燈點亮否則不點亮。2設計電路結構，選擇電路元件，計算確定元件參數(shù)，畫出實用原理電路圖。3自擬實驗方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量，交指導教師審核。4批準后，進實驗室進行組裝、調試，并測試其主要性能參數(shù)。第二章 系統(tǒng)組成及工作原理2.1 總體設計

7、思路聲光控路燈主要是依據(jù)光控原理和聲控原理來設計的。利用光控電路可以根據(jù)光線的亮暗條件控制燈的使用。光控電路是由光敏電阻和可控硅組成。聲控電路是為完善光控路燈而設計。在不同時段、不同的地點使用燈的機率也不同，聲控可進一步節(jié)約能源。整個電路由電源電路，聲控電路，光控電路及延時電路等部分組成。電源由電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，經(jīng)降壓整流后輸出電路所需電壓。光敏控電路對外界光亮程度進行檢測，輸出與光電程度相對應的電壓信號。從而實現(xiàn)白天燈泡不亮晚上遇到聲響時，通過聲控電路使燈泡自動點亮，聲控電路主要將聲音信號轉變?yōu)殡娦盘?，從而要實現(xiàn)自動控制，延時電路聲音消失后延長一段光照時間?？傮w方框

8、圖如圖2.1所示。電源部分光控部分聲控部分混合控制電路開關及延時部分圖2.1聲光控路燈原理組成方框圖2.2 電路各模塊設計簡介2.2. 1電源電路 電網(wǎng)提供交流電壓220V，流經(jīng)11:1的變壓器輸入電路。交流電壓經(jīng)過由四個整流二極管接成的橋路，四只二極管兩兩交替導通，使交流電壓變成脈動的直流電壓，此為全波整流。電容C3有濾波的效果。LM317可使輸出電壓非常穩(wěn)定。通過調節(jié)變阻器R1，使R3與R1的比值改變從而達到調節(jié)電壓的目的。C2電容用于消除電路的紋波，C1電容則是為了抵消電感效應，抑制高頻干擾，并改善負載的瞬間響應。LED是電源指示燈，當電路接上電網(wǎng)電壓時指示燈會亮。圖2.2.1 電源電路

9、 說明：但由于有5V電源提供，所以在此課設中這部分的制作省略了。2.2.2聲控電路如圖2.2聲控電路為聲音信號采集電路，利用咪頭在聲音變化下電壓發(fā)生改變的特性。當有聲音時在out端將輸出一個大于2V的高電平，當沒有聲音時在out端產(chǎn)生一個小于0.8V的低電平；在總電路的綜合控制的基礎上，在夜晚有人經(jīng)過時路燈點亮，在寂靜無人的晚上路燈熄滅。圖2.2.2聲控電路 說明：在仿真里，用了電位器代替咪頭，但在實際電路中，是真實的。2.2.3光控電路圖2.3光信號采集電路，利用光敏電阻的光照與無光照條件下的電阻變化大的特性，利用電阻串聯(lián)分壓式采取對應電壓信息。當有光音時在out端將輸出一個大于2V的高電平

10、，當沒有光時在out端產(chǎn)生一個小于0.8V的低電平；在總電路的綜合控制的基礎上，在夜晚有人經(jīng)過時路燈點亮，在寂靜無人的晚上路燈熄滅。圖2.2.3光控電路2.2. 4混合控制模塊當有聲音時在out端將輸出一個大于2V的高電平，當沒有聲音時在out端產(chǎn)生一個小于0.8V的低電平；有光音時在out端將輸出一個大于2V的高電平，當沒有光時在out端產(chǎn)生一個小于0.8V的低電平；當光控模塊和聲控模塊同時產(chǎn)生一個大于2V的高電平時LM324兩端才產(chǎn)生高電平，其他情況下LM32兩端將產(chǎn)生一個低于1V的低電平。在總電路的綜合控制的基礎上，在夜晚有人經(jīng)過時路燈點亮，在寂靜無人的晚上路燈熄滅。人走燈熄的延時照明控

11、制作用，從而達到節(jié)約電能延長使用壽命的目的。圖2.2.4 混合控制電路圖2.2. 5開關延時電路 本延時電路采用RC充放電電路作為延時部分，通過二極管等使充電放電電路分開。這樣極短的聲音刺激就能實現(xiàn)電路的延時工作。信號由前一級邏輯電路部分經(jīng)R1輸入，經(jīng)過二極管D3向電容單向C1充電。所以充電后運放LM324的3腳電位高于2腳，1腳就輸出正電位，經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓為5V，此時三極管Q1開啟，指示燈亮起，繼電開關合上，電網(wǎng)接通，點亮燈泡X1。在聲音信號刺激結束后，電容向電阻R2R4放電，其中R4為200k電位器，使其放電時間為5s到25s可調。圖2.2.5開關延時電路第三章 混合控制模塊的設計3.1 混

12、合控制模塊設計思路 在設計之初，首先要明確所設計電路的功能為在前級模塊給出的各種信號和后一級所需要的信號。根據(jù)這一設計思路，在有聲音和無光的時上一級的兩個模塊都將產(chǎn)生大于2V的信號，而實際也是要求這種情況下控制燈亮，給下一級一個大于4V的高電平信號，才能控制燈亮，而在其他情況下都將產(chǎn)生低電平，約接近于0V。根據(jù)這些選擇74LS08與門芯片就能達到設計要求。而下一級要求電壓大于至少為4V時才能控制燈亮，所以在74LS08的輸出端加一個兩級放大電路就能達到設計要求了。3.2 混合控制模塊原理 聲光控路燈的混合控制模塊總體參考方案圖如圖3.1所示。它包括聲音信號和光照度信號的74LS08邏輯控制模塊

13、和LM324放大兩個個模塊組成。從外界進行信號混合篩選和驅動控制系統(tǒng)，從而達到燈泡發(fā)亮的功能。LM324放大74LS08與門電路聲控部分光控部分圖3.2 聲光控路燈控制系統(tǒng)混合控制模塊設計框圖3.3 設計方法與參數(shù)的確定 通過設計原理可以設計如圖3.2所示電路，根據(jù)聲控和光控提供的電壓我們選擇74LS08二輸入與門芯片，當輸入的兩個信號都是高電平時芯片輸出端產(chǎn)生一個大于2V高電平給下一級，由于當恰好為2V時下一級不能滿足其要求，故利用LM324設計一個2倍的放大器，電阻可以選擇兩個2K歐姆的電阻和一個1K歐姆的平衡電阻。圖3.3混合控制模塊設計電路第四章 電路的焊接與調試4.1 電路的安裝與焊

14、接電路安裝要注意幾個原則：1.先裝矮后裝高、先裝小后裝大、先裝耐焊等；2.一定要注意排版，不能東倒西歪，方向應盡量一致；3. 布線盡量使電源線和地線靠近實驗電路板的周邊，以起一定的屏蔽作用；4. 最好分模塊安裝。此外焊接時不能出現(xiàn)虛焊、假焊、漏焊，更不能出現(xiàn)過焊，因為有些器件，不能耐高溫，比如焊接三極管時，電烙鐵絕對不能停留太久；同時過焊銅片將脫落，給焊接帶來不必要的麻煩、也將影響板子的視覺效果。4.2混合控制模塊的調試 本實驗調試，可以首先給電路一個高電平信號和一個低電平信號，兩個低電平信號，用示波器檢測與門過后是否有信號。若沒有信號則說明與門可能工作正常。再輸入兩個高電平信號，看

15、輸出是否有信號，若有信號則說明與門工作正常，否則就是芯片有問題需更換芯片。第二部分的調試。若有信號經(jīng)過74LS08后，在用外用表檢測LM324輸出端的電壓，看其輸出大小。當兩個都是高電平輸入時LM324輸出端至少應該有4V的輸出信號。實際調試過程中，當輸入兩個高電平信號時，74LS08輸出端有一個大于2V的信號，調試時電壓在2V到4.8V之間，達到了預期的效果。此時LM324的輸入端電壓在3.8V到7V之間，基本上符合了設計要求。第五章 系統(tǒng)調試 在五個模塊分別調試成功的前提下，按照電路圖將五個模塊連接好，檢查是否正確連接，連接正確時則可以接上220V的交流電源。遮住光敏電阻看是否燈泡發(fā)光，加

16、上聲音時看燈泡是否發(fā)光。即在有光時不管有聲音和沒聲音燈泡都不亮，在無光時有聲音時燈泡亮且延時20秒左右，沒聲音時燈泡不亮。如果達不到設計要求或根本不會出現(xiàn)所要的結果，可以用萬用表和示波器逐個檢測信號，再檢查是否存在虛焊的問題。調試過程中如果發(fā)現(xiàn)電路不是怎么靈敏，可以調節(jié)聲音檢測放大系統(tǒng)的電位器，改變二極管基極的電壓從而實現(xiàn)靈敏度的調節(jié)，如果延時時間達不到要求可以調節(jié)電位器改變充放電路的放電時間。在以上基礎上，還需要多次上電調試，觀察電路是否有其他狀況，是否有不穩(wěn)定的情況發(fā)生。如果電路不穩(wěn)定擇應立即排查原因，特別的應該注意虛焊的問題。在繼電器部分是比較容易發(fā)生虛焊和短路的部分，應特別注意；而且此

17、部分要接上220V的交流電，因此應更加注意，并做好保護，以免觸電。結論在為期兩周的模擬電路課程設計實驗中，完成了“聲光控路燈控制系統(tǒng)”的設計。本系統(tǒng)可以控制路燈、樓梯、庫房等燈光的智能照明，即在有光是燈始終不亮；在無光時當有聲音時燈亮并且會延時一定的時間，無聲音燈不亮。從而實現(xiàn)節(jié)能節(jié)電的效果。由于此電路在光線較暗時是否接通取決于聲音的強弱，通過放大器對信號進行放大。本設計主要通過模塊化思想，逐步實現(xiàn)設計所需達到的功能要求：聲音檢測放大模塊是對外界聲音信號的感應系統(tǒng)。光照度檢測模塊主要是感應外界光照度。LC充放電路為延時部分，三極管起到開關作用。本課程設計主要采用的電路原理基于模擬電子電路的基本

18、知識，模塊化的設計理念是此次設計的亮點。對于信號的放大可以用LM324做，對于光照信號，采用橋式電路可以更好的采取光信號。然后由74LS08與門檢測感應信號并放大。從而實現(xiàn)設計要求。從總電路圖可以看出元器件多而且電路相對復雜，因此該設計總的來說是比較粗糙的，但隨著能源的供應緊張化，節(jié)能的目的顯得越來越重要。該設計的目的就是節(jié)能。因此該設計還是很有發(fā)展?jié)摿Φ?，而且控路燈相對長明燈來說方便、廉價，所以在未來的一段時間內，該設計的前景非常美好。實驗過程中碰到的剛開始不能正常顯示并且運行的情況完全是粗心導致的，當時如果認真點的話就不會出現(xiàn)了。所以，通過實驗意識到要從現(xiàn)在開始養(yǎng)成那種細心的好習慣。這對以后的課程設計甚至是畢業(yè)設計都非常有幫助。再者通過這次實習鍛煉了自己的動手及查資料的能力，也體會到了成功帶來了的喜悅，可以說是獲益非淺。 這次的設計有很多的不足，做得比較辛苦效果卻不是很好，從中反映出平常很多東西都學的不夠透徹，主要是上課聽懂后就疏于下課