楼道声控灯课程设计

楼道声控灯作为当今非常方便的一种共同照明设施，常常被用再很多公共场合，比如楼道、公共厕所等很多地方，为人们提供了很多方便，而本次楼道声控灯的设计，培养综合应用所学知识来指导实践的能力。

1.1设计要求

1.电路原理图设计，按照要求计算参数，达到理想效果；

2.电路板实现，通过电路原理图制作电路板；

3.设计论文。

设计声光控制照明灯，在夜间有声信号时，使灯点亮。无声时，延迟5秒后熄灭。声音时间间隔小于5秒，则LED灯持续点亮。白天有声无声均不点亮。

1.2设计目的

1.掌握数字电路设计方法、练习元件焊接技术；

2.培养综合应用所学知识来指导实践的能力；

3.掌握常用元器件的识别和测试；

4.熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法。

1.3 器件

光敏电阻，驻极体话筒，运放LM358，NE555，74LS122单稳态发生器，发光管，电容，电阻。

光敏电阻：又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换。

 LM358：LM358里面包括有两个高增益、的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用。图一为LM358的引脚及其功能图。

图一

74ls122：当clk=0时，单稳态触发器清零，Q=0。逻辑符号中的RI、CX、RX/CX是外接定时元件的接入端，逻辑符号外部引线上有符号’，表示这个引线上的信号是模拟信号。CX、RX/CX之间可以外接定时电容器Cext。RI内部有一个定时电阻，可以使用这个定时电阻，也可以不使用这个电阻，这时需要在RX/CX与VCC之间外加定时电阻。由于外加定时电阻比内部的定时电阻更准确一些，所以可以获得比较准确的定时精度。122 的输出脉冲宽度tWQ可由三种方法控制。一是通过选择外定时元件CEXT和RT值来确定脉冲宽度，由于 122 有内定时电阻Rint，故必要时可只接Cext。二是通过正触发输入端B或负触发输入端A的重触发延长tWQ，三是通过清除端clk的清除使tWQ缩小。以下为图二的各个引脚以及各个引脚的功能。

REXT/CEXT:外接电阻或电容端

CEXT:外接电容端

/A1、/A2：负触发输入端

B1、B2：正触发输入端

/CLR:直接清零端（低电平有效）

Q、/Q:正、负脉冲输入端

图二

二、系统总体方案设计及方案认证

2.1 工作原理

 220V交流电通过灯泡H及整流全桥后，变成直流脉动电压，作为正向偏压，加在可控硅VS及R支路上。白天，亮度大于一定程度时，光敏二极管D呈现底阻状态≤1KΩ，使三极管V截止，其发射极无电流输出，单向可控硅VS因无触发电流而阻断。此时流过灯泡H的电流≤2.2mA,灯泡H不能发光。电阻R1和稳压二极管DW使三极管V偏压不超过6.8V，对三极管起保护作用。夜晚，亮度小于一定程度时，光敏二极管D呈现高阻状态≥100KΩ，使三极管V正向导通，发射极约有0.8V的电压，使可控硅VS触发导通，灯泡H发光。RP是清晨或傍晚实现开关转换的亮度选择元件。由音频放大器、选频电路、延时开启电路和可控硅电路组成。它提供了一种操作简便、灵活、抗干扰能力强，控制灵敏的声控灯，它采用人嘴发出约1秒的控制信号“嘶”声，即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，并设有手动开关，使其应用更加方便。

就是因为声控灯原理的原因，声控灯有一种有趣的现象，那就是光线充足时，任你发出多大的声音都不亮 ；但在黑夜，轻轻一声它就发出了亮光，这是为什么呢？原来声控灯还光控电路，以使其在光线足够的时候不工作，所以声控灯的控制盒是声、光同时控制的，在光亮度能达到的情况下，灯不会亮。你可以做一个小实验，你可以用手遮挡声控开关的光控原件然后再发出声音，灯就会亮了。

2.2 系统方案

LM358的其中一个运放接为比较器，由光敏电阻所在支路和基准电压进行比较，给出高低电平接到NE555的复位端。当有光时，光敏电阻的阻值下降，比较器输出低电平，NE555复位，故此电路在有光时LED不亮，为光控电路。另一运放将声信号转成的电信号放大，通过施密特触发器整形为方波，此支路为声控电路。将整形后的波形给单稳态触发器74LS122，通过外围电路的参数选取确定触发时间。

2.3 方案认证

NE555的放大倍数为：1+R1/R2，一般放大倍数为50到100倍之间。

74ls122的延迟时间为：0.6*（REXT+CEXT）。

当有光时，光敏电阻器阻值很小，故电流经反向端输出低电平，有无信号经过时，LED灯都不亮。且NE555复位；当无光或光线暗时，光敏电阻器阻值很大，电流经同向端输出高电平，当有信号经过时，LED灯亮。NE555输出高电平。最后经过74LS122进行延迟，即可得到与设计内容相一致的电路。本方案经老师与同学的讨论，以及实际电路连接，证明方案正确。

三、硬件电路安装及调试

3.1 安装器件

根据电路图，在电路板上选好位置，LM358、NE555、74LS122单稳态发生器的引角方向相同。插入时各集成电路之间要留出空位，便于插入其他元器件，先用电烙铁依次把三个器件焊倒电路板上，在集成块中带○标记的左下角是第1个引脚，依次往下数。选择相应阻值的电阻，插到电路板对应的位置上，并且焊接牢固。

3.2 检查电路

    电路连接要美观，接好后，先不要接电源，用数字万用表检查每条线路断通情况，经检查无误后接入电源，打开电源，观察LED灯，如果长时间亮起不灭关闭电源，调试电路，直到LED灯亮5秒后熄灭，在光敏电阻未被遮挡下拍手，LED灯不亮，遮挡光敏电阻后拍手，LED灯亮，且持续5秒，当连续拍手时，LED灯持续亮，电路连接正确，达到设计目的，电路符合要求后交给老师检查，如果无误老师签字，本次实验成功。

3.3 电路的调试

按照电路原理画出电路布线图，尽可能的减少导线的交叉，避免出现短路现象使电路短路造成烧坏元器件，按照电路布线图进行步线。在焊接电路的过程中注意电烙铁的使用与放置，防止在焊接的工程中烧坏器件和发生危险。

   电路检查无误后，接入5V电源,发现LED灯发亮，5秒后熄灭，在未遮挡光敏电阻的情况下向驻极体话筒拍手，发现LED灯亮，这与实验目标相违背，断开电源后，仔细检查发现,光控部分的电路连接出现了短路现象，经调整后，在光敏电阻未被遮挡下拍手，LED灯不亮，遮挡光敏电阻后拍手，LED灯亮，且持续5秒，当连续拍手时，LED灯持续亮，电路连接正确，达到设计目的。

3.4 出现在问题

在设计过程中,出现了的问题主要有:其一计算参数不正确，导致LED灯不亮。其二就是连接问题,将电路板接通电源，挡住光敏电阻，通过拍手发现LED灯不亮，检查电路的参数均正确，最后发现电路线路连通状况不是很好。

四、总结和展望

通过这次课程设计，过本次课程设计的学习,在原有知识的基础上,我又学到了很多新知识,并且发现了自己的不足，自己知识有很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。

从实际中可以能更加了解理论，并且是检验自己学习知识理论的一次很好的机会，只有把自己所学的知识用到实践上，才能感觉到知识的魅力，让理论与实践相结合，从而提高自己的实际动手能力和的思考。

在整个设计过程中，让我感受到了团队的力量，感谢团队里的每一个人的努力与付出和老师耐心的讲解我们遇到的每个难题，才能使整个设计过程顺利完成。

参考文献：

[1]阎石.数字电路技术基础.高等教育出版社，2005年.

[2]付家才.电子工程实践技术.化学工业出版社.

[3]胡翔駿.电路分析.高等教育出版社，2000年10月.