一、引言 (2)
二、系统设计 (2)
三、原理描述 (3)
四、元器件的选择 (4)
4.1 驻级话筒 (4)
4.1.1驻级话筒的结构 (5)
4.1.2驻级话筒的接法 (5)
4.1.3驻级话筒的输出方式 (6)
4.1.4驻极体话筒的特性参数 (7)
4.1.5驻级话筒的极性判别 (7)
4.1.6驻级话筒的特性参数 (8)
4.2光敏电阻器 (10)
4.2.1光敏电阻的检测 (11)
4.4 CD4011 (12)
4.5 555定时器 (12)
4.5.1 555定时器的功能。 (13)
555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器
和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5 脚悬空时，则电压比较器C1 的
同相输入端的电压为2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入
端TR 的电压小于VCC /3，则比较器C2 的输出为0，可使RS 触发器置1，使
输出端OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大
于VCC /3，则C1 的输出为0，C2 的输出为1，可将RS 触发器置0，使输出
为低电平。 (13)
4.5.2 555的引脚 (13)
4.6发光二极管 (14)
4.6.1LED芯片的发展 (14)
4.7三极管 (15)
五、电路模块 (17)
5.1 声光检测模块 (17)
5.1.1声音放大电路 (17)
5.1.2光控制电路 (18)
5.2逻辑门 (18)
5.3 555延时环节 (19)
5.4 被控制电路 (20)
六、PCB板的制作与调试 (20)
6.1 pcb的绘制 (20)
6.2 pcb板的制作 (21)
七课程设计总结 (21)
八、参考文献 (22)
一、引言
作为对过去一段时间学习传感器的成功的检验，开展了这次传感器课程设计。这次课程设计共有六十个题目可供选择，专业的每一位同学都会有一个题目，并且由自己独立完成，题目最后由抽签决定，我抽到的是声光控延时开关。声光控延时开关应用非常广泛，也是比较常见的一种开关。楼梯口和走廊一般都会安置这样的装置，白天灯是不会亮的，只有等到晚上，而且有外界声音的输入才会使开关打开并控制灯亮。这种装置需要的元器件不多，只要很少的模块就能实现这个功能。但是，这种装置作用却非常大，而且可以节约用电，起到了对资源合理利用的作用。
二、系统设计
该系统流程为声光控开关的设计流程图，具体原理如下：
系统受光照信号和声音信号共同控制，只有两者同时满足条件才能使逻辑门输出有用的信号，从而控制555输出高电平并延时一段时间，同时，驱动被控制电路的发光二极管点亮。
三、原理描述
图2 声光控开关原理图
声光控延时开关实现在白天呈关闭状态，只有在晚上且存在声响情况下（如人的脚步声等）才开启，开启后延时一段时间后又能自动关闭。这种开关广泛应用于楼梯、走廊、公厕等公共场合作照明灯自动控制开关。
声光控延时开关电路方框组成如图1所示，包括声音检测、亮度检测、判别电路、延时电路和被控制电路等几个主要部分。
其工作原理如下：
白天时，光敏电阻阻值很小，约为1k欧，与光敏电阻R7串联的分压电阻是远大于R7的，因此光敏电阻输出的是低电平，即4011的6输入端输入的为低电平。此时不管有没有声音输入，4011输出的都是高电平，由555构成的单稳态触发器必须要有下降沿的输入才能输出一段脉冲，因此，白天时，不管有没有声音输入，灯都不会亮。
在晚间，光线很暗，光敏电阻R7呈现较高的阻值，使与非门输入端6脚变为高电平。此时与非门的输出状态将由第5脚的电平控制，这为声音的开通创造了条件。在没有声音信号时，三极管Q1工作在饱和导通状态，故与非门的第5
脚为低电平，555没有下降沿的输入，故会输出低电平，发光二极管仍然处于熄灭状态。当附近有人说话或者走路等声响时，驻级话筒mic拾取声音信号，经过C1送到Q1的基极，Q1将由饱和状态进入截止状态，此时相当于断路故三极管的集电极输出高电平。与非门的两个输入端都变为高电平，则其输出由高电平变为低电平，即555单稳态触发器输入端由高电平变为低电平，输出端会输出一个单脉冲，脉冲时间和电阻R4和电容C3的大小有关。555输出高电平会点亮发光二极管并使之延时一段时间。
四、元器件的选择
根据电路图，选择合适的元器件，所选元器件如下表所示：
4.1 驻级话筒
驻极体话筒简称ECM，通称MIC（Microphone），是一种常用的能将声音信号转换成电信号的声—电转换器件。它的突出特点是体积小、重量轻、结构简单、使用方便、寿命长、频响宽、灵敏度高，且价格也比较低廉。因而被广泛应用于盒式录音机、无线话筒及声控开关等电子电路中。。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。
4.1.1驻级话筒的结构
极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分
图3驻级话筒结构图
组成。
声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为几十pF。因而它的输出阻抗值很高(Xc=1/2~tfc)，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效应管。接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板。这样，驻极体话筒的输出线便有两根。即源极S，一般用蓝色塑线，漏极D，一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。
4.1.2驻级话筒的接法
驻极体话筒与电路的接法有两种：
源极输出与漏极输出。源极输出类似晶体三极管的射极输出。需用三根引出线。漏极D接电源正极。源极S与地之间接一电阻Rs来提供源极电压，信号由源极经电容C输出。编织线接地起屏蔽作用。源极输出的输出阻抗小于2k，电
路比较稳定，动态范围大。但输出信号比漏极输出小。漏极输出类似晶体三极管的共发射极放入。只需两根引出线。漏极D与电源正极间接一漏极电阻RD，信号由漏极D经电容C输出。源极S与编织线一起接地。漏极输出有电压增益，因而话筒灵敏度比源极输出时要高，但电路动态范围略小。
Rs和RD的大小要根据电源电压大小来决定。一般可在2．2～5．1k间选用。例如电源电压为6V时，Rs为4．7k，RD为2。2k。输出电路中，若电源为正极接地时，只须将D、S对换一下，仍可成为源、漏极输出。一声控电路前置放大级中驻极体话筒的源极输出和漏极输出的两种不同的接法，最后要说明一点，不管是源极输出或漏极输出，驻极体话筒必须提供直流电压才能工作，因为它内部装有场效应管
4.1.3驻级话筒的输出方式
机内型驻极体话筒有四种连接方式，对应的话筒引出端分为两端式和三端式两种，R是场效应管的负载电阻，它的取值直接关系到话筒的直流偏置，对话筒的灵敏度等工作参数有较大的影响。[1]
二端输出方式是将场效应管接成漏极输出电路，类似晶体三极管的共发射极放大电路。只需两根引出线，漏极D与电源正极之间接一漏极电阻R，信号由漏极输出有一定的电压增益，因而话筒的灵敏度比较高，但动态范围比较小。市售的驻极体话筒大多是这种方式连接。（SONY用在MD上的话筒也是这类）三端输出方式是将场效应管接成源极输出方式，类似晶体三极管的射极输出电路，需要用三根引线。漏极D接电源正极，源极S与地之间接一电阻R来提供源极电压，信号由源极经电容C输出。源极输出的输出阻抗小于2K，电路
比较稳定，动态范围大，但输出信号比漏极输出小。三端输出式话筒市场上比较少见。
无论何种接法，驻极体话筒必须满足一定的偏置条件才能正常工作。（实际上就是保证内置场效应管始终处于放大状态）
4.1.4驻极体话筒的特性参数
工作电压Uds 1.5~12V，常用的有1.5V，3V，4.5V三种
工作电流Ids 0.1~1mA之间
输出阻抗一般小于2K（欧姆）
灵敏度单位：伏/帕，国产的分为4档，红点（灵敏度最高）黄点，蓝点，白点（灵敏度最低）
频率响应一般较为平坦
指向性全向
等效噪声级小于35分贝
4.1.5驻级话筒的极性判别
关于驻极体电容式话筒的检测方法是：首先检查引脚有无断线情况，然后检测驻极体电容式话筒
体话筒体积小，结构简单，电声性能好，价格低廉，应用非常广泛。驻极体话筒的内部结构如图所示。由声电转换系统和场效应管两部分组成。它的电路的接法有两种：源极输出和漏极输出。源极输出有三根引出线，漏极D接电源正极，源极S经电阻接地，再经一电容作信号输出；
漏极输出有两根引出线，漏极D经一电阻接至电源正极，再经一电容作信号输出，源极S直接接地。所以，在使用驻极体话筒之前首先要对其进行极性的判别。
在场效应管的栅极与源极之间接有一只二极管，因而可利用二极管的正反向电阻特性来判别驻极体话筒的漏极D和源极S。
将万用表拨至R×1kΩ档，黑表笔接任一极，红表笔接另一极。再对调两表笔，比较两次测量结果，阻值较小时，黑表笔接的是源极，红表笔接的是漏极。
在收录机、电话机等电器中广泛应用的驻极体话筒，其灵敏度直接影响送话和录放效果。这类话筒灵敏度的高低可用万用表进行简单测试。
4.1.6驻级话筒的特性参数
（1）工作电压（UDS）。这是指驻极体话筒正常工作时，所必须施加在话筒两端的最小直流工作电压。该参数视型号不同而有所不同，即使是同一种型号也有较大的将模拟式万用表拨至R×100档，两表笔分别接话筒两电极（注意不能错接到话筒的接地极），待万用表显示一定读数后，用嘴对准话筒轻轻吹气（吹气速度慢而均匀），边吹气边观察表针的摆动幅度。吹气瞬间表针摆动幅度越大，话筒灵敏度就越高，送话、录音效果就越好。若摆动幅度不大（微动）或根本不摆动，说明此话筒性能差，不宜应用。对于三根引脚驻极体电容式话筒检测方法同上，只是黑表棒接输出引脚2脚，红表棒接引脚3脚。
驻极体话筒体积小，结构简单，电声性能好，价格低廉，应用非常广泛。
高分子极化膜上生产时就注入了一定的永久电荷(Q)，由于没有放电回路，这个电荷量是不变的，在声波的作用下，极化膜随着声音震动，因此和背极的距离也跟着变化，也就是锁极化膜和背极间的电容是随声波变化。
我们知道电容上电荷的公式是Q=C·U，反之U=Q/C也是成立的。驻极体总的电荷量是不变，当极板在声波压力下后退时，电容量减小，电容两极间的电压就会成反比的升高，反之电容量增加时电容两极间的电压就会成反比的降低。最后再通过阻抗非常高的场效应将电容两端的电压取出来，同时进行放大，我们就可以得到和声音对应的电压了。由于场效应管是有源器件，需要一定的偏置和电流才可以工作在放大状态，因此，驻极体话筒都要加一个直流偏置才能工作。
表征驻极体话筒各项性能指标的参数主要有以下几项：
离散性，通常厂家给出的典型值有1.5V、3V和4.5V这3种。
（2）工作电流（IDS）。这是指驻极体话筒静态时所通过的直流电流，它实际上就是内部场效应管的静态电流。和工作电压类似，工作电流的离散性也较大，通常在0.1～1mA。
（3）最大工作电压（UMDS）。这是指驻极体话筒内部场效应管漏、源极两端所能够承受的最大直流电压。超过该极限电压时，场效应管就会被击穿损坏。
（4）灵敏度。这是指话筒在一定的外部声压作用下所能产生音频信号电压的大小，其单位通常用mV/Pa（毫伏/帕）或dB（1dB=1000mV /Pa）。一般驻极体话筒的灵敏度多在0.5～10mV/Pa或-66～-40dB范围内。话筒灵敏度越高，在相同大小的声音下所输出的音频信号幅度也越大。
（5）频率响应。也称频率特性，是指话筒的灵敏度随声音频率变化而变化的特性，常用曲线来表示。一般说来，当声音频率超出厂家给出的上、下限频率时，话筒的灵敏度会明显下降。驻极体话筒的频率响应一般较为平坦，其普通产品频率响应较好（即灵敏度比较均衡）的范围在100Hz～10kHz，质量较好的话筒为40Hz～15kHz，优质话筒可达20Hz～20kHz。
（6）输出阻抗。这是指话筒在一定的频率（1kHz）下输出端所具有的交流阻抗。驻极体话筒经过内部场效应管的阻抗变换，其输出阻抗一般小于3kΩ。
（7）固有噪声。这是指在没有外界声音时话筒所输出的噪声信号电压。话筒的固有噪声越大，工作时输出信号中混有的噪声就越大。一般驻极体话筒的固有噪声都很小，为微伏级电压。
（8）指向性。也叫方向性，是指话筒灵敏度随声波入射方向变化而变化的特性。话筒的指向性分单向性、双向性和全向性3种。单向性话筒的正面对声波的灵敏度明显高于其他方向，并且根据指向特性曲线形状，可细分为心形、超心形和超指向形3种；双向性话筒在前、后方向的灵敏度均高于其他方向；全向性话筒对来自四面八方的声波都有基本相同的灵敏度。常用的机装型驻极体话筒绝大多数是全向性话筒。[2]
4.2光敏电阻器
光敏电阻器是利用半导体光电效应制成的一种特殊电阻器,由玻璃基片、光敏层、电极等部分组成。为了利于吸收更多的光能，光敏电阻体通常都制成薄片结构。
根据制作光敏层所用的材料，光敏电阻可以分为多晶光敏电阻器和单晶光敏电阻器。根据光敏电阻的光谱特性，又可分为紫外光光敏电阻器、可见光光敏电阻器以及红外光光敏电阻器等。
光敏电阻的特点是对光线非常敏感。无光线照射时，光敏电阻呈高阻状态，当有光线照射时，电阻值迅速减小。在没有光照时，即E=0，光敏电阻的阻值称为暗阻，用RR表示。一般产品此值为一百kΩ至几十MΩ。在规定照度（例如
E=1000Lx)下，电阻值降至几千欧，甚至几百欧姆，此值称之为亮阻，用RL表示。显然，暗阻RR越大越好，而亮阻RL，则越小越好。
4.2.1光敏电阻的检测
光敏电阻的检测方法：检测光敏电阻时，将万用表置于R×1k挡，两表笔分别任意各接光敏电阻的一个引脚，然后分别进行暗阻、亮阻和灵敏性测试。
检测暗阻：用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近∞。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏。
检测亮阻：将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减小。此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至为∞，表明光敏电阻内部开路损坏。
检测灵敏性：将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的透光窗上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已损坏。
用上述方法对光敏电阻的亮阻和暗阻进行测量，将万用表欧姆挡调到k欧挡，不挡光处理，测得光敏电阻的亮阻为0.8k欧；对光敏电阻进行挡光处理，测得电阻值为1.3M欧。由于电路中光敏电阻起分压作用，当白天时基本不分压，晚上时，电阻R2基本不分压。即要求白天R2阻值远大于光敏电阻阻值，晚上暗阻远大于R2.综上选择R2的阻值为20k。
4.4 CD4011
CD4011是一种集成的
四与非门，其工作电压为
0.5-18v，其具体工作原理如
下：
1)当X=0、Y=0时，将使
两个NAND门之输出均为
图5 4011引脚图
1，违反触发器之功用，故禁止使用。
(2)当X=0、Y=1时，由于X=1导致NAND-A的输出为”1”，使得NAND-B的两个输入均为”1”，因此NAND-B的输出为”0”。
(3)当X=1、Y=0时，由于Y=0导致NAND-B的输出为”1”，使得NAND-1的两个输入均为””1，因此NAND-A的输出为”0”。
(4)当X=1、Y=1时，因为一个””1不影响NAND门的输出，所以两个NAND 门的输出均不改变状态。
4.5 555定时器
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。一般用双极型（TTL）工艺制作的称为555，用互补金属氧化物（CMOS ）工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。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 或者模拟电路电平兼容
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。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS 触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC/3 和2VCC/3。
4.5.1 555定时器的功能。
555 定时器的功能主要由两个比较器决
定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和
图6 555定时器
放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器C1 的同相输入端的电压为2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器C2 的输出为0，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则C1 的输出为0，C2 的输出为1，可将RS 触发器置0，使输出为低电平。
4.5.2 555的引脚
它的各个引脚功能如下：
1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。
2脚：低触发端TR。
3脚：输出端Vo
4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
6脚：高触发端TH。
7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。
8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。
4.6发光二极管
光二极管简称为LED。由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。
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。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，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。
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4.6.1LED芯片的发展
发光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。发光二极管的反向击穿电压大于5伏。
4.7三极管
NPN型三极管，由三块半导体构成，其中两块N
型和一块P型半导体组成，P型半导体在中间，两块
N型半导体在两侧。三极管是电子电路中最重要的器
件，它最主要的功能是电流放大和开关作用。
半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电
子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极（用字母B表示——B取自英文Basic，基本(的）、基础（的）），其他的两个电极成为集电极（用字母C表示——C取自英文Collect，收集）和发射极（用字母E表示—— E取自英文Emission，发射）。
三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量。三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流，即集电极电流。集电极
电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。
9013是一种NPN型小功率三极管。三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区。三极管的排列方式有PNP和NPN两种。
非9014,9013系列三极管管脚识别方法：
图7 三极管结构
(a) 判定基极。用万用表R×100或R×1k挡测
量管子三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测管子为PNP型三极管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管如9013，9014。
(b) 判定三极管集电极c和发射极e。(以PNP型三极管为例)将万用表置于R ×100或R×1K挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极。
五、电路模块
5.1 声光检测模块
图8 声光检测模块
声光处理电路就是对采集到的声音和光进行处理后提供给控制电路。
5.1.1声音放大电路
声音放大电路的核心元器件是三极管，三极管的工作方式有三种分别是共射电路、共集电路、共基电路。由于本次设计中声音信号产生的电压信号很小，因而只能用具有电压放大的电路，然而共集电路没有电压放大的作用不选用，而共基电路虽然有电压放大的作用但是电路相比于共射电路较复杂，所以声音处理电路选择共射放大电路。其中三极管V是电路的核心，起放大的作用声控电路由驻级话筒、电阻R3、R1、R6，晶体管VT、电容C1组成如图所示驻级话筒将声音信号转化为微弱的电信号，微弱的电信号经C4滤波后导入由三极管VT组成的共射放大器进行放大，放大后的电信号经C1隔直后输出声控电路参数计算:
一般情况下，人正常说话的声音的幅度约为50分贝，经压电陶瓷片转化为
电信号有效值约40 mv，要使产生的信号经过放大后电压基本上在5 V左右,放大倍为125倍。
由于R6是为驻级话筒提供一个偏置电压所以选择阻值为20KΩ的电阻，C1起隔直作用一般选择电容值为1uF的电容，为使三极管的基极电流为临界电流，故选择电阻R6阻值为1M欧，电阻R1选择阻值为10k欧。
5.1.2光控制电路
光控制电路设计如图4所示，电路由电阻R2和光敏电阻R7串联进行分压来提取光信号。它的核心元件为光敏电阻，光敏电阻器又叫光感电阻，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。
对光敏电阻的亮阻和暗阻进行测量，将万用表欧姆挡调到k欧挡，不挡光处理，测得光敏电阻的亮阻为0.8k欧；对光敏电阻进行挡光处理，测得电阻值为1.3M欧。由于电路中光敏电阻起分压作用，当白天时基本不分压，晚上时，电阻R2基本不分压。即要求白天R2阻值远大于光敏电阻阻值，晚上暗阻远大于R2.综上选择R2的阻值为20k。
5.2逻辑门
逻辑门选择集成芯片CD4011，他的作用是当声音和光照同时满足条件时控制后续电路的运行。即只要任何一个环节不满足条件时，后续电路是不会工作的。这样对声光控的实现提供了可能。
5.3 555延时环节
图9 单稳态触发器原理图及其波形图
单稳态触发器只有一个稳态状态。在未加触发信号之前，触发器处于稳定状态，经触发后，触发器由稳定状态翻转为暂稳状态，暂稳状态保持一段时间后，又会自动翻转回原来的稳定状态。单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。
接通电源后，未加负脉冲，而C充电，Vc上升，当Vc=2Vcc/3 时，RS电路输出为低电平，放电管T导通，Vc快速放电，使Vc= 0。这样，在加负脉冲前，输出为低电平，即Vo= 0，这是电路的稳态。在t = t0时刻Vi负跳变（Vi 端电平小于Vcc/3），而Vc= 0（TH端电平小于2Vcc/3 ），所以输出Vo 翻为高电平，T截止，VC充电。按指数规律上升。t = t1时，负
脉冲消失。t = t2时Vc上升到2Vcc/3（此时TH端电平大于
2Vcc/3 ，TR端电平大于Vcc/3 ），Vo又自动翻为低电平。[3]在
t w这段时间电路处于暂稳态。t > t2，T导通，C快速放电，电路
又恢复到稳态。由分析可得：
输出正脉冲宽度tW = 1.1RC
通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可采用复位端接地的方法来终止暂态，重新计时。此外需用一个续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。
在本设计中，一般会使灯延时十几秒，故选择电阻R5阻值为100k，电容值为100uF,这里选择电容为电解电容.
图10 被控制电路
5.4 被控制电路
被控制电路由上拉电阻R5和发光二极管组成，上拉电阻起限流作用，用来保护二极管通过大电流而损坏。由于二极管通过的最大电流为几十mA，故选择R5阻值为1k欧，二极管选择实验室有的绿光二极管。
六、PCB板的制作与调试
6.1 pcb的绘制
1、根据设计制作原理图
2．在原理图编译通过后，就可以产生相应的网络表了。
3．元件和网络的引入
4．元件的布局
元件的布局与走线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响是应该特别注意的地方。一般来说应该有以下一些原则：
⑴先放置与结构有关的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、
连接件之类，这些器件放置好后用软件的ＬＯＣＫ功能将其锁定，使之以后
声光控延时楼道灯控制电路的安装与调试 项目描述 声光控延时楼道灯控制电路是利用声波为控制源的新型智能开关，它避免了繁琐的人工开灯，同时具有自动延时熄灭的功能，更加节能，且无机械触点、无火花、寿命长，广泛应用于各种建筑的楼梯过道、走廊等公共场所。常见的声光控延时楼道灯如图所示。 图1 常见的声光控延时楼道灯 知识准备 1.电路原理图的识读 电路原理图用于将该电路所用的各种元器件用规定的符号表示出来，并用连线画出它们之间的连接情况，在各元器件旁边还要注明其规格、型号和参数。电路原理图主要用于分析电路的工作原理。在数字电路中，电路原理图是用逻辑符号表示各信号之间逻辑关系的逻辑图，应注意的是，在逻辑符号上没有画出电源和接地线，当逻辑符号出现在逻辑图上时，应理解为数字集成电路内部已经接通了电源。 在图2所示的声光控延时楼道灯控制电路原理图中，CD4011为四个2输入与非门电路，其功能为有0出1，全1出0。交流电源12V经桥式全波整流和VD2、 =+稳定电压电容C2滤波获得直流电压×12≈,经限流电阻R1，使VS稳压管有U Z 供给电路（灯亮时U 有所降低），而灯泡L串于整流电路中。白天时，光敏电阻 Z RG阻值较小，与非门U1A的②脚（TP4）输入为低电平0态，U1A门被封锁，即不管U1A的①脚（TP3）为何种状态，U1A总是出1，U1B出0，U1C输入端（TP5）
为0，U1C 出（TP6）1，U1D 出0，TP7为低电平，单向晶闸管VT2不导通。在晚上天暗时，RG 阻值增大，TP4为高电平1态，U1A 门打开，TP3信号可传送。若无脚步声或掌声，驻极体话筒MC 无动态信号。偏置电阻（RP2、R4和R3）使VT1的NPN 三极管导通，TP3为低电平0态，则U1A 出1，其余状态与上述相同，晶闸管VT2控制极G 无触发信号，故不导通，灯泡L 不亮。 图2 声光控延时楼道灯控制电路原理图 晚上当有脚步声或掌声时，驻极体话筒MC 有动态波动信号输入到放大电路VT1的基极，由于电容C1的隔直通交作用，加在基极信号相对零电平有正、负波动信号，使集电极输出端TP3有高电平动态信号为1态，因此使U1A 全1出0为负脉冲，而U1B 出1为正脉冲，二极管VD1导通对C3充电达5V,TP5也为1, U1C 出0，U1D 出1为高电平，经R7限流,在单向晶闸管VT2控制极G 有触发信号使VT2导通，桥式全波整流电路中串联的灯泡L 经晶闸管VT2导通，灯泡L 点亮。由于晶闸管导通后的U AK 正向压降会降至约由此VD2用来防止U Z 电压下降，避免影响控制电路电源。在脚步声消失后，电容C3上的电压经过R6放电过程，TP5电压仍为1态，故灯泡L 仍亮，直到TP5电压小于与非门阀值电压U TH = 1 2 V CC 时刻，U1C 出1，U1D 出0，当U AK 过零电压时，晶闸管VT2截止，整个过程持续约为30～60秒钟后，灯泡L 熄灭。 板图的识读
声光控延时照明灯 电路课程设计 学院： 专业： 姓名： 指导教师： 2010年1月 1 日
一、1.设计任务与要求 设计任务：设计一个简易声光控延时照明灯电路 设计要求： ●要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应和通过照明灯开关对声强的感应设置两级开关，控制照明灯的亮灭。 ●要求电路能够实现有光线时灭，无光线时有声亮，并且照明灯点亮一段后自动关断。 ●要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新开启。 ●根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。 ●利用EDA软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单。二、设计总体思路 电路原理框图如下： 图1 是该声控照明节电开关电路原理方框，由话筒、声音放大、倍压整流、光控、电子开关、延时和交流开关七部分电路组成。
在设计过程中我们可以分析设计部分电路 1.声音放大电路：当MIC获取到声音信号后，其会转换成电信号，考虑到后面步骤需此信号控制电子开关，所以必须加放大器放大该信号。为了获得较高的灵敏度，VT1 的β值选用大于100。话筒MIC也选用灵敏度高的。R3不宜过小，否则电路容易产生间歇振荡。部分电路如下所示： 2.整流电路：C2、VD1和VD2、C3构成倍压整流电路。把声音信号变成直流控制电压。此部分电路如图： 3.光敏电路：核心元件为光敏电阻，其通过对光线变化程度自动改变阻值从而改变电压信号的大小。 4.电子开关：当电压信号达到一定值时，电子开关打开。当电压信号小于此值时，电子开关关闭。其起到的主要作用是控制延时电路中的电容充放电。此部
分电路如图： 5.延时电路与交流开关：由于需要的灯泡持续点亮时间并不是很长，大概3，40秒左右，所以考虑用一个电容控制开关的状态即可。当夜晚无光时，电子开关打开时，C4连通，即开始充电。当电子开关关闭后，C4开始放电。 图中C5为抗干扰电容，用于消除灯泡发光抖动现象。 R8、C5和单向可控制MCR、VD5~VD8 组成延时与交流开关。C4通过R8 把直流触发电压加到MCR控制端，MCR导通，灯泡点亮。 可控硅作为开关元件的优点，属无触点开关元件，因此使用寿命长。 灯泡发光时间长短由C4、R8 的参数决定。 6.电源电路：电路如下图，220V交流电通过灯丝，经过VD5-VD8整流后，和R9,R10，VD4降压。C6为滤波电容，VW为稳压值12~15V的稳压二极管，
电子技术课程设计 题目： ___简易彩灯控制器电路_ 学生： 专业班级：电子信息工程11-01班 学号： 541101030 院（系）：电气信息工程学院 指导教师：黄春 完成时间： 2013年06月25日
轻工业学院 课程设计（论文）任务书 题目简易彩灯控制器电路 专业电信工程11-01学号 541101030 主要容、基本要求、主要参考资料等： 主要容 1.阅读相关科技文献。 2.学习protel软件的使用。 3.学会整理和总结设计文档报告。 4学习如何查找器件手册及相关参数。 技术要求 1.要求电路能够控制8个以上的彩灯。 2.要求彩灯组成四种以上的花形，每种花形连续循环两次，各种花形轮流显示。 主要参考资料 1.何小艇，电子系统设计，大学，2001年6月 2.福安，电子电路设计与实践，科学技术，2001年10月 3.王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学，1999年10月 4.银华，电子线路设计指导，航空航天大学，2005年6月 5.康华光，电子技术基础，高教，2003年 完成期限： 2013年06月28日 指导教师签章： 专业负责人签章： 2013年06月21日
简易彩灯控制器电路 摘要 彩灯控制器是用来使彩灯按照一定的形式和规律闪亮，起到烘托节日氛围、吸引公众注意力的作用，它是一种很好的照明娱乐工具，应用前景较为广泛。本设计就是采用电子元件制作的一个简易的具有四种变换花型的彩灯控制器。 本电路系统由四部分组成，分别是： （1）时钟振荡电路，555定时器构成多谐振荡器； （2）分频电路，由四位二进制计数器 74LS161组成，为D触发器提供时钟； （3）状态机电路，由双 D 触发器组成； （4）移位显示电路，由双向移位寄存器 74194 和发光二极管组成，实现花型显示。 彩灯控制器实现方法多种多样，本次设计的这台彩灯控制器主要功能有：（1）可以控制8个以上的彩灯； （2）可以组成四种以上花型，并且每种花型能够连续循环两次，各种花型轮流显示。 本电路基于74系列简单逻辑门电路的组合，实现简易电子彩灯控制器电路，具有电路设计简单，成本低廉的特点。 关键词：彩灯，十六计数器，时钟电路，二进制计数，四种码
声光控延时开关的设计报吿 目录 一.实习目的 (2) 二.实习要求 (2) 三.课程设计的具体实现 (2) 3.1 系统概述 (2) 3.2 单元电路设计 (3) 3.2.1 电源模块 (3) 3.2.2 电源电路的工作原理及相关参数的分 析 (5) 3.2.3信号收集模块 (6) 3.2.4信号处理模块 (8) 3.2.5被控制模块 (10) 四．心得体会及建议 (12) 五. 附录 (13) 六．参考文献 (15)
一、实习目的 2、板的基本原理； 3、掌握Protel(PCB)电路板理解电路设计的基本思路； 4、理解电路制设计的方法和步骤。 二、实习要求 1、学习protel软件的使用方法。 2、利用protel软件做出电路原理图和PCB图。 3、分析设计电路的基本方法。 4、学会使用protel软件做库文件。 实习报告应包括设计电路的基本思路以及印制电路板设计的基 本原 （注：实习报告包括目录、实习目的、实习任务、实习原理：电路原理，制版原则～手写，实习步骤、实习结果、实习总结等。） 三.课程设计的具体实现 3.1 系统概述 此设计是为了实现声控光控延时开关的功能。在白天时无论是否有声音，灯泡都不能被点亮。即白天时不需要光照，在夜晚当有声音产生时，灯泡被点亮。且在声音消失后，灯泡能够维持一段时间亮度，即在夜晚有人经过发出声音的时候，灯被点亮，并有足够的时间让人通过。 所设计的电路分为五个模块：电源模块，信号收集模块，信号处理模块，延时模块和被控制模块。电源模块为整个电路提供
稳定的直流电源，由市电220V 降压整流输出稳定的10V 的驱动直流电源。它为三极管，芯片74LS00和驻极体话筒等提供工作电压。信号收集模块分为声音信号收集模块和光信号收集模块。声音信号通过驻极体话筒中收集模块将声音信号转变为音频电信号输入芯片，芯片分析处理作出指令，从而起到控制开关的作用。光信号收集模块将光强度的改变转变为电压的改变输入到芯片中。信号处理模块即是芯片74LS00对声音，光信号导致的电信号的改变进行处理，从而驱动被控制电路，并作用于延时模块。延时模块是在信号处理模块的作用下工作，通过RC 电路起到延时的作 用。被控制模块在信号处理模块及延时模块的共同作用下工作。 经过以上概况理解，我们可以得到基本的设计框架如图 3-1。 → 图3-1 声光控延迟开关结构框图 3.2单元电路设计（protel 仿真与分析） 3.2.1 电源模块 电源模块的以变压器，单向整流桥，电解电容组成。通过变压器把市电220V 变压成10V 电路稳定直流电源。
?声光控触摸一体化延时节电开关电路图 ?发布时间：2009-7-11 阅读次数：560 字体大小: 【小】【中】【大】 如图所示的电路集声光控与触摸三项功能为一体，组成一个功能完善的延时节电灯开关，电路组成如图所示。它由晶闸管开关触发电路、光控电路、声控电路和触摸控制电路等部分组成。 怎样掌握〖声光控开关电路〗 眉山计算机学校牟继德 声光控开关电路的应用现在越来越普遍，如果让电子专业的学生亲自安装，可激发学生的学习热情，提高 学生的学习兴趣和动手操作能力。下面是笔者从电子市场购得的声光控开关电路，经认真分析，画出标准 的电原理图(见附图)，同时还写出安装流程，设计出相应练习题。 一、工作原理
1．主电路：由灯泡H、四只整流二极管D1～D4、单向可控硅V5组成。 2．控制电路：由R1～R10、C1～C4、D5～D6、V1～V4、驻极体话筒MIC组成。 3．控制电路的电源：由220V的交充电经D1～D4整流、R1降压、D5稳压、C1滤波获得9．1V的稳定直流电压共给控制电路。 4．白天：由于光照强度大，R5光敏电阻的阻值很小，话筒将声音信号转化-勾负极性的电信号经V1放大，其集电极输出正极性的电信号，经C3耦合到R5，由于R5阻值很小使R5两端的电玉低，所以V2、V3、V4截止，V5关断，灯泡H不发光。 5．夜间：由于光照强度小，R5光敏皂阻的阻值很大，当话筒将声音信号转化为负极性的电信号经v1放大后，其集电极输出正极性的电信号，经C3耦合到R5，因R5阻值很大，故R5两端的电压高，所以V2、V3、V4依次导通，V5也导通，灯泡H发光，发光一段时间后自动熄灭。 6．发光延时电路：主要由C4和R9组成。V3导通，9．1V的电源经V3的e、c极，通过D6对C4快速充电，充电电流大，充电时间很短，快速将C4上电压充满，C4上所得的电压经R9、V4的发射结、 V5的G、K慢慢放电，直到V5关断。 注意：只要V5关断，无论白天还是夜间，V1始终工作在放大状态。D5是9．1V的稳压二极管，D6为开关二极管，V5为小功率的单向可控硅，R5为光敏电阻。 二、实验成功后须进行的测量。(注意测量的安全) 1．V5关断后测量V5的AK两端的直流电压(用万用表直流电压500V挡)，D5两端的直流电压(用万用表直流电压25V挡)。 2．改变C4的容量或改变R9的阻值，观察灯泡H发光延时的时间。 3．模拟白天和夜间对着驻极体话筒大喊一声，用万用表直流电压挡分别测量V2的c极电压、C4两端电压(万用表直流电压10V挡)。 三、练习题
声光控延时照明灯电路课程设计 目录 第一章设计目地及技术要 求 .................................................... ??1 第一节设计概述 .................................................... 求. 第 ????1 二节技术要 求 ????1 第-三节设计目 地 , ????1 第章电路方案地选 择 , ?2 Y 求. 第一节解读技术要 求 2 案 . 第二节确疋方
第计. ―* 三章 电源电路设 图. 第 q 一节电源电路原理 ?? ?4 第二节电路元件地选择及型号地确疋 ? 第四章光 ??5 控电路设 计. 第一??7 节电路原理图及各部分电路地功能分 析. 第二节??7 电路元件参数整 疋 ? ?9 第五章声控延时电路设计. ? ? ?? 10 第一节电路结构及功能分析. ? 10 择. 箔— 第二 节元器件参数地计 d9 算及型号选 第六章课程设计总结及体 -? 17 第一节课程设计总
结 .................................................... ? (17) 第二节设计体会........ -? 18 参考资料 .................................................... (19) 附录 A 声光控延时照明电路总图 (20) 附录 B 声光控延时电路印制板图 (21) 附录C 电路原器件清 单 .................................................... (22) 第一章设计目地及技术要求 第一节设计概述 随着社会地不断发展，利用电子技术实现地自动控制，在各个领域种地作用越来越突出. 本设计基于节能性要求，利用所学电子技术基础地相关知识，为照明灯设计了一款自动控制电路，该电路能够实现声光双控功能，可广泛应用于道路，楼梯等不需要连续长时间照明地场所地照明设施地控制，从而实现节约电能地目地. 同时，通过对该课题地设计，来提高自身对实际问题地分析及解决能力. 第二节技术要求
声光控延时开关的设计 目录 一、设计作用及目的 (2) 1．设计作用 (2) 2．设计目的 (3) 二、设计具体要求 (3) 三、声光控延时开关的实现 (4) 1．系统概述 (4) 2．各部分工作原理 (5) 3．电路仿真 (9) 四、心得体会 (15) 五、附录：元器件明细表 (16) 六、参考文献 (17) - 1 -
- 2 -
声光控延时开关的设计 一、设计作用及目的 1、设计作用 公共场所和居民居住区的公共楼道普遍使用机械手动开关，由于各种原因往往出现许多灯泡点亮长明的现象，故使灯泡寿命短，浪费电量，为国家、单位、个人造成经济损失。另外，由于频繁开关或其他人为因素，墙壁开关的损坏率很高，既增大了维修量、浪费了资金，又容易造成事故隐患。因此，设计研究一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便的声光双控白炽灯节能自动开关显得相当有必要。使公共场所和居民居住区的公共楼道灯在白天时不亮，晚上闻声自亮，待人走后，几十秒后自动关闭，既方便，又省电。 用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道 - 3 -
灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。 2、设计目的 (1)使学生进一步掌握模拟电子技术的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析能力； (2)培养根据课题需要选学参考书籍,查阅手册、图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析并解决问题的方法； (3)通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法，提高电子电路的设计和实验能力； (4)熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础； (5)了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规 - 4 -
简易声光控延时照明灯电路课程设计 电子技术课程设计
题目： ___简易彩灯控制器电路_ 学生姓名： 专业班级：电子信息工程11-01班 学号： 院（系）：电气信息工程学院 指导教师：黄春 完成时间： 06月25日 郑州轻工业学院 课程设计（论文）任务书 题目简易彩灯控制器电路 专业电信工程11-01 学号姓名
主要内容、基本要求、主要参考资料等： 主要内容 1.阅读相关科技文献。 2.学习protel软件的使用。 3.学会整理和总结设计文档报告。 4学习如何查找器件手册及相关参数。 技术要求 1.要求电路能够控制8个以上的彩灯。 2.要求彩灯组成四种以上的花形，每种花形连续循环两次，各种 花形轮流显示。 主要参考资料 1.何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社， 6月 2.姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社， 10月 3.王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月 4.李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社， 6月 5.康华光，电子技术基础，高教出版社， 完成期限： 06月28日
指导教师签章： 专业负责人签章： 06月21日 简易彩灯控制器电路 摘要 彩灯控制器是用来使彩灯按照一定的形式和规律闪亮，起到烘托节日氛围、吸引公众注意力的作用，它是一种很好的照明娱乐工具，应用前景较为广泛。本设计就是采用电子元件制作的一个简易的具有四种变换花型的彩灯控制器。 本电路系统由四部分组成，分别是： （1）时钟振荡电路，555定时器构成多谐振荡器； （2）分频电路，由四位二进制计数器 74LS161组成，为D触发器提供时钟； （3）状态机电路，由双 D 触发器组成； （4）移位显示电路，由双向移位寄存器 74194 和发光二极管组成，实现花型显示。 彩灯控制器实现方法多种多样，本次设计的这台彩灯控制器主要功能有： （1）能够控制8个以上的彩灯；
学号: 12103119 东营科技职业学院 毕业设计（论文）任务书 题目：声光控制楼道灯开关的设计 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 1、设计(论文)课题要求：本论文要求广泛搜集相关研究资料，并进行深入对比分析。在撰写毕业论文有一定的学术性，一定的创见性，具有科学性，做到观点正确、论据充分、推理严密；层次分明、条理清楚、语言简练。论文主要在以下几个方面展开论述： 根据节约资源的任务要求，初步拟定声光控制电路工作原理的可行性，真正的有利于人们的方便、节能 2、文献查阅要求：在查阅相关参考文献时，首先要分析研究课题，明确查阅要求，其次选择合适的检索工具和检索方法；利用检索工具查找文献线索，了解馆藏情况，获取原始文献；最终要把检索到文献认真地加以筛选、消化和吸收，变为可用的活资料。 完成期限：自2014年11月15日至2015年3月31日 指导教师：教研室主任：
系主任: 2014年11月 15日
目录 绪论 摘要 (1) 第一章元件的介绍 (2) 1.1 电阻的定义及分类 (2) 1.2 电容的分类及选用 (3) 1.3二极管的定义及分类 (4) 1.4三极管 (5) 1.5晶闸管 (6) 1.5.1光控晶闸管的结构 (6) 1.5.2光控晶闸管的工作原理 (7) 1.5.3光控晶闸管的特性 (7) 第二章电路设计及工作原理 (8) 2.1设计流程 (8) 2.2光控电路 (9) 2.3声控电路 (9) 2.4延时电路 (11) 2.4.1电路的放电过程 (11) 2.4.2电路的时间常数 (12) 2.4.3延迟时间的可优化性 (13) 第三章电路的焊接与调试 (13) 总结 (15) 致谢 (16)
目录 任务书 (1) 摘要 (2) 第一章方案提出 (3) 第二章电路基本组成与工作原理 (4) 第一节．电源电路图 (4) 第二节．光控控制电路 (5) 第三节．声控控制电路 (6) 第四节．延时控制电路 (7) 第五节．总电路图 (11) 第三章简易声光控延时照明灯电路的介绍.12第一节．电路的用途 (12) 第二节．工作原理 (12) 第四章元件清单 (13) 第五章总结 (14) 第六章参考文献 (15)
课程设计任务书 题目：声光控延时照明灯电路 专业：学号：姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 主要内容 1、阅读相关科技文献。 2、学习protel软件的使用。 3、学会整理和总结设计文档报告。 4、学习如何查找器件手册及相关参数。 技术要求 1.要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应，控制照明灯第一级开关。 2.要求电路能够通过照明灯开关对声强的感应，在第一级开关开通的前提下，控 制照明灯的灯亮。 3.要求电路能够实现照明灯点亮时间t后自动关断，并且时间t可以手动调节。 4.要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的生源出现，照明灯应重新通电时间t。主要参考文献 1、何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月 2、姚富安，电子电路设计与实践，山东科技大学出版社，2001年10月 3、王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月 4、李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月
5、康华光，电子技术基础，高等出版社，2003年 完成期限： 指导老师签章： 专业负责人签章： 2009年6月17日 摘要 电路采用两级控制（光线强弱的感应与声强的感应）。光线强时，光敏电阻RL的阻值变小，R9、RL导通，555定时器的复位端4至于低电平，使555定时器的Q端为0（及不工作）；光线弱时，光敏电阻RL的阻值变大，R10导通，555定时器的复位端4至于高电平，使555定时器的Q端为1（及工作）；555和R6、C5等组成单稳定时电路，定时时间td=,时间可通过调节R6的大小来控制。声音信号经T1、T2和倍压整流电路（D1、D2、C4构成）放大后，加到555的触发端2脚，通过充电放电的过程达到延时的效果，从而通过Q（555的3端）控制T5的导通和截止，来达到控制照明灯。如果光线强，即使进行声控，照明灯电路也不工作。在日常生活中，节电节能。
-- 声光控延时开关 目录 第一章声光控延时开关的实现 (2) 1.1系统概述 (2) 1.2各部分工作原理 (3) 1.2.1电源电路 (3) 1.2.2声光控部分 (4) 1.2.3延时关断部分 (8) 1.3 电路仿真 (8) 1.3.1电源电路仿真 (9) 1.3.2 声光控部分电路仿真 (11) 1.3.3 延迟关断部分仿真 (13) 第二章心得体会及建议 (15) 第三章附录 (16) 第四章参考文献 (17) - .
第一章 声光控延时开关的实现 1.1系统概述 系统分为电源电路，控制部分和延迟开关部分，示意图如图1所示： 图1.1 电源电路组成框图
-- 图1.2 声光控延时开关组成框图 1.2各部分工作原理 1.2.1电源电路 由D1~D6、R1、C1构成，如图2标注，D1~D4为整流电路，R1为限流电阻、电容C1滤去交流分量并储存一定的电能，为延时提供电压，稳压管D6起稳压作用。 - .
图2 电源电路 1.2.2声光控部分 电路通过光信号和声音信号控制，分别使电路中的三极管处于截止放大或者饱和状态，从而控制部分特殊点的电位达到声光控的目的。如图3所示为静态工作点示意图，三极管处于放大状态时，Ube处于0.4V~0.7V之间。
-- - . 图 1 三极管静态工作点示意图 模拟声光，光控由光敏电阻模拟，声控由压电陶瓷片模拟，电路中光敏电阻用RG1和RG2串联代替，压电陶瓷片由函数信号发生器代替。如图4所示
图4 声光控模拟 白天在光线的作用下光敏电阻很小，此时即RG2被短路只剩下较小的电阻RG1，如图5所示。此时Q2基极电位变低而处于截止状态，即使函数信号发生器发出信号（模拟有声音信号情况）也不能通过Q2向后放大。同时PNP型管Q3也截止，电容C4错误!未找到引用源。两端电压很小，可控硅SCR处于截止状态，灯不亮。
? 楼道灯延时开关及声光控电路设计 1、技术指标要求 要求设计一个延时节能开关电路，按一下开关灯亮，等人们通过楼梯和楼道后，灯会自动熄灭。设计者根据上述提示选择元器件并进行参数设计。 2设计任务、技术指标如下： ①延时时间；2min左右； ②灯泡未亮时，有发光二极管发亮指示，灯泡亮时发光二极管不亮； ③电源电压：220V，50Hz； ④灯泡功率≤100W。 ) 2、设计思路 用555定时器搭成单稳态触发器，当2端口输入一个低脉冲时，输出端输出高电平，其幅值由555的供电电压确定，时间由R1和C2确定，具体时间为*R1*C2。R1用一个滑动变阻器调节，方便调试。 当输出端为高电平时，电压控制开关（voltage controlled switch）控制开关J2闭合，灯泡点亮。当555定时器2号低触发端没有低脉冲时，输出地电位，此时用与非门使发光二极管指示灯点亮，而输出为高电平时，即灯泡亮时发光二极管熄灭。 555定时器由三端稳压芯片7805稳压后供电。注意选择变压器型号，变压器二次侧电压为10V左右。实验证明，三端稳压效果很好。
下图中，开关J1为仿真时使用，实际使用时选用常开开关。仿真模拟图如图所示。 U5 3、使用声光控的延时控制电路 思路：在以上开关延时电路的基础上，将开关J1用声光控制电路来控制，满足：白天时，即使有声音灯也不亮，晚上当有声音时灯泡点亮，即有一个高电平脉冲使J1闭合并立即断开。未接电源时的仿真电路如图所示。 【
开关J2闭合时模拟白天，此时不管闭合J1与否，灯泡都不亮；J2断开时模拟晚上，此时闭合J1后立即再断开，模拟有声音信号，灯泡点亮。 4、电源部分 V2 220 Vrms 50 Hz 0?? T10 1 2 1 U3 5、主要元器件：2运放LM358,四2输入与非门74LS00,555定时器，三端稳压芯片L7805，L7809,L7909。 此电路设计为个人设计所得，并经过仿真测试没有问题。
轻工业学院 电子技术课程 设计 题目：简易声光控延时照明灯电路学生：振鹏
专业班级：自动化14-02班学号：541401010224 院（系）：电气信息工程学院指导教师：黄春 完成时间：2016年12月18日
轻工业学院 课程设计（论文）任务书 题目简易声光控延时照明灯电路 专业自动化14-02学号541401010224 振鹏 主要容、基本要求、主要参考资料等： 主要容 1．阅读相关科技文献。 2．学习protel软件的使用。 3．学会整理和总结设计文档报告。 4．学习如何查找器件手册及相关参数。 技术要求 1.要求电路能够通过照明灯开关对光线强弱的感应，控制照明灯第一级开关。 2.要求电路能够通过照明灯开关对声强的感应，在第一级开关开通的前提下，控制 照明灯的亮灭。 3.要求电路能够实现照明灯点亮时间t后自动关断，并且时间t可以手动调节。 4.要求电路如果在照明灯点亮期间又有新的声源出现，照明灯应重新通电时间t。 主要参考资料 1．何小艇，电子系统设计，大学，2001年6月 2．福安，电子电路设计与实践，科学技术，2001年10月 3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学，1999年10月 4．银华，电子线路设计指导，航空航天大学，2005年6月 5．康华光，电子技术基础，高教，2003 完成期限：2016年12月18日 指导教师签章： 专业负责人签章： 2016年12月12日
简易声光控延时照明灯电路 摘要 随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路实现灯的自动发亮节能省电，延长灯的寿命变得越来越重要，而且贴近我们的实际生活，声光控电路已成为人们日常生活必不可少的必需品，不仅是智能化，而且节约能源。 简易声光控延时照明灯电路由光敏传感电路、声敏传感电路、信号调理电路、555延时电路以及电源电路五部分组成。装置为555定时器构成的可重复触发单稳态电路、声敏传感电路的输入装置是咪头、光敏传感电路的输入装置是光敏二极管、信号调理电路是74LS04非门和74HC32或门、电源是由交流220V变12V在经整流后稳压为12V和5V的电源，电路的总体运行环境是在无光条件下声强监测处理电路检测到声音后就会触发555延时电路使之输出高电平继而使之电灯点亮。 关键词声光控光敏传感电路声敏传感电路信号调理电路555延时电路
目录 摘要 (2) 引言 (2) 第1章设计流程 (3) 第2章电源模块 (5) 2.1 电源电路的设计 (5) 2.1 电源电路的工作原理及相关参数的分析 (5) 2.3 电源电路的其他设计 (7) 第3章信号收集模块 (9) 3.1 光信号收集电路 (9) 3.1.1 光信号电路的设计 (9) 3.1.2 光信号电路的工作原理相关参数的分析 (10) 3.2 声音信号收集电路 (10) 第4章信号处理模块 (12) 4.1 芯片TC4081BP的介绍 (12) 4.2 芯片TC4081BP的工作原理..................................................12. 第5章延时模块 (14) 5.1 延时电路的设计 (14) 5.2 延时电路的工作原理 (14) 5.3 RC电路的放电过程 (15) 5.4 RC电路的时间常数 (15) 5.5 延时时间的可优化性 (16) 第6章被控制模块 (17) 6.1 被控制电路的设计 (17) 6.2 被控制电路相关参数的分析 (18) 总结 (22) 致谢 (22) 参考文献 (24) 附录 (25)
摘要 声光双控延时开光不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公室、教学楼等公共场所，它具有体积小，外形美观，制作容易，工作可靠等优点，而且降低能耗，节约能源，注重环保是当今世界的主潮流。此外，它在一定的场所使用还可起防盗作用。它是公共场所照明开关的理想选择，被人们誉为“长明灯的克星”。 本次设计的是一个灵敏度较高的声光控制开关，行人只要拍个巴掌就能电路触发。本电路仅使用一只CMOS门电路TC4081BP、一个CRZ2-113F型小型驻极体式电容话筒、一个CdS 型光敏电阻器以及若干电阻、电容配合就能将电路触发，使其导通，将电灯打开。它不需要发送关闭信号，由电路自身的延时电路将灯关闭。当灯被打开后，延时电路延时约25s后将灯自动关闭。该电路还具有自动光控作用，在白天由光敏电阻器控制着电路。即使受到声音信号的触发，开关也不会打开。 在此电路的设计中，要注意三点，第一是要合理设计三极管的静态工作点，使之处于饱和或截止两状态；第二要调节好电位器，从而使声控开关和光敏电阻具有良好的灵敏度；第三要合理设定延时RC，实际和理论延时时间总会有差距的。 关键词：声光双控延时节电开光 引言 近年来，城市居民住宅越来越趋向高层化。高层建筑的一个不可忽略的问题是楼道等公用部分的照明问题。楼道照明灯如果能做到随手关灯，将是一个极大的能源消耗，以一栋六单元十二层楼房为例：每层安装一只15瓦的灯泡，就是72只灯泡，每小时耗电1.08度。如果这些灯彻夜通明，一晚耗电10多度，一年就是4000多度。一般住户在开灯后往往忘了或不愿意再费事去专门关灯。感应式楼道照明开关是解决这个问题的一种简单方法。它可以在开灯后一定时间内自动熄灭。在白天，即使有人走过，楼道等也不会亮，可以达到节能的目的。声光双控延时开关体积小，外形美光，制作容易，且节能环保，是当今世界的主潮流。由于今年我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电光源产品的主要输出国之一。随着全球经济一体化，发达国家产业调整的步伐进一步加快，一般照明电器产品生产大量向发展中国家转移，而中国又是一个比较适合的国家，一是中国具备生产这些产品的条件，而是劳动力成本比较低，从而使中国逐步成为照明电器产品出口大国。展望未来的国内市场，需求仍会呈逐年增长趋势。 因此我设计一个声光双控延时开关来解决此浪费问题。夜晚，行人经过楼道出入口时，照明灯点亮25s后熄灭；白天，照明灯自动停止工作。
电工电子技能训练 总结报告 项目名称：声光双控延时开关电路的设计与制作所在学院：矿业技术学院 姓名：杜奕飞
同组成员：郭恩博杜奕飞王界骄王鹏毅 指导教师：宋绍楼毛姣姣施泽勇 训练地点：静远218 完成时间：2017年7月2日 摘要 声光双控延时开光不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公室、教学楼等公共场所，它具有体积小，外形美观，制作容易，工作可靠等优点，而且降低能耗，节约能源，注重环保是当今世界的主潮流。此外，它在一定的场所使用还可起防盗作用。它是公共场所照明开关的理想选择，被人们誉为“长明灯的克星”。 本次设计的是一个灵敏度较高的声光控制开关，行人只要拍个巴掌就能电路触发。本电路仅使用一只CMOS门电路TC4081BP、一个CRZ2-113F型小型驻极体式电容话筒、一个CdS型光敏电阻器以及若干电阻、电容配合就能将电路触发，使其导通，将电灯打开。它不需要发送关闭信号，由电路自身的延时电路将灯关闭。当灯被打开后，延时电路延时约25s后将灯自动关闭。该电路还具有自动光控作用，在白天由光敏电阻器控制着电路。即使受到声音信号的触发，开关也不会打开。 关键词：变压；整流；滤波；稳压；检音、感光；放大；整形；延时可调。
目录 1 市场同类产品综述 (3) 2 设计方案及原理分析 (3) 2.1 主要电子元器件清单 (3) 2.2 CD4011构成的声光控延时开关参考电路 (4) 2.3工作原理 (5) 3 电路制作及调试、试验 (9) 3.1 灯一直不亮 (9) 3.2 灯常亮不熄 (10) 3.3 实际操作 (10) 4 技术经济分析 (10) 5 总结 (10) 6 参考文献 (11)
声光控制延时开关电路的设计 一、设计题目：声光控制延时开关电路 二、给定条件： 给出电路图、要求安装设计实用产品、整个电路采用分立元器件或者数字集成电路组成。三、设计内容：1、根据具体情况计算电路参数2、选取元件、识别和测试。包括各类电阻、 电容、电感、（稳压）二极管、三极管和可控硅的数值、质量、电器性能的准确判断 3、根据实际外壳大小设计1:1印刷板布线图 4、设计制作印刷线路板 5、焊接、调试电路 四、电路图 四、电路原理：220V的市电经过灯泡和全桥整流后一路加在单向可控硅MCR 100-8上，另一 路经R1限流后给本电路供电。由于一开始可控硅无触发信号，呈关断状态，灯不亮。 C1为主滤波电容，VD为12V的稳压二极管给本电路提供稳定的工作电压。Q1、R3、R4组成前级电压放大电路，对话筒MIC送来的微弱信号进行放大，然后再送入门电路F1、F2进一步放大，后经D5整流加在F3的输入端及C3的正极给其充电，很快C3上就充到了门电路的翻转电压，F3输出低电平，F4输出高电平，可控硅导通，电灯点亮。在这个过程中，声音信号只需一个瞬时即可，这是因为，当声音信号来时，C3上的电压很快就充到了电源电压，而这时即使声音信号消失，C3只能通过W、R6进行放电，所以C3上将维持一段时间的高电平，这个高电平将维持单向可控硅导通，这就是延时的效果，灯亮后所能延时的长短取决于C3上维持高电平的时间长短，所以选择C3、W和R6的组合，可以控制延时的长短。当C3上的电压放到低于1/3电源电压时，F3输出高电平，F4输出低电平，单向可控硅的控制端没了触发信号，当交流电压过零时就被关断，灯熄灭。
电子课程设计 —简易声光控延时照明灯电路设计 学院：电子信息工程学院 专业、班级：电气091501班 姓名：\ 学号： 指导教师：闫晓梅 2014年12月
目录 电子课程设计 (1) 简易声光控延时照明灯电路设计 (3) 一、设计任务与要求 (3) 二、总体框图 (3) 1、总体框图 (3) 2、电路方案的选择（延时电路的选择） (3) 3、电路的基本组成及功能 (4) 三、选择器件 (5) 四、功能模块 (9) 1、电源模块 (9) 2、光控模块 (9) 3、声控模块 (10) 4、延时照明模块 (11) 五、总体设计电路 (11) 1、总体电路图仿真图 (12) 2、各模块间的连接 (12) 3、在模拟、数字实验箱上实验实现 (12) 六、设计心得 (12)
简易声光控延时照明灯电路设计 一、设计任务与要求： 1、设计任务：设计一个简易声光控延时照明灯电路。同时设计一与电路相配合的稳压电源电路。 2、设计功能及要求： （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。 （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t后自动熄灭；并且时间t可以手动调节。 （3）要求电如果在照明灯点亮期间又有新的生源出现，照明灯应重新通电时间t。 （4）采用高亮度LED作为照明光源。 二、总体框图： 1、总体框图： 电路采用声光两级控制照明电路。照明灯开关对光线强弱的感应控制照明灯的第一级开关，对声强的感应控制第二级开关。光信号的感应通过光敏三极管来实现，使得光控电路在光强时输出低电位，光弱时输出高电位。对于声强信号的处理市利用音频集成功率放大器，把声信号变为电信号，通过对声强信号的处理可得一个电平信号，为控制电路准备。延时控制功能通过555定时器构成的单稳态触发电路来实现。将光控电路的输出作为555定时器的复位端输入。将声控输出端作为延时电路的输入，从而可以实现在光线强的情况下，即使有足够强的声信号，照明灯电路也不工作。而在光线弱的情况下，可以通过声信号来控制照明。 2、电路方案的选择（延时电路的选择）： 方案一： RC电路延时：由一个电阻和一个电容并联组成的RC延时电路。但输入电压为高时，电容充电，但输入电压为低时电容放电。达到延时目的。 方案二：
吉林建筑大学 电气与计算机学院 数字电子技术课程设计报告 设计题目：声光控延时楼道灯控制电路专业班级：自动化151 学生姓名：赵鑫国 学号：201512912 指导教师：张立辉王亚娟 设计时间：2016.12.12-2017.01.06
目录 第1章绪论 (1) 1.1 (1) 1.2 (1) 第2章电路工作原理 (2) 2.1 (2) 2.2 (2) 2.3 (3) 2.4 (4) 第3章电路设计 (5) 3.1 (5) 3.2 (5) 3.3 (6) 第4章制作与安装 (7) 4.1 (7) 4.2 (8) 4.3 (9) 4.4 (9) 4.5 (10) 第5章调试分析与性能测试 (11) 5.1 (11) 5.2 (11) 5.3 (12) 总结 (13) 参考文献 (14) 元件清单 (15)
第1章绪论 1.1课程设计目的 声光控延时楼道灯控制电路是一种声光控电子照明装置，利用声波为控制源的新型智能开关，同时具有自动延时熄灭的功能。它避免了繁琐的人工开灯，同时具有自动延时熄灭功能，更加节能，且无机械触点、无火花、寿命长，广泛应用于各种建筑的楼梯过道、走廊等公共场所，声光控延时楼道控制电路也是一种声光控电子照明装置，它由音频放大电路、电平比较电路、延时开启电路、触发控制电路、恒压源电路和晶闸管主回路等组成。 1.2设计任务 音频放大电路是一种对音频信号进行放大的功率放大电路，与电压放大电路实质上都是能量转换电路，但二者所要完成的任务不同，功率放大电路主要是为负载提供一定不失真、功率大、效率高的输出功率。在设计电路时考虑到晶体管发射结正向偏置时才导通，所以选用两个性能对称的异型管，组成互补对称电路。电平比较电路，该电路的工作是类似的二进制小数转换小数。为此，电路放大信号和一个参考电压进行比较。该电路可分为若干阶段。若干阶段，可以根据需要增加或减少。每个阶段包含两个运算放大器(TL084)。(OP - AMP的左侧)是用于比较目的。其他(在右边的运算放大器)被用来作为一个固定的增益(完全2)非反相放大器。输入电压连接到每个运算放大器的非反相引脚/终端。数字输出是从比较运算放大器和运算放大器是美联储下一阶段的输入放大器的输出的输出获得。要获得一个参考电压，使用两个电阻。 延时开启电路、触发控制电路、恒压源电路及晶闸管暂时不做多的解释，其主原理详情见电路图。
一、引言 (2) 二、系统设计 (2) 三、原理描述 (3) 四、元器件的选择 (4) 4.1 驻级话筒 (4) 4.1.1驻级话筒的结构 (5) 4.1.2驻级话筒的接法 (5) 4.1.3驻级话筒的输出方式 (6) 4.1.4驻极体话筒的特性参数 (7) 4.1.5驻级话筒的极性判别 (7) 4.1.6驻级话筒的特性参数 (8) 4.2光敏电阻器 (10) 4.2.1光敏电阻的检测 (11) 4.4 CD4011 (12) 4.5 555定时器 (12) 4.5.1 555定时器的功能。 (13) 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器 和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5 脚悬空时，则电压比较器C1 的 同相输入端的电压为2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入 端TR 的电压小于VCC /3，则比较器C2 的输出为0，可使RS 触发器置1，使 输出端OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大 于VCC /3，则C1 的输出为0，C2 的输出为1，可将RS 触发器置0，使输出 为低电平。 (13) 4.5.2 555的引脚 (13) 4.6发光二极管 (14) 4.6.1LED芯片的发展 (14) 4.7三极管 (15) 五、电路模块 (17) 5.1 声光检测模块 (17) 5.1.1声音放大电路 (17) 5.1.2光控制电路 (18) 5.2逻辑门 (18) 5.3 555延时环节 (19) 5.4 被控制电路 (20) 六、PCB板的制作与调试 (20) 6.1 pcb的绘制 (20) 6.2 pcb板的制作 (21) 七课程设计总结 (21) 八、参考文献 (22)