数字电路课程设计楼道声光控制灯系统设计

数字电子技术基础课程设计论文楼道声光控制照明灯设计学生姓名：指导教师：专业：班级：学号：设计时间：实验地点：摘要我们利用一块时基电路及少数外围元件可组成声光控制照明灯。

白天，由于光线照射，该灯始终处于关闭状态，一到晚上，该灯只要收到一个猝发的声响（如：掌声、跺脚声、击掌声、咳嗽声等等）就会使灯自然点亮，而后，延迟一段时间就会自行熄灭（此处为了实现模拟的效果，该电路设计中只延时了5秒），达到节电的目的。

在该电路中还采用了光敏电阻，以此来辨别是白天还是黑天。

通过74LS122带滤波的单稳态触发器，来实现每次的清空作用。

根据课题要求，先拟定电路的原理图。

而在此之前，首先要了解电路的结构及其原理，然后才能将电路图设计出来。

本电路大可分为：声控部分、光控部分和单稳态延时部分。

该电路具有结构简单、耗电量小、性能稳定、灵敏度高、通用性强的特点。

目录第一章绪论 (1)1-1课题的意义和目的 (1)1-2电路的功能 (1)第二章电路原理图的设计 (2)2-1 电路图方案的研究与确定 (2)2-2电路的元件及参数 (5)第三章电路的组装与调试 (8)3-1电路的组装 (8)3-2电路的调试 (8)第四章总结 (9)参考文献 (1)附录： (1)电路原理图 (1)第一章绪论1-1课题的意义和目的21世纪是一个注重环保的时代，也是一个高科技时代，而节能减排的，也逐渐被人们所重视，人们开始思考怎样能减少能源的消耗。

而此次的课题，正适应了如今的主题。

声光控楼道灯能节约大量的电能，而且，该电路具有结构简单、耗电量小、性能稳定、灵敏度高、通用性强的特点，在日常生活中可广泛推广。

（如今的建筑中大多采用的都是这种声光控灯，当然，它的造型各异，在节能的同时，还具有赏析的效果。

此次课题的目的：1.了解声光双控楼道灯的电路结构和工作原理2.通过对声光控楼道灯的组装、调试、检测，进一步掌握电子电路的装配技巧。

3.熟悉光敏三极管、555时基电路、带滤波单稳态触发器在电路中的具体应用。

课程设计楼道声光控制灯系别：电子工程系班级：电信13-2组员：杨芹周超周正霖黄永杰格绒次里唐兢杰湛清华指导老师：***目录摘要 (3)引言 (4)第1章设计流程 (5)第2章电源模块 (7)2.1 电源电路的设计 (7)2.2 电源电路的工作原理及相关参数的分析 (7)2.3 电源电路的其他设计 (9)第3章信号收集模块 (9)3.1 光信号收集电路 (11)3.1.1 光信号电路的设计 (11)3.1.2 光信号电路的工作原理相关参数的分析 (11)3.1.3 光信号电路相关参数的分析 (12)3.2 声音信号收集电路 (12)第4章信号处理模块 (14)4.1 芯片TC4081BP的介绍 (14)4.2 芯片TC4081BP的工作原理..................................................14. 第5章延时模块 (16)5.1 延时电路的设计 (16)5.2 延时电路的工作原理 (16)5.3 RC电路的放电过程 (17)5.4 RC电路的时间常数 (17)5.5 延时时间的可优化性 (18)第6章被控制模块 (19)6.1 被控制电路的设计 (19)6.2 被控制电路相关参数的分析 (20)6.2.1 相关元件介绍 (20)总结 (24)参考文献 (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”。

本次课程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。

目录第一章绪论 (1)第二章系统整体设计 (2)2.1设计方案论证 (2)2.2楼道声光控制照明灯的工作原理 (2)第三章硬件电路设计 (4)3.2 LM358原理与用途 (4)3.3 光敏电阻原理与用途 (5)3.4 NE555原理与用途 (6)3.5 发光二极管原理与用途 (8)第四章电路焊接 (9)4.1实验器件与要求 (9)4.2焊接印刷电路板 (9)第五章心得与体会 (11)参考文献 (12)第一章绪论近10年来，电子产业飞速发展，我国电子信息产品制造业以3倍于GDP 增长的速度高速发展，保持国民经济第一支柱产业的地位。

我国信息产品制造业已经进入世界前三位，成为世界信息产业大国，移动电话、DVD、彩电、程控交换机等产品以及不少电子元器件的生产量均位居世界第一。

电子产品在生活中随处可见，如数字高清电视、遥控玩具、U盘、电子秤等等。

本篇论文研究有关电子产品中楼道声光照明灯的设计。

用数字电路技术实现灯的自动发亮、节能节电、延长灯的寿命。

声光控电路已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，当有人经过时会自动的亮；它与我们的生活息息相关，在生活中我们会遇见许多声光双控的电路形式。

广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活、带来极大的方便。

因此，得到了广泛的应用。

声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。

它将声音（如击掌声）和光转化为电信号，经放大、整形，输出一个开关信号去控制各种电器的工作，在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。

那么它们的内部电路结构又是怎样？工作原理是什么？本篇论文将详细介绍它的内部结构、工作原理、元件特性、在印刷电路板上的接线、电路焊接等有关内容。

本篇论文有关楼道声光控制照明灯的设计能使人们在不知不觉中感受电子产品的方便。

第二章系统整体设计2.1设计方案论证设计方案：设计一个声光双控延迟节电照明灯。

要求如下：利用光照的强度作为路灯的起控点，实现光线较亮时，自动关闭，晚上光线较暗时，自动开启路灯的控制。

课程设计楼道声光控制照明灯系统设计范本一：一、设计需求1.1 项目背景本课程设计旨在设计一套楼道声光控制照明灯系统，以实现智能化控制和节能的目标。

1.2 功能要求1.2.1 声控功能：当检测到楼道有人经过时，系统自动开启照明灯；当楼道无人时，照明灯自动关闭。

1.2.2 光控功能：根据楼道的光线强度，自动调整照明灯的亮度。

1.2.3 节能功能：系统应采用节能的设计，以降低能耗。

1.3 技术要求1.3.1 声控传感器：用于检测楼道是否有人经过。

1.3.2 光控传感器：用于检测楼道光线强度。

1.3.3 控制器：用于接收传感器信号，并控制照明灯的开关和亮度调节。

1.3.4 照明灯：采用LED灯源，具备可调节亮度的功能。

1.3.5 电源：供给系统所需的电能。

二、设计方案2.1 硬件设计2.1.1 硬件框图：根据功能要求，设计系统的硬件框图，包括声控传感器、光控传感器、控制器、照明灯和电源的连接方式。

2.2 软件设计2.2.1 系统流程图：设计系统的工作流程，包括声控功能、光控功能和节能功能的实现过程。

2.3 电路设计2.3.1 电路原理图：根据硬件设计和软件设计的要求，设计系统的电路原理图。

三、系统测试3.1 功能测试3.1.1 声控功能测试：检测系统是否能正确响应声音，开启或关闭照明灯。

3.1.2 光控功能测试：检测系统是否能根据光线强度自动调节照明灯亮度。

3.1.3 节能功能测试：测试系统的能耗，评估其节能效果。

3.2 性能测试3.2.1 稳定性测试：测试系统是否能长时间稳定运行，不会出现死机或其他异常状况。

3.2.2 响应速度测试：测试系统的响应速度，评估其控制照明灯的实时性。

四、安全评估4.1 电器安全4.1.1 安全防护措施：评估系统的电器安全性，包括防电击、防过压等措施的有效性。

4.1.2 地线连接：检查系统的地线连接是否正确，以确保安全接地。

4.2 火灾安全4.2.1 热释放评估：评估系统的热释放情况，以防止系统因过热而引起火灾。

楼道声光控及开关延时电路设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN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。

U53、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V2220 Vrms 50 Hz 0¡ãT10121U35、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。

声光双控楼道灯课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解声光双控原理，掌握楼道灯的基本构成和工作原理。

2. 学生能描述声光传感器的作用，并解释其在楼道灯中的应用。

3. 学生了解节能环保的重要性，认识到声光双控楼道灯在节能减排中的作用。

技能目标：1. 学生能够运用所学的知识，设计简单的声光双控楼道灯电路图。

2. 学生通过小组合作，提高沟通协调能力和团队合作能力。

3. 学生能够运用实验器材，进行简单的声光双控楼道灯实验操作。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理学科的兴趣，激发创新意识和探索精神。

2. 学生认识到科学技术与生活的紧密联系，增强学以致用的意识。

3. 学生树立节能减排、绿色环保的观念，培养社会责任感和主人翁意识。

课程性质：本课程属于物理学科，结合科学知识与生活实际，培养学生的动手实践能力和创新意识。

学生特点：学生处于八年级，具备一定的物理知识基础和实验操作能力，对新鲜事物充满好奇，善于合作与交流。

教学要求：结合学生特点，通过讲解、实验、小组合作等形式，实现课程目标，提高学生的知识水平和实践能力。

在教学过程中，注重引导学生主动探究、积极思考，将所学知识应用于生活实际。

后续教学设计和评估将围绕课程目标展开，确保学生达到预期学习成果。

二、教学内容1. 声光双控原理：讲解声音传感器和光敏传感器的原理，引导学生理解传感器在声光双控系统中的作用。

- 知识点：声音传感器、光敏传感器、传感器原理。

- 教材章节：八年级物理下册第五章第三节《传感器》。

2. 楼道灯电路设计：介绍楼道灯的基本构成，指导学生设计简单的声光双控楼道灯电路图。

- 知识点：电路设计、声光双控电路、电路图绘制。

- 教材章节：八年级物理下册第六章第二节《电路的设计与搭建》。

3. 声光双控楼道灯实验操作：组织学生进行实验，动手搭建声光双控楼道灯，观察实验现象，分析实验结果。

- 知识点：实验操作、观察与分析、声光双控楼道灯的制作。

- 教材章节：八年级物理下册第六章第三节《实验：制作简单的声光控制电路》。

楼道照明声光控制器的设计一、功能要求控制器用于民居楼道照明灯的控制，白天灯不亮，当天黑且有足够大的声音时灯亮，延迟一段时间后灯自动熄灭。

二、控制器电路原理图三、电路工作原理及元件作用说明1.电路工作原理电路主要有白炽灯电路、声控电路、光控电路、延迟电路四个部分组成，白炽灯电路经过全波整流桥式电路处理，使家用交流电压源变成单像脉冲直流电压，以保证电路其他元器件的正常工作。

电路通过E1、E16、E3保护电路，通过电容E2进行滤波。

在白天有光照的时候，光敏电阻E5是属于低阻状态，电流信号未经过与门电路，而是直接流过光敏电阻E5回到负极，与门E12没有信号输出，楼道电灯熄灭。

天黑时，光敏电阻属于高阻状态，电流电路通过与门E12。

此时如果有人经过楼道，声控电路通过话筒收集声音信号形成交流电压信号通过耦合电容E7保护交流信号，通过放大电路使电压信号放大触发与门E12电路，电容E15充电，此时与门E12有信号输出，触发二极管E17，使其属于导通状态，此时电灯打开照明。

当楼道声音消失时，电容E15放电继续触发二极管E17，电灯继续开着，直至电容E15放电结束，从而实现电灯照明的延迟功能。

2.元件参数及作用说明L1:低于100W的电灯，用于照明电路。

E1(160KΩ)E3(910KΩ)E16(18KΩ):用于分压，保护电路，防止其他元气件被烧坏。

E2：470μF滤波电容，过滤直流交流电。

E7: 20μF耦合电容，消除信号干扰，保护声音信号。

E4 E8(18KΩ):形成分压偏置电路。

E11：放大倍数为-50的三极管，使声音足够大时才有触发信号二极管E13:防止延迟电容快速放电。

E15(220μ):与E14(3.9M)形成延迟电路。

二极管E17:无触点VS式照明开关，接受高电平触发时才导通。

E5:声音感应器，将声音信号转化为电信号。

E:光敏电阻四、参考电路图1：出自文献[2]图2：出自文献[1]图3：出自文献[5]图4：出自文献五、参考文献[1]《模拟集成电路原理与应用》吴运昌，华南理工大学出版社,1995【M】[2] 四川杨根绪《声光控楼道延迟开关》电子报/2003.08.24/第010版【J】[3] 秦曾煌，电子技术（电工学2）【M】，七版，背景：高等教育出版社，2009.184.243-247[4]《电子技术基础模拟部分》(第五版)康华光高等教育出版社【M】[5] 《模拟电子技术》周雪西安电子科技大学出版社，2004【M】[6]彭介华.电子技术课程设计指导，北京:高等教育出版社，1997 【M】。

声光控延时照明灯的设计一、设计目的本次设计是以实践性为课题，起到巩固所学知识，加强综合能力，培养电路设计能力，提高实验技术，启发创新思想的效果。

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。

声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、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。

二、方案设计电路由直流供电电路、控制电路、延时电路三部分组成。

控制电路采用基本数字逻辑单元进行设计。

直流供电电路由D1-D4组成桥式整流电路。

交流220V电压经桥式整流桥后变成脉动的直流电，供后续电路工作。

控制电路由四与非门CD4011、驻极体话筒BM、光敏电阻R5、三极管9014、单向可控硅SCR等元器件组成。

由CD4011的选定的输出端控制晶闸管的关闭，从而控制整个灯的关灭。

光敏电阻在白天时，电阻值小， CD40011输出永远为低电平，晶闸管为低电压，不导通，灯不亮。

光敏电阻在夜晚时阻值大，光敏电阻与声音信号的有无一起控制CD4011的输出。

夜晚当有声音时，声音信号经过放大，与光敏电阻控制的CD40011输出为高电平，晶闸管导通，灯亮。

无声音信号时，不亮。

延时电路有电容C和电阻R的冲放电里控制。

三、电路设计及理论分析1、原理框图图1 声控灯原理框图图2 声控电路原理图2．单元电路设计及分析电路由直流供电电路、控制电路、延时电路三部分组成。

2.1 直流供电电路直流供电电路由D1-D4组成桥式整流电路。

交流220V电压经桥式整流桥后变成脉动的直流电，供后续电路工作。

2.2 控制电路控制电路由四与非门CD4011、驻极体话筒BM、光敏电阻R5、三极管9014、单向可控硅SCR等元器件组成。

数字电子技术基础课程设计论文楼道声光控制照明灯设计学生姓名：曲叶指导教师：罗红宇刘银辉专业：电子信息工程班级：D0745学号： 05设计时间：2009年06月15日至2009年06月26日实验地点：新实验楼414目录第一章绪论 (2)1.1课题的理论意义 (2)1.2课题的实践意义 (2)1.3电路逻辑功能简介 (2)第二章楼道声光控制照明灯设计 (3)2.1 设计要求 (3)2.2 元器件清单 (3)2.3方案论证与选择 (3)2.4 电路的工作原理 (4)第三章调试过程以及故障分析 (8)第四章收获和体会 (9)参考文献 (11)第一章绪论1.1课题的理论意义：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。

声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、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，适合于各种楼房走廊的照明设备。

1.2课题的实践意义：降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流，高能耗且会加剧温室效应的白炽灯越来越不受欢迎。

继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后，世界各地陆续抛弃白炽灯已成定局，环保型节能荧光灯是白炽灯的替代者。

1.3电路逻辑功能简介本电路机器极其适用于楼道内。

当白天的时候，由于光敏电阻的阻值发生变化使输出控制为低电平，相当于开关闭合；晚上的时候控制为高电平，相当于开关打开。

这样起到了节能的优点，减少了人为控制所带来的麻烦。

第二章楼道声光控制照明灯设计2.1设计要求设计声光控制照明灯，在夜间（黑罩模拟）有声音信号时，使灯（用led发光管管模拟）点亮；无声时延迟5秒熄灭。

声音间隔小于5秒，则led 持续点亮，白天有声无声均不点亮。

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：鑫国学号：201512912指导教师：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。