高杨 毕业设计 最终修改版

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1、济南职业学院 毕业设计（论文）题 目： 简易延时声光控照明灯的设计 系 部： 电子工程系 专 业： 应用电子技术 学 号： 201008011129 学生姓名： 高 杨 指导教师： 王 庆 平 职 称： 实 验 师 二O一三年一月八日济南职业学院毕业论文（设计）任务书 课题名称： 简易延时声光控照明灯的设计 系 部： 电子工程系 专 业： 应用电子技术 姓 名： 高 杨 学 号：_ 201008011129 指导教师： 王 庆 平 二O一三年一月八日一、毕业论文（设计）的目的与要求：毕业设计（论文）是教学过程中最后一个重要的实践性教学环节，是应用在校所学知识、结合工程实际，进行一次系统的、有机

2、的解决工程实际问题的训练，目的是巩固、扩大和提高所学理论知识，使之系统化，并提升为解决实际工程技术问题的能力，通过本课题的实施可初步掌握工业企业的自动化技术改造基本方法和步骤。通过毕业设计实践，可使学生进一步提高资料检索、计算、绘图、动手制作和编写说明书的职业技能。二、 毕业论文（设计）的内容：1、根据技术要求进行总体方案设计 2、具体的单元电路设计，并做出必要的分析说明。3、画出完整的原理电路。4、对电路的功能做出分析说明。 5、小结。三、毕业论文（设计）进程的安排序 号论文（设计）各阶段名称日 期备 注1指导教师召集相关学生，向学生介绍毕业设计的相关规定，布置任务。1月8号2论文准备，期间

3、老师不得少于两次指导学生。准备期间，学生向指导教师汇报工作进度和工作情况，每周不少于一次。3毕业论文送交指导老师阅评4毕业答辩公布成绩4月27日前四、任务执行日期：自2013年1月8日至2013年4月27日止。 学 生（签字） _ 指导教师（签字） _ 系 主 任（签字） _毕业设计（论文）成绩评定表系部： 电子工程系 专业：应用电子技术 班级: 10 级 1 班 姓 名高 杨设计（论文）总成绩：设计（论文）题目简易延时声光控照明灯的设计指导教师评语评定成绩： 签名： 年 月 日评 阅 人 评 语评定成绩： 签名： 年 月 日答 辩 小 组 评 语答辩成绩： 组长签名： 年 月 日注：设计（论

4、文）总成绩=指导教师评定成绩（30%）评阅人评定成绩（30%）答辩成绩（40%） 简易延时声光控照明灯的设计济南职业学院 电子工程系 高杨摘要：在本设计中介绍了声光控照明灯控制器的组成、性能、及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节点。本电路采用两级控制（光线强弱的感应与声强的感应）。光控电路是根据光线的强弱来优先决定电灯的亮灭。该电路可以对声控延时电路进行控制，在白天光线较强时，光控电路输出低电平将声控电路封锁；在晚上光线较

5、弱时，光控电路输出高电平，则声控功能打开。声控电路中采用了双三极管构成的放大电路，将MIC转化的电信号连续放大，通过延时电路实现灯亮及灯亮的时间。本电路采用了555电路组成了延时电路，能够准确的延迟30S，同时利用了SN74LS04六非门反相器进行脉冲整形。主要用到了可控硅、光敏电阻、驻极地传声器等元器件。关键词：简易延时声光控照明灯 NS555集成电路 1. 设计目的及要求第一、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。该要求主要针对光控制电路，要使电路能够实现对光线强弱的感应，则应使用对光线强弱敏感的电子器件，如光敏电阻、光敏二极管等光电传感器。在电路中，光电传感器

6、根据光线强弱的变化而变化，从而使电路参数发生相应的变化。由于光控电路的输出状态只有两种：高电平和低电平。因此，光控电路可使用555定时器来实现对电压变化的转换。第二、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。该要求主要针对声控电路，要使电路能够实现对声强的感应，则应使用对声音信号敏感的电子器件，如小型驻极电容话筒、压电陶瓷片等声电传感器。由于声电传感器收集来的声音信号都比较微弱，所以要对信号进行放大处理。又因为声音信号是连续振荡的不确定信号，为了便于处理，先将信号波形进行整形。利用该信号可以去控制555定时器的触发输入端。另外，由光控电路的输出控制此

7、555定时器的复位端，来决定声控电路的开启与关闭。在这两种控制信号的作用下，达到声音控制照明灯亮灭的目的。第三、要求电路能够实现照明灯点亮时间t后自动关断，并且可以手动调节。该要求可以通过处于单稳模式的555定时器实现（说明：此处的555定时器与第二条要求中的555定时器为同一片）。对时间t的手动调节可利用可变电阻和电位器来实现。2设计分析及方案上一节对本设计技术要求的解读可知，该设计主要包含四部分电路，光电路、声控电路、延时电路、触发电路，下面对其功能进行逐一分析并确定电路结构。2.工作原理白天由于光控电路的工作状态，声控电路不起作用。晚上由于光控电路的工作状态的改变，声控电路进入工作状态。

8、当有行人的走动或其它声响发出后，声控电路将声音信号转换成电信号，推动主控门电路，进而使触发电路受到触发，电路开始工作灯亮。2.2设计方案 采用了555定时电路，组成单稳态触发器。单稳态触发器输出的脉冲宽度tw为暂稳态维持的时间，也就是电容C的充电时间。声控电路采用驻极地传声器来完成，触发控制也是主要采用了可控硅。光控主要采用光敏电阻，由555定时器组成单稳态触发器，延迟时间比较准。3. 单元电路的设计及功能3.1 电源电路 电源电路主要为控制电路提供工作电压，本设计采用传统的电源电路设计方法，即降压、整流、滤波、稳压，使电路输出12V直流电压供给控制电路。3.1.1 电路原理图及电路功能分析图

9、31（电源电路图）的原理：直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转化为+12V的直流电压。电路中变压器的常规铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C9、C10、C11和C12完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。图3-1 电源电路原理图3.1.2 有关元器件型号选择MC78L12CP，是精密稳压IC，三端稳压12V的。该系列稳压器有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防过载而损坏。用它来组成稳压电源只需很少的外围元件，电路简单，且安全可靠。正常输出直流电压（V）输出电压变化范围（V）输入电压允许范围（V）输出电流（A）电压调整率最

10、小最大12.011.512.515.017.00.10.510mV/V表3-1 集成三端稳压器MC78L12CP的有关参数3.2 光控制电路光控电路是根据光线的强弱来优先决定电灯的亮灭。该电路可以对声控延时电路进行控制，在白天光线较强时，光控电路输出低电平将声控电路封锁；在晚上光线较弱时，光控电路输出高电平，则声控功能打开。本设计采用光敏电阻和其他电阻组成的分压电路来控制555定时器的触发输入端2脚，并且将555定时器的2脚和6脚连接在一起，通过一电容接地，555定时器的输出去控制声控电路中的555定时器的复位端。3.2.1 电路原理图及电路功能分析通过对技术要求的解读可知，该电路可由光敏电阻

11、和普通电阻组成的分压电路及一片555定时器来实现，其原理电路图如图32所示。图中RL为光敏电阻，在光线较弱或者是无光照射时，光敏电阻RL呈高阻状态，有RLR10+RP1，使得555（1）的触发输入端2脚和阈值输入端6脚均为低电平即均小于1/3VCC，则555（2）输出高电平，将声控延时电路打开，使得继电器开关电路的开闭由声控延时电路控制；在有光照射时，RL呈低阻状态，有RL+R9 R10+RP1，则555定时器的2脚和6脚均为高电平，即都高于2/3 Vcc，此时555定时器输出低电平，将声控延时电路封锁，使得开关电路中的继电器断开，照明灯熄灭。图3-2 光控电路原理图 原理图3-2中的的电阻R

12、8R10均为保护电阻。R9、R10分别与RL和RP1串联是为了防止在光敏电阻RL和RP1阻值过小时电路发生短路。R8为限流电阻，防止在光线较强时，RL阻值大大下降，造成电路电流过大而烧毁555定时器。电容C8为保持电容，其具体工作情况如下：给电路通电之前，电容C8未储存电荷，因此其两端电压Vc为零，555（1）的2脚和6脚则为低电平。在光线较强时，光敏电阻呈低阻状态，使得R8R10+RP1，电容C8通过R8、R10、RP1回路放电，其两端电压Vc下降，当下降到低于1/3Vcc时，555（1）输出高电平，声控延时电路开启。基于以上分析可知，开始时，电路输出为高电平，电容C8充电到电压为2/3 V

13、cc时，电路输出发生反转，此后，只要光线的强弱变化不大，则电路的输出维持低电平；若光线较弱，则电容C8放电，当电压Vc下降到1/3Vcc时，电路发生反转，输出高电平，同样，只要光线强弱变化不大，则电路的输出维持高电平。因此，555（1）工作在施密特触发器模式。3.2.2 电路元件参数整定光敏电阻RL的选择要求是亮阻与暗阻相差倍数愈大愈好。经查资料，MG45-14型光敏电阻满足要求，其最大亮阻（10K）与最小暗阻（10M）相差1000倍，反应时间小于20ms。下面利用这两个阻值来确定R8、R9、R10的值。在光线较强时，RL=10 K，此时应有，555（1）的2脚和6脚的电压大于2/3Vcc，假

14、设就等于2/3Vcc，并将电位器的取值定为100 K，则有Vcc(R10+RP1)/（RL+R9）+(R10+RP1)= 2/3Vcc 当RP1=100 K时，有2R9-R10=80（K）若取R10=51K，则R9=15K。确定R8的值，使得在RL最小时，电路中的电流不超过555定时器的最大允许电流就行了。取R8=10K。R8 R10均采用1/8W金属膜电阻，如RJ45-1/8W；RP1采用WH系列碳膜电位器，如WH148型。电阻与电源电路中一样，电容C8用铝电解电容，耐压值为16V就能满足要求，即可采用CD11-16V型；为使电路的充放电时间常数尽量小，则电容的C8容值要取得小一些，可取为1

15、00F。电容C7一般用0.01F的普通独石电容，如103M/50V型。3.3 声控制电路该电路主要在光线较弱时起作用。这主要是通过光控电路的输出来控制的。在白天，该电路在光控电路的控制作用下，处于关闭状态，对任何声音信号都不响应；在晚上，光控电路将该电路的功能打开，使得该电路能根据外界声音信号作出相应的响应。本设计采用微型麦克风作为声电转换元件，并加入了两级信号放大电路和倍压整流电路来对声音信号进行处理，经处理后的声音信号控制处于单稳工作模式的555定时器来实现声控及延时功能。3.3.1 声控电路原理图图33 声控制电路3.3.2 电路功能分析 MIC接收到足够的声强时，电路产生谐振并输出一个

16、微弱脉冲，从而将声音信号转换为电信信号。MIC输出信号是一个非常微弱的信号，为了后续电路能够对声强信号进行处理，必须加入信号放大电路。图中所示信号放大电路是由电阻R1R4、T1、T2和C1C3构成，电路中采用了双三极管构成的放大电路，这样可以使电路的放大的倍数比单管当打电路的倍数增加b 倍，从而得到适合的信号。R2和R3为放大电路的集电极偏置电阻，C1和C2为放大电路的滤波电容。R1和R4为放大电路的反馈电阻，它们的功能是保证放大电路有一个稳定的静态工作点和稳定的输出电压，C3的作用是减小电路中加入反馈电阻对放大倍数的影响。电路中的延时控制电路一般采用电平信号触发，因此有必要对放大的交流信号进

17、行整流。上图中采用了由C4、D1和D2构成的倍压整流电路，倍压整流电路不但能够完成整流的任务，同时还可以将输出电压增大一倍，这样当MIC接受到了足够大的胜强后，声强信号处理电路通过放大和整流就输出了一个高电平信号V。3.4 延时控制电路该电路受声控电路555定时器输出端的控制。当其输出低电平时，继电器开关保持断开，由于照明灯与继电器串联，所以灯熄灭；当其输出高电平时，继电器开关吸合，照明灯点亮。3.4.1延时控制电路原理图图2-4 延时控制电路原理图3.4.2 电路的功能分析 延时控制电路的核心部分是555集成电路，555集成电路时一种非常有用的，并且应用十分灵活的集成电路。555集成电路的引

18、脚图和功能表如图所示，集成电路共有8个引脚，引脚1为接地端，引脚8为电源端，引脚2为触发电平端，引脚3为输出端，引脚4为清零端，引脚5为控制电平端，引脚6为阀值输入端，引脚7为放电端。从功能表中可以看出：555集成电路通过改变THR和TRIG端的电压值，来影响输出端和放电短的状态；同时它还具有储存信号的功能，因此555集成电路的应用十分广泛。需注意是控制电平端CV01t,当它接入任意电压Vcv01t时，THR和TRIG端的变化分界点就不再是（1/3）Vcc和（2/3）Vcc，而是（1/2）Vcv01t和Vcv01t。 如图所示，延时控制电路包括两部分：第一部分是由三极管构成的触发信号产生电路；

19、第二部分是由555定时器构成的可重复触发的单稳态电路。 首先，声强信号处理电路的输出信号接V接三极管T3的基极。因为MIC接收到了足够大的声强后，V为高电平，则三极管T3饱和，使三极管T3的集电极和发射极之间的Vce约为0.3V,Vce接入555集成电路的TRIG端作为触发电平。555集成电路构成的可重复触发的单稳态电路处于稳态时，Vthr(1/3)Vcc,Q=0,放电管导通。当Vtrig=Vce=0.3V时，电路进入暂稳态，此时Q=1，放电管截止。同时直流电源通过可变电阻R6对电容C5充电，使得Vthr的值渐渐上升，当Vthr的值大于（2/3）Vcc时，电路重新进入稳态，Q=0，放电管导通。

20、电路暂稳态的持续时间，即C5的充电时间取决于可变电阻R6和电容C5的数值，其计算公式为（设可变电阻R6=1M）： t=Tw=1.1R6*C5=（1.1*1000000*47)/1000000=51.2s当MIC持续接收到足够大的声强时，那么V一直为高电平，T3始终饱和导通，Vce持续为0.3V。这样使T4始终导通，电容C5就可以T4进行放电，电路将无法对电容C5进行充电。这样电路就一直处于暂稳态，知道声强信号消失，电路才能重新进入稳态，从而可以满足设计要求。 由于照明灯通过的是大电流，直流电源一般无法提供大电流和大功率，因此照明灯需要交流供电，因此电路中开关需要采用继电器电路。而一般555定时

21、器的输出无法驱动继电器，因此需要加入放大电路。图2-4中三极管T5构成电流放大电路。T5为共集电极电路，当输入为高电平时，三极管到通并饱和，输出电流放大b倍；当输入为低电平时，三极管截止，没有电流通过。继电器接T5的集电极，当电流驱动时，开关吸合，照明灯通电；当没有电流通过时，开关断开，照明灯不通电，同时在继电器两端并联二极管以利保护。3.4.3 NE555的简要介绍555集成电路的引脚图: 1地 GND 2触发 3输出 4复位 5控制电压 6门限(阈值） 7放电 8电源电压Vcc555 集成电路的功能表阈值输入THR触发输入TRIG复位端R输出端Q放电管DIS任意值任意值00导通(2/3)V

22、cc(2/3)Vcc(1/3)Vcc10导通(1/3)Vcc1不变不变第一、NE555的主要特点1. 只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。 2. 它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。 3. 其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 4. 它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。第二、NE555的引脚位配置Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。 Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555

23、使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。 Pin 3 (输出) -当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。 Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。 Pin 5 (控制) -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。 Pin 6 (重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的

24、电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。 Pin 7 (放电) -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。 Pin 8 (V +) -这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。4.简易延时声光控照明灯设计总图图2-5 简易声光控延时照明灯电路原理总图4.1 总电路简要说明 光线较弱或者是无光照射时，光敏电阻RL呈高阻状态，有RLR10+RP1，使得555（1）的触发输入端2脚和阈值输入端6脚均为低电平即均小于1/3VCC，则5

25、55（2）输出高电平，将声控延时电路打开，使得继电器开关电路的开闭由声控延时电路控制；在有光照射时，RL呈低阻状态，有RL+R9 R10+RP1，则555定时器的2脚和6脚均为高电平，即都高于2/3 VCC，此时555定时器输出低电平，将声控延时电路封锁，使得开关电路中的继电器断开，照明灯熄灭。 MIC接收到足够的声强时产生谐振并输出一个微弱脉冲，将声音信号转换为电信信号，T1、T2和C1C3构成，电路中采用了双三极管构成的放大电路，C4、D1和D2构成的倍压整流电路，输出了一个高电平信号V。V作用在T3上时，T3饱和，b-c之间0.3v，使VTRIG(2/3) Vcc.使Q端输出为1，间接使

26、T5导通，线圈产生磁场吸合开关，让其闭合，照明灯亮。此时DIS截止，使C5充电，当其两端电压大于（2/3）Vcc时，VTRIG(1/3)Vcc。使555定时器的输出端为0，及使开关断开（放电的过程）。当VTRIG(1/3)Vcc，VTHR(2/3) Vcc，555定时器的3端保持，照明灯电路不亮，达到延时的功能。调节变阻器R6的大小可以改变照明电路的照明时间。当在次给其一生源时，重复上述过程，则照明灯还会再次点亮。从而达到声光双控延时照明灯电路的目的。4.1.2 总电路元件清单器件名称标号大小型号数量电阻R1300K1R2,R54K2R3,R42K2R810KRJ45-1/8W1R915 K1

27、R1051 K1R6可变电阻1电容C1,C5,C947uFCD11-16V3C2C410uF3C6,C70.01uF103M/50V2C8100uFCD11-16V1C11470uF470u/25V1C10,C120.1 uF104M/50V2二极管D1D3IN41483整流桥堆DBRIDGE11三极管T1T3,T590134T490121光敏电阻RL亮阻10 K暗阻10 MMG451集成电路U3MC78L12CP1U1、U2NE5552变压器T220V-12V-1A1电位器RP1100 KWH1481照明灯DS220V/5W1麦克风MIC1过电流继电器KRELAY-SPST15.参考文献何小

28、艇 电子系统设计 浙江大学出版社姚福安 电子电路设计与实践 山东科学技术出版社王澄非 电路与数字逻辑设计实践 东南大学出版社李银华 电子线路设计指导 北京航空航天大学出版社康华光 电子技术基础 高教出版社6.致谢本课题在研究过程中是在王庆平老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。王庆平严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，王庆平老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。王庆平老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向王庆平老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。经过不断的修改及创新，一个学期下来，终于看到

29、了自己的劳动成果，一种胜利感油然而生。这次课程设计给我的感受是很真、很纯的感受，亲身体会其制作的艰难路程，这不仅加深了我以前因为种种迷惑不知道的电路及模电知识的认识，而且为我将来的人生也奠定了基础，相信通过以后的学习锻炼,理论结合实践，能为为社会作贡献。时光如逝，来大学已经两年了，最近一个多星期的毕业设计也是对我所学专业知识、技术、技能各方面的一个总结。但我懂得在以后的工作中要全面考虑事情，不能急于求成。在此衷心感谢我的指导老师王庆平老师，教会了我在处理问题时的步骤和方式。感谢王庆平老师在设计过程中对我的耐心指导和帮助。这次课程设计是我大学三年中最难忘的一件事，也是给各位老师的一个汇报，在以后的路上，我会更加充满信心向更深处学习，绝对不辜负老师们的期望。15