楼道声光控制照明灯-毕业论文.doc
《楼道声光控制照明灯-毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《楼道声光控制照明灯-毕业论文.doc（22页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
楼道声光控制照明灯楼道声光控制照明灯-毕业论文毕业论文xxxx工程技术师范学院课程设计论文工程技术师范学院课程设计论文22数字电路课程设计论文数字电路课程设计论文楼道声光控制照明灯楼道声光控制照明灯院系：
院系：
信息工程学院信息工程学院专业：
专业：
通信工程通信工程班级：
班级：
通信二班通信二班姓名：
姓名：
学号：
学号：
指导教师：
指导教师：
xxxx工程技术师范学院课程设计论文工程技术师范学院课程设计论文3320122012年年0606月月3030日日第一章第一章绪论绪论.22第二章第二章楼道声光控制灯的电路设计楼道声光控制灯的电路设计.5511、声光控制灯课程设计的目的和要求、声光控制灯课程设计的目的和要求.5522、声光控制灯设计方案论证、声光控制灯设计方案论证.6633、声光控制灯设、声光控制灯设计所需要的器件计所需要的器件.66第三章第三章声光控制灯设计原理声光控制灯设计原理.111111、声光控制灯的电路原理图、声光控制灯的电路原理图.111122、电路工作原理及参数计算、电路工作原理及参数计算.1313第四章第四章硬件制作过程和调试硬件制作过程和调试.161611、电路板的焊接、电路板的焊接.161622、电路的安装与调试、电路的安装与调试.1818第五章第五章总结与展望总结与展望.1919参参考文献考文献:
.2121xxxx工程技术师范学院课程设计论文工程技术师范学院课程设计论文44第一章第一章绪论绪论声光控灯是居家照明的重要组成部分（如楼道、卫生间、小声光控灯是居家照明的重要组成部分（如楼道、卫生间、小巷等），传统的声光控灯是有声光控开关和普通白炽灯组合而成，巷等），传统的声光控灯是有声光控开关和普通白炽灯组合而成，普通白炽灯寿命短，光效低造成了能源的巨大浪费。
在地球资源普通白炽灯寿命短，光效低造成了能源的巨大浪费。
在地球资源日渐衰竭的今日，环保、节能是当今各产业发展的重心，尤其是日渐衰竭的今日，环保、节能是当今各产业发展的重心，尤其是需要消耗大量电力的照明产业，在灯种的研发上，更是趋向环保、需要消耗大量电力的照明产业，在灯种的研发上，更是趋向环保、节能的特性上著眼。
因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色节能的特性上著眼。
因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的光源对居家照明节能具有十分重要的意义。
指数高、环保的光源对居家照明节能具有十分重要的意义。
LEDLED声光控灯是及声光控灯是及LEDLED灯和声光控灯和声光控电路为一体，安装方便，使电路为一体，安装方便，使用寿命长用寿命长。
声光控电路是集声学、光学和延时技术为一体组成的声光控电路是集声学、光学和延时技术为一体组成的自动照明开关，白天或光线较强时，开关电路为自锁状态，自动照明开关，白天或光线较强时，开关电路为自锁状态，LEDLED灯不亮，当光线黑暗时或晚上来临时，开关进入预备工作状态，灯不亮，当光线黑暗时或晚上来临时，开关进入预备工作状态，此时，当来人有脚步声、说话声、拍手声等声源时，开关自动打此时，当来人有脚步声、说话声、拍手声等声源时，开关自动打开，灯亮，延时一段时间后自动熄灭，从而实现了开，灯亮，延时一段时间后自动熄灭，从而实现了“人来灯亮，人来灯亮，xxxx工程技术师范学院课程设计论文工程技术师范学院课程设计论文55人去灯熄人去灯熄”，杜绝了长明灯，使得，杜绝了长明灯，使得LEDLED声光控灯低能耗、长寿命。
声光控灯低能耗、长寿命。
本次设计的楼道声光控制照明灯具有声控，光控以及延时功本次设计的楼道声光控制照明灯具有声控，光控以及延时功能。
能。
控制灵敏的声控电路，可方便及时地打开和关闭声控照明装控制灵敏的声控电路，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。
光控电子开关，置，并有防误触发而具有的自动延时关闭功能。
光控电子开关，它的它的“开开”和和“关关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可控是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度（或人为亮度）的大小所控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度（或人为亮度）的大小所控制的。
该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯，制的。
该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。
起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。
第二章第二章楼道声光控制灯的电路设楼道声光控制灯的电路设计计11、声光控制灯课程设计的目的和要求、声光控制灯课程设计的目的和要求目的：
本次课程设计目的是设计一个声光控楼道照明系统。
目的：
本次课程设计目的是设计一个声光控楼道照明系统。
现在政府部门正在努力清楚居民楼的黑楼道问题，我们这次的设现在政府部门正在努力清楚居民楼的黑楼道问题，我们这次的设计目的就是为了方便人们在光线暗上下楼时的照明需求。
白天楼计目的就是为了方便人们在光线暗上下楼时的照明需求。
白天楼道内光线充足时照明系统不会启动，当夜晚到来或光线不够充足道内光线充足时照明系统不会启动，当夜晚到来或光线不够充足时，有人需要使用给予足够的声响的时候灯会被点亮，而且考虑时，有人需要使用给予足够的声响的时候灯会被点亮，而且考虑到环保节能的效果照明一段时间后系统会自动切断电源熄灭照到环保节能的效果照明一段时间后系统会自动切断电源熄灭照明设备以实现电路的延时功能。
这个设计应为用到一个可重复触明设备以实现电路的延时功能。
这个设计应为用到一个可重复触发的发的7412274122集成块，所以还具备可重复给予声响延长灯亮时间的集成块，所以还具备可重复给予声响延长灯亮时间的功能，在老年人行动缓慢的情功能，在老年人行动缓慢的情况下可以保证用户通过是灯不灭。
况下可以保证用户通过是灯不灭。
要求：
本次课程设计的题目是楼道声光控制灯设计，要求是要求：
本次课程设计的题目是楼道声光控制灯设计，要求是在夜间（黑罩模拟）有声音信号时。
使灯（用在夜间（黑罩模拟）有声音信号时。
使灯（用LEDLED发光管模拟）发光管模拟）点亮：
无声时延迟点亮：
无声时延迟55秒后熄灭，声音间隔小于秒后熄灭，声音间隔小于55秒则秒则LEDLED持续点持续点xxxx工程技术师范学院课程设计论文工程技术师范学院课程设计论文66亮，白天有声无声均不点亮。
亮，白天有声无声均不点亮。
22、声光控制灯设计方案论证、声光控制灯设计方案论证方案论证：
利用声控，光控电路将声音信号，光信号转化为方案论证：
利用声控，光控电路将声音信号，光信号转化为电信号，其中的运放电信号，其中的运放LM358LM358将信号放大，用将信号放大，用555555构成的施密特触构成的施密特触发器对波形整形，使输出为方波，用发器对波形整形，使输出为方波，用7412274122单稳态触发器控制延单稳态触发器控制延时时间，接时时间，接LEDLED发光二极管，从而实现整个电路的设计。
发光二极管，从而实现整个电路的设计。
33、声光控制灯设计所需要的器、声光控制灯设计所需要的器件件这次课程设计主要用了这次课程设计主要用了7412274122、LM358LM358和和NES555NES555三个集成器三个集成器件，发光二极管，光敏电阻，驻极体话筒以及一些基本电路元器件，发光二极管，光敏电阻，驻极体话筒以及一些基本电路元器件。
下面介绍一下主要元件：
件。
下面介绍一下主要元件：
7412274122是可重复单稳态触发器，它的功能表见表是可重复单稳态触发器，它的功能表见表11-44-11，dR是直接清“是直接清“00”端，”端，2121BBAA、和、是触发输入端，其中是触发输入端，其中21AA、是低是低电平信号触发端，电平信号触发端，21BB和是高电平信号触发端，是高电平信号触发端，QQ和是输出端，是输出端，RRintint和和CCintint是外接定时电阻和定时电容的接入端。
是外接定时电阻和定时电容的接入端。
当当dR=0=0时，单稳态触发器清零，时，单稳态触发器清零，QQ=0=0。
功能表中的符号和。
功能表中的符号和表示触发信号的触发边沿，表示触发信号的触发边沿，2121BBAA、和、都可以做触发输入端都可以做触发输入端使用，使用，dR除了做清零端使用外，也可以做触发端使除了做清零端使用外，也可以做触发端使用，见功能表用，见功能表的最后二行。
功能表中的符号的最后二行。
功能表中的符号表示单稳工作状态。
表示单稳工作状态。
7412274122是一个是一个TTLTTL可再触发单稳态多谐振荡器可再触发单稳态多谐振荡器集成电路，它集成电路，它的引脚排布如下：
的引脚排布如下：
表表22-174122174122功功能表能表xxxx工程技术师范学院课程设计论文工程技术师范学院课程设计论文77QdR1A2A1B2BQHLHHHHHHLHHHLHLHLHLLLHLHLHLHHHHHHHHHHHHLHL图图22-174122174122引脚排列图引脚排列图555555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
器件。
555555定时器的电源电压范围宽，可在定时器的电源电压范围宽，可在4.5V16V4.5V16V工作，工作，75557555可在可在318V318V工作，输出驱动电流约为工作，输出驱动电流约为200mA200mA，因而其输出可与，因而其输出可与TTLTTL、CMOSCMOS或者或者模拟电模拟电平兼平兼容。
容。
555555定时器成本低，性能可靠，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。
发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
NENE555555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路于小规模是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。
集成电路，在很多电子产品中都有应用。
NE555NE555的作用是用内部的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。
的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。
NE555NE555内部结构、引脚排列及功能表内部结构、引脚排列及功能表如下列图所示：
如下列图所示：
图图22-2NE5552NE555内部结构及引脚排列内部结构及引脚排列表表22-2NE5552NE555功能表功能表xxxx工程技术师范学院课程设计论文工程技术师范学院课程设计论文88RUUTHTHTRU0uTT的状态的状态0000导通导通11CCV32CCV3100导通导通11CCV32CCV31保持保持不变不变11CCV32CCV3111截止截止LM358LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，双运算放大器，适合于适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组模组,音频音频放大器、工业控制、放大器、工业控制、DCDC增益部件和其他所有可用单电源供的使用增益部件和其他所有可用单电源供的使用运算放大器的场合。
运算放大器的场合。
LM358LM358是是22输入输入-二运算放大器集成电路，其内部电路及管脚排二运算放大器集成电路，其内部电路及管脚排布如下：
布如下：
图图22-3LM3583LM358内部结构及引脚排列内部结构及引脚排列用到一些基本电路元件，如下表：
用到一些基本电路元件，如下表：
表表22-33其他电路元件其他电路元件元件名称元件名称类别及数量类别及数量光敏电阻光敏电阻阻值与光强成反比（阻值与光强成反比（11个）个）xxxx工程技术师范学院课程设计论文工程技术师范学院课程设计论文99驻极体话筒驻极体话筒声音信号输入（声音信号输入（11个）个）发光发光LLEDED发光二极管（发光二极管（11个）个）电容电容10uf10uf（22个）个）47uf47uf（11个）个）电阻电阻4.7k4.7k（44个）个）150k150k（22个）个）330330（11个）个）10k10k（11个）个）1k1k（22个）个）发光二极管简称为发光二极管简称为LEDLED。
由镓（。
由镓（GaGa）与砷（）与砷（ASAS）、磷（）、磷（PP）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，的化合物制成的二极管，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。
磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管者组成文字或数字显示。
磷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。
发绿光，碳化硅二极管发黄光。
它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能，发光二极发光二极管与普通二极管一样是由一个管与普通二极管一样是由一个PNPN结结组成，也具有单向导电性。
组成，也具有单向导电性。
当给发光二极管加上正向电压后，从当给发光二极管加上正向电压后，从PP区注入到区注入到NN区的空穴和由区的空穴和由NN区注入到区注入到PP区的电子，在区的电子，在PNPN结附近数微米结附近数微米内内分别与分别与NN区的电子区的电子和和PP区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。
不同的半导体材料中区的空穴复合，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。
用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
图图22-44发光二极管发光二极管驻极体话筒：
驻极体话筒：
驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒筒及声控及声控等电路中。
属于最常用的电容话筒。
由等电路中。
属于最常用的电容话筒。
由于输入和输出阻抗很高，于输入和输出阻抗很高，xxxx工程技术师范学院课程设计论文工程技术师范学院课程设计论文1010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此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。
驻极体话筒如。
驻极体话筒如图：
图：
图图22-55驻极体话筒驻极体话筒光敏电阻器（光敏电阻器（photovaristorphotovaristor）又叫光感电阻，是利用半导）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器。
入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。
光敏电阻器一入射光强，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（将光的变化转换为电的般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）变化）。
通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。
当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子能。
当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子空穴对，参与导电，使电路中电流增强。
空穴对，参与导电，使电路中电流增强。
光敏电阻如下图：
光敏电阻如下图：
图图22-66光敏电阻光敏电阻xxxx工程技术师范学院课程设计论文工程技术师范学院课程设计论文1111第三章第三章声光控制灯设计原理声光控制灯设计原理11、声光控制灯的电路原理图、声光控制灯的电路原理图用用LM358LM358接成的声控放大电路原理图：
接成的声控放大电路原理图：
图图33-11声控放大电路声控放大电路用用LMLM358358接成电压跟随器，光控电路原理图：
接成电压跟随器，光控电路原理图：
图图33-22光控电路光控电路将将NE555NE555的的66脚和脚和22脚相连作为信号输入端即可构成施密脚相连作为信号输入端即可构成施密特触发器。
特触发器。
施密特触发器施密特触发器可可对输入波形进行变换和整形对输入波形进行变换和整形，最重要最重要的特点是能够把变化缓慢的输入信号整形成边沿陡峭的矩形脉的特点是能够把变化缓慢的输入信号整形成边沿陡峭的矩形脉冲，它的电压传输特性是一条具有滞回特性的曲线冲，它的电压传输特性是一条具有滞回特性的曲线，即触发器输，即触发器输xxxx工程技术师范学院课程设计论文工程技术师范学院课程设计论文1212出由低电平变为高电平和由高电平变为低电平所对应的阈值电出由低电平变为高电平和由高电平变为低电平所对应的阈值电压是不同的。
压是不同的。
其内部电路和波形如下图所示：
其内部电路和波形如下图所示：
1265VCCRDO5553Ov7vvI2I1vIC8412IvCCVVCC2RttvIOv123CCVCC1V3（a）电路图（b）波形图v图图33-35553555构成的施密特触发器构成的施密特触发器用用7412274122为可重复单稳态触发器，根据其输出脉冲宽度为可重复单稳态触发器，根据其输出脉冲宽度2lnextextwCRt=实现延时实现延时5s5s。
图图33-474LS122474LS122构成的单稳态触发器构成的单稳态触发器总的电路的设计是将声控放大电路、光控电路、总的电路的设计是将声控放大电路、光控电路、555555构成的施构成的施密特触发器和密特触发器和7412274122构成的单稳态触发器组合起来，这样即可以构成的单稳态触发器组合起来，这样即可以实现声控、光控、波形整形和延时的功能。
实现声控、光控、波形整形和延时的功能。
整体电路原理图如下图所示：
整体电路原理图如下图所示：
图图33-55声光控制灯电路原理图声光控制灯电路原理图为方便在为方便在PCBPCB板上布线，可用板上布线，可用ProtelDXPProtelDXP软件对电路原理软件对电路原理xxxx工程技术师范学院课程设计论文工程技术师范学院课程设计论文1313图进行封装，如下图：
图进行封装，如下图：
8910111213147654321567843211234567812345678121221122112121212121212121212图图33-6PCB6PCB封装图封装图22、电路工作原理及参数计算、电路工作原理及参数计算应用应用LM358LM358集成电路的集成电路的55脚和脚和66脚作为输入，脚作为输入，77脚作为输出脚作为输出接成声控放大电路，接成声控放大电路，22脚和脚和33脚作为输入，脚作为输入，11脚作为输出接成光脚作为输出接成光控电路。
将控电路。
将NE555NE555电路电路22引脚和引脚和66引脚连在一起使其具有施密特引脚连在一起使其具有施密特触发器功能，后一并与接成放大电路的触发器功能，后一并与接成放大电路的LM358LM358集成块集成块77引脚相连，引脚相连，NE555NE555电路控制端电路控制端44引脚与接成放大器电路的引脚与接成放大器电路的LM358LM358集成块集成块11引引脚相连。
分别将脚相连。
分别将7412274122可重复触发可重复触发单稳态触发器的单稳态触发器的11、22引脚，引脚，33、44引脚相连，将引脚相连，将11、22引脚与引脚与NE555NE555电路输出端相连，电路输出端相连，33、44引脚引脚与电源高电平相连，与电源高电平相连，66脚接发光二极管和电阻。
脚接发光二极管和电阻。
电路的延时功能体现在单稳态触发器的波形整理功能及连电路的延时功能体现在单稳态触发器的波形整理功能及连接在其接在其1111和和1313引脚的电容与电阻的适当组合上，本次课程设计引脚的电容与电阻的适当组合上，本次课程设计使用的是低功耗实验电路所以选择使用的是低功耗实验电路所以选择150K150K欧及欧及47uF47uF电容串联方电容串联方式，经计算其延时时间约为式，经计算其延时时间约为55秒。
秒。
当光线充足时，光敏电阻阻值很小，当光线充足时，光敏电阻阻值很小，LM358LM358的的33脚分压小，脚分压小，电压比较器输出电压比较器输出11脚为低电平。
脚为低电平。
NE555NE555电路电路44引脚为低电平有效，引脚为低电平有效，此时不管此时不管22脚和脚和66脚输入脚输入为高或低，为高或低，OUTOUT输出端直接复位为输出端直接复位为00。
7412274122的的11脚和脚和22脚也为低，其脚也为低，其QQ端输出也为低，端输出也为低，QQ端为高电平，端为高电平，xxxx工程技术师范学院课程设计论文工程技术师范学院课程设计论文1414发光二极管负端为高，灯不会亮。
发光二极管负端为高，灯不会亮。
当光线不充足时，光敏电阻阻值很大，当光线不充足时，光敏电阻阻值很大，LM358LM358的的33脚分压大，脚分压大，故电压比较器反相输入，输出为高电平，故电压比较器反相输入，输出为高电平，NE555NE555的直接复位端的直接复位端44脚无效。
这时若有声音信号通过驻极体话筒输入，通过电容滤波脚无效。
这时若有声音信号通过驻极体话筒输入，通过电容滤波后输入后输入LM358LM358声控放大电路，经放大后输入声控放大电路，经放大后输入NE555NE555的的22脚和脚和66脚，脚，正弦波形被施密特变换为反相矩形波。
正弦波形被施密特变换为反相矩形波。
NE555NE555的的22脚和脚和66脚输入脚输入大于大于ccV21的电压，的电压，33脚输出脚输出OUTOUT由低变为高由低变为高，7412274122的的11脚和脚和22脚接收到一个上升沿脉冲，输入到脚接收到一个上升沿脉冲，输入到7412274122单稳态触发器后再次经单稳态触发器后再次经波形变换，波形变换，QQ端产生一个上升沿脉冲。
由于端产生一个上升沿脉冲。
由于LEDLED接入接入7412274122的的QQ引脚，故其在引脚，故其在QQ引脚是一个下降沿脉冲，此时发光二极管负端引脚是一个下降沿脉冲，此时发光二极管负端为低，灯会亮，亮时延迟时间为脉冲宽度为低，灯会亮，亮时延迟时间为脉冲宽度stw5=。
声音信号消失，。
声音信号消失，QQ端上升沿维持端上升沿维持5s5s后灯会自动熄灭。
后灯会自动熄灭。
7412274122为可重复触发单稳态触发器，其主要特点就是可重复为可重复触发单稳态触发器，其主要特点就是可重复触发性，它能使计时装置重新计时，以达到延长灯亮时间的目的。
触发性，它能使计时装置重新计时，以达到延长灯亮时间的目的。
只要是在无光有声的情况下给声音信号，灯就会亮。
只要是在无光有声的情况下给声音信号，灯就会亮。
升级会员 