樓道聲控燈課程設計

1、<p>　　第一章 緒 論</p><p>　　隨著電子技術的發(fā)展，尤其是數字技術的發(fā)展，用數字電路技術實現燈的自動發(fā)亮、節(jié)能節(jié)電、延長燈的壽命變得越來越重要，而且貼近我們的生活。聲光控樓道燈已成為人們日常生活中必不可少的必需品，它電路新穎、安全節(jié)電、結構簡單、安裝方便。它不需要開關，在白天時不亮，晚上聞聲自亮，行人走后幾十秒后自動關閉，既方便，又省電。廣泛的應用于走廊、樓道招待所等公共場所

2、，給人們的生活帶來極大的方便。因此得到了廣泛的應用。</p><p>　　聲光控樓道燈是一種智能燈具，既滿足夜晚樓道照明的需要，又能最大限度地節(jié)約電能。用聲光控延時開關代替住宅小區(qū)的樓道上的開關，只有在天黑以后，當有人走過樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時，樓道燈會自動點亮，提供照明，當人們進入家門或走出公寓，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮，從而實現了“人來燈亮，人去燈熄”，杜絕了

3、長明燈，使得LED聲光控燈低能耗、長壽命?？梢赃_到節(jié)能的目的。聲光控延時開關不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學樓等公共場所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點，適合于各種樓房走廊的照明設備。</p><p>　　采用高亮的白色LED發(fā)光管，其優(yōu)點是：⑴、白天自動熄滅.天黑后燈就處于等待狀態(tài),一有響動,燈就亮，延時約1~2分鐘,燈自動熄滅。⑵、耗電很小。以50支5mm的LED燈測試

4、，耗電約3W，不到40W白熾燈的十分之一.而亮度是很接近的.⑶、壽命極長。以LED燈每天點亮12小時算，可使用20年。⑷、以相同7層樓的不同單元做對比測試得出數據：采用40W白熾燈聲光控開關的每月電費是5元，一層樓約0.71元；而采用LED燈的每月約0.8元、一層樓不到0.11元.一年僅節(jié)省的電費就有50多元，還節(jié)省了大量維修費用。⑸、LED燈工作在小電流低電壓的狀態(tài),所以對控制器的器件要求就要低些,與白熾燈泡控制器相比較其工作壽命就要

5、長得多。⑹、我們建議國家建設部制定新的建筑標準,凡樓道供電均采用24V直流供電,因為使用安全電壓,就是有人不小心接觸也沒事.其次是LED燈直接就可以使用,不用做任何的轉換,成本最低效率最高. 節(jié)能熒光燈和白熾燈比，勝券在握已無懸念，但樓道照明卻限制了熒光燈的使用，因為樓道照明是非持續(xù)性的，有人經過才需要光亮，而不斷的開關通斷會影響熒光燈的使用壽命，所以聲光控白熾燈在樓道照明領</p><p>　　聲控

6、白熾燈價格較低，但其控制電路故障率高，尤其在背景噪聲大的使用環(huán)境，頻繁開關通斷會燒壞元器件，故其使用壽命一般都不長。 聲光控樓道燈的組成性能，適用范圍及工作原理，并介紹出了電路原理及元件參數選擇。 </p><p>　　第二章 樓道聲光控制照明燈設計</p><p><b>　　2.1設計要求</b></p><p>　　設計聲光

7、控制照明燈。該電路要求如下：</p><p>　　在黑罩模擬，要該電路實現在夜間有聲音信號時，照明燈（用LED發(fā)光二極管模擬）點亮，無聲時延遲5秒后熄；如果聲音間隔小于5秒，則LED持續(xù)點亮。在白天下常情況下，有聲無聲時LED均不亮。</p><p><b>　　2.2電路原理</b></p><p>　　話筒（Mic）將聲音信號轉換成電信號，

8、轉化為電信號后再由某一部件來接收，再用一個放大器來將這個信號放大，放大后再將其電信號送至一個觸發(fā)器，來控制LED燈的亮度。 在此當中我們還要考慮一下讓電路判斷一下白天或黑天，也就是用一個光敏電阻來控制話筒的開關，這里要強調一下，也就是在光敏電阻被光擋住的時候，話筒有一個信號都可以驅使LED燈亮；當光敏電阻沒有處于黑罩狀態(tài)下時，無論多大的話筒信號都不會驅動LED燈亮。跟據以上的要求，選用LM358雙路放大電路來完成話筒和光敏電阻的信號放大

9、，并選用相對應的電阻來放大信號；NE555時基電路，用于模擬黑罩狀態(tài)；74LS122來控制LED燈的亮滅。電路圖如下：</p><p>　　圖1-1 聲光控制電路圖</p><p><b>　　2.3工作過程</b></p><p>　　聲控電路由電源部分、諧振放大部分、比較器和觸發(fā)器組成。電源部分用于提供所需直流電壓，諧振放大部分用于將聲音

10、信號轉換成電信號并進行放大，放大倍數為100倍。該部分包括振蕩電路，用于排除干擾信號對該燈狀態(tài)的影響，觸發(fā)器用于實現狀態(tài)保持與轉換。比較器用于給觸發(fā)器一個脈沖，當無光時，比較器輸出高電平；觸發(fā)器翻轉，給出脈沖，實現聲控功能。當有光時，輸出低電平，觸發(fā)器保持。</p><p>　　當有光時，光敏電阻的阻值小于4.7K，則比較器5腳電壓小于6腳電壓，此時輸出低電平使得NE555觸發(fā)器復位，連接駐極體話筒的諧振放大器不

11、能工作，則觸發(fā)器就不能給振蕩器一個脈沖，74LS122不能工作，LED燈不亮。</p><p>　　當無光時，光敏電阻的阻值可近似看成無限大，就有比較器的5腳電壓大于6腳電壓，此時輸出高電平，觸發(fā)器無法實現復位功能，放大器開始工作。當給出一個聲音信號時，LM358的3腳接收近0.04V的電壓,經諧振放大器將其放大100倍后輸出。使得NE555觸發(fā)器輸出由高到低的脈沖，74LS1226腳輸出一個低電平使led燈發(fā)光

12、。燈亮時間的長短由單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的11腳和13腳所接的電阻電容的乘積的大小來控制。</p><p>　　2.4元件介紹及參數計算</p><p>　　2.4.1雙運算放大器LM358</p><p>　　下圖為LM358集成塊示意圖 </p><p>　　下圖為LM358的內部接線圖。LM358包含兩個放大器。4角

13、和8角為公共的接地端和接電端。分別負責聲信號放大和光敏電阻的電路放大。</p><p>　　圖1-2 LM358引腳圖</p><p>　　LM358內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組,音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件

14、和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。內部示意圖如下：</p><p>　　圖1-3 LM358內部結構</p><p>　　本次電路共有兩次涉及放大器的使用，分別是用來放大電信號（源為電聲音信號）和光敏部分需要進行放大。在此次放大當中，必定要涉及一些電阻之間的匹配。具體的配額辦法如下圖：</p><p>　　圖1-4 電Mic端放大部分</p&

15、gt;<p>　　配額電阻的具體計算如下：</p><p>　　放大倍數計算 </p><p>　　燈亮時間計算 </p><p>　　2.4.2時基電路NE555</p><p>　　時基電路NE555 定時器是一種應用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構成單穩(wěn)

16、、多諧和施密特觸發(fā)器。因而廣泛用于信號的產生、變換、控制與檢測。NE555引腳圖如下：</p><p>　　圖1-6 NE555引腳圖</p><p>　　下圖為NE555的內部接線圖：</p><p>　　圖1-7 NE555集成電路內部電路圖</p><p>　　目前生產的定時器有雙極型和CMOS 兩種類型，其型號分別有NE555和C

17、7555 等多種。它們的結構及工作原理基本相同。通常，雙極型定時器具有較大的驅動能力，而CMOS 定時器具有低功耗、輸入阻抗高等優(yōu)點。555定時器工作的電源電壓很寬，并可承受較大的負載電流。</p><p>　　2.4.3可觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器74LS122N</p><p>　　左圖為可觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器74LS122，在圖中標明了個個引角的作用及部采用的觸發(fā)器的類形。能看出，74LS

18、122是采用的Q觸發(fā)器。</p><p>　　圖 1-8 74LS122N的引腳圖</p><p>　　這里再介紹一下可觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器74LS122的真值表。</p><p><b>　　表1-1</b></p><p><b>　　2.4.4駐聲筒</b></p><p&

19、gt;　　我們這紹 8122天或黑天，也就是用一個光敏電阻來控制話筒的開關。麥克風是通過振膜感應聲波造成的空氣壓力變化，帶動置于磁場中的線圈切割磁力線產生與聲壓強度變化相應的微弱電流信號。通常動圈麥克風噪音低，無需饋送電源，使用簡便，性能穩(wěn)定可靠。</p><p>　　2.4.5發(fā)光二極管LED </p><p>　　LED發(fā)光二級管是常用的指示部件，達里模擬照明燈的作用。該部件

20、在此不作重點分析。</p><p><b>　　2.5元件清單</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源 1臺 </p><p>　　數字萬用表 1只 </p><p>　　光敏電阻

21、 1個 </p><p>　　駐極體話筒 1個 </p><p>　　集成運放LM358 1片 </p><p>　　集成運放NE555

22、 1片 </p><p>　　單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器SN74LS122 1片 </p><p>　　發(fā)光LED 1個 </p><p>　　電容 470μF

23、 1個 </p><p>　　10μF 2個 </p><p>　　電阻 4.7k 4個</p><p>　　10k

24、 2個</p><p>　　330Ω 2個</p><p>　　150k 2個</p><p>　　第三章 安裝與調試</p><p><b>　　3.1安裝電路：</b></p><

25、p>　　(1)首先要對整個電路元件的擺放要進行部局，要盡量使元器件之間有足夠的空間來部線。</p><p>　　(2)其次要檢查各元件是否能正常工作。</p><p>　　(3)最后要在真正連接的之前檢查電線是否導通，以確保在最后的檢查工作減少耽誤的時間。</p><p>　　(4)最后開始連接線路線。</p><p>　　(5)連完線

26、之后要檢查電路連接是否正確。</p><p>　　(6)接電調試。在接電時要注意連接的電壓不要太高，以造成元器件的損壞及燒毀。</p><p>　　3.2調試電路 電路板焊接完畢后，用數字萬用表測量電源與地線是否被誤接在一起，如果沒有就可接電源（5V）測試電路功能。起初我們的板子在有光的時候亮，無光的時候不亮，然后我們用數字萬用表測量LM358的7腳與地電壓，測出其值大于1/2VCC

27、，與理論部符，發(fā)現LM358的7腳未與NE555的2腳和6腳連接上。連好以后就實現了電路功能。</p><p>　　第四章 收獲和體會</p><p>　　每學期一次的課設開始了，本學期我們要開數字電路設計，題目是樓道聲控燈的設計。設計要求（白天有光，就算有聲燈也不會亮，夜晚無光燈亮但是在有聲的情況下）讓我們自己回去先看看書自己設計出一套方案。主要用到；LM358 ，NE555,S

28、N74LS122N還有駐聲筒。</p><p>　　我們回去翻看書籍，看有關LM358 ，NE555,SN74LS122N這些器件的功能及其內部結構，根據其功能設計出一個能實現功能的電路，起初幾個人很沒有思路，而且設計的很不對路，但是一次次失敗，就注定了我們會邁向成功，當我們第三次課設時老師給出了準確的電路圖，和我們設計的思路是一樣的，我們每個人都喜出望外，而且對下一步的實踐充滿了興趣。等老師發(fā)完要用的工具后，我

29、們開始在電路板上布局，我們每個人都動手去畫電路布局圖，想要達到既美觀又能工作的效果，最后我們將方案在DXP中逐一畫出，然后生成PCB板并布線，生成3D效果圖，來驗證哪個布局好，最后決定了我設計的方案。讓后我們飯也不吃，開始動手焊接板子。過程是從剛開始的笨手笨腳到后來的熟練，突然間體會到結果并不是那么重要，重要的是過年過程中我們所收獲的，我們收獲了團隊合作精神，和動手實踐的能力。我做課程設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識

30、太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內容有限，所以在這次課程設計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識并且對器件也有了全方位的理解，</p><p>　　經過兩個星期的課設，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。</p><p>　　

31、生活就是這樣，汗水預示著結果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。通過課設，我才真正領略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識到老一輩電子設計為我們的社會付出。我想說，設計確實有些辛苦，但苦中也有樂，在如今單一的理論學習中，很少有機會能有實踐的機會，但我們可以，而且設計也是一個團隊的任務，一起的工作可以讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，大學里一年的相處還趕不上這十來天的合作，我感覺我和同學們之間的距

32、離更加近了；我想說，確實很累，但當我們看到自己所做的成果時，心中也不免產生興奮； 正所謂“三百六十行，行行出狀元”。我們同樣可以為社會作出我們應該做的一切，這有什么不好？我們不斷的反問自己。也許有人不喜歡這類的工作，也許有人認為設計的工作有些枯燥，但我們認為無論干什么，只要人生活的有意義就可。社會需要我們，我們也可以為社會而工作。既然如此，那還有什么必要失落呢？于是我們決定沿著自己的路，執(zhí)著的走下去。</p><p&

33、gt;　　同時我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結協作的精神。某個人的離群都可能導致整項工作的失敗。實習中只有一個人知道原理是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導致整個工作失敗。團結協作是我們實習成功的一項非常重要的保證。而這次實習也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。</p><p>　　對我們而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折

34、是一份財富，經歷是一份擁有。這次實習必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！</p><p>　　通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現了自己

35、的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。</p><p>　　這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多專業(yè)知識問題，最后在老師的辛勤指導下，終于游逆而解。同時，在老師的身上我們學也到很多實用的知識，在次我們表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝！</p><p>　　此次課程設計，學到了很多課內學不到的東西，比如獨立思考解決問題，

36、出現差錯的隨機應變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應該更輕松，自己也都能扛的起并高質量的完成項目。</p><p>　　在此，感謝于老師的細心指導，也同樣謝謝其他各組同學的無私幫助。</p><p>　　第五章 參考文獻</p><p>　　[1] 《電氣控制與PLC實訓教程》 阮友德</p><p>　　人民

37、郵電出版社 2006年</p><p>　　[2] 《用PLD 設計定時搶答器》 鮑祖尚</p><p>　　[3] 《數字電路設計與應用實踐教程》 王振紅 </p><p>　　機械工業(yè)出版社 2003年</p><p>　　[4] 《PLC基礎及