湖州师范学院

课程设计总结报告

课程名称    电子技术课程设计 

设计题目      声光控路灯      

专    业      电子信息工程      

班    级        20120823        

姓    名        张友迅          

学    号       2012082317       

指导教师     李英辉   周红霞    

报告成绩                        

信息与工程学院

二〇##年六月三日

《电工电子实习》任务书

一.课程设计题目

1．声光控路灯

二.设计目的

    1. 加强对模拟电子技术、数字电子技术理论的掌握和应用。

  2. 培养独立分析、独立设计和解决实际问题的能力。

  3. 学习查阅相关手册和资料。

  4. 加强电子实物制作的动手能力。

  5. 掌握信号放大的工作原理、设计及制作。

三.设计要求

1．白天控制开关不通，在有光时，即使有声音也不能亮。在晚上或光线不足时，只要有人经过发出声音，灯泡就会点亮。

2．要求灵敏度高，感应距离为3米。

3．延时30S后开关能自动断开，灯灭。延时时间剩下2S时，有声音提示灯    即将灭。

四.设计意义

    通过声光控路灯延时开关的设计与制作，收集用于完成声光控路灯延时开关设计与制作所需的相关资料。完成PCB板的设计与制作。按照要求制作开关实物，并完成本课题的设计论文。设计安装后，白天当有人在走道行走或说话时，灯泡不会点亮，而当晚上或光线较暗，只要有声响，则灯泡自动点亮，经设定的时间后熄灭。通过完成本课题，能锻炼自己对所学理论知识和技能的综合运用能力和实际动手能力；提高自己对文献资料的搜索和信息处理能力；具备一定的分析问题和解决问题的能力；培养自己对社会普通科学知识的了解，为毕业后走上工作岗位尽快胜任工作打下一个良好的基础。

课程设计是使学生融会贯通本课程所学专业理论知识，完成一个较完整的设计计算和安装调试过程，以加深学生对所学理论的理解与应用，认识和熟悉元器件和电子测量仪器的性能指标，了解解决实际问题的一般过程，培养学生综合运用基础理论知识和专业知识去解决实际工程设计问题的能力。

五.设计基本部分

设计一个声光控路灯延时开关，该电路能由声光两种信号控制灯的亮与灭，起到节约用电的作用。它主要由9部分组成：电源电路、检音（话筒）、感光电路、信号放大电路、控制门、延时、开关等。能够通过调节电阻和电容的大小来改变灯亮的时间长短

六.设计提高部分

1．有效提高电路的稳定性，并且考虑到电路设计的成本。

2．使电路连接更加简单，增加电路节能的效率，是公共照明的理想选择。

3．加强电路模块化，声控与光控之间没有干扰。  

七.设计大致思路

1.对咪头的声音信号使用同向放大，运放使用NE5532。

2．使用一个100k的电位器对光敏电路进行分压。

3．使用NE555芯片，构成单稳态触发器，对路灯进行延时。

利用咪头采集声音信号，再把声音信号转化成电信号，再加三极管以及电阻，控制光控模块输出0与1的变换。利用光敏电阻的阻值随光照强度的改变而改变的特性，控制光控模块输出0与1的变化。利用555构成单稳态触发器延时，555的3引脚输出控制三极管，使三极管工作在放大区还是截止区来控制发光二极管的亮灭。CD4011是4个2输入的与非门，用来控制电路所需要的逻辑关系。电源直接供给5V，给电路中各器件供电。

八.设计具体思路

 (1) 电路设计方案论证及电路设计框图

        用咪头采集声音信号，再进行同向放大，放大后信号给CD4011一        号输入脚；用光敏电阻与电位器分压产生另一路“光”信号，给CD4011      二号输入脚。CD4011输出脚的信号，触发555构成的单稳态触发器进           入暂稳态，对路灯亮的时间进行延时。

 

(2) 电路工作原理阐述及电路原理图

下图为用Altium  Designer 绘制的电路原理图

 

(3) 电路设计、参数计算及元器件选择。

          NE5532是高性能低噪声双运算放大器（双运放）集成电路。与很           多标准运放相似，但它具有更好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高     的小信号带宽，电源电压范围大等特点。因此很适合应用在高品质和专业音       响设备、仪器、控制电路及电话通道放大器。用作音频放大时音色温暖，保     真度高，在上世纪九十年代初的音响界被发烧友们誉为“运放之皇”，至今   仍是很多音响发烧友手中必备的运放之一。用同向放大在声音信号进行放    大，大概放大11倍，就可以将声音信       号的最大电平达到CD4011高电平    的门槛电压。

      CD4011本来是四-二与非门，属于数字电路。当将它一组的两个输            入端相连时，这一组就变成了一个非门。其特点是：输入高电平时，输出

低电平，输入低电平时，输出高电平。这款芯片的输入低电平的最高电压为

1.5V，输入高电平的最小值为3.5V，一般来讲，输出脚需要接外部上拉电

阻，用来稳定芯片的输出。

          NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的

接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省

电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的

IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波。

(4)电路调试、检测、接线图

焊接：

                在万用板上将所用元器件合理布局，按照自己的电路图仔细焊接，尽       量避免虚焊。焊点必须焊牢，有一定的机械强度，焊点大小应均匀。

    检测：

   按照电路图，看看自己有没有漏掉的连线，看导线与元器件引脚有没有    紧密贴合。看元器件有无断线、互碰、烧焦、脱焊等现象；闻有无焦味；摸   器件是否过热等。用普通万用表的欧姆档检查各点的阻值，粗查是否有短路、   短路或元器件错焊等情况。用万用表测量晶体管的管脚电压和集成块各脚的  电压或波形，据其电压值判断故障。测量晶体管的管脚电压和集成块各脚的 电压或波形，据此电压值判断故

调试：

  给板子5V的电源，用手遮住光线，对着咪头发出声音，看灯是否会亮  11S 左右再熄灭。若无法产生效果，调节滑动变阻器到适当的值，再测试功   能。强光下，对着咪头发出声音，看发光二极管是否发光，不发光则功   能  实现。最终测试成功，滑动变阻器的阻值在60K左右，此时光线一定暗    的  时候，光控模块就可输出1。

九.具体模块

                                                        声音控制模块

 

当咪头采集到声音时，咪头会将声音信号转化为电信号，再经过电容C4将一定幅度的信号电压进行同向放大，放大大概11倍之后，声控模块输出高电平1。输出的电阻是用来给C2电容放电的，不然在采集一次声音后，声音信号会一直高电平。

                                                       

                                                        光线控制模块

       

当光照较强时，光敏电阻阻值较小，分压较小，则光控模块输出低电平0；当光线较暗的时候，光敏电阻阻值较大，分压较大，则光控模块输出高电平1。

                       延时亮灯模块

      

当555的2引脚输入的一个高电平1的时候，3引脚输出低电平0；当2 引脚输入一个低电平0的时候，3引脚输出一个高电平1；当2引脚来一个下降沿的时候，3引脚会输出一个持续一段时间的高电平，可利用555的这个特性达到延时的效果。当555的3引脚输出1时LED灯亮，当555的3引脚输出0时LED灯不亮。

十.心得体会

     常言道“眼睛是心灵的窗户。”我认为灯则是指引心灵的方向标。在生活中，我们无时不在使用着灯，诸如台灯、路灯、日光灯、探照灯、彩灯等等，但不管是什么样式的灯，它们的作用都是一致的——照明。因此，设计一个既实用又方便的照明灯则是我们人类共同的愿望。而生活中我们用得最为平常的灯则是楼道里的照明灯，住过居民楼的人都应该知道，楼道很窄，晚上行走很不方便，如果让楼道里的照明灯一直亮着，则难免会浪费国家资源，因此，设计一种既不浪费国家电力又很方便实用的照明灯系统是很又实用价值意义的一件事。  在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁的开关或人为因素墙壁开关的损坏率很高，增加了维修量、浪费了资金。同时，为了加强我们对模拟电子、数字电子技术的理解和巩固，我的课程设计课题是声光控制节能灯。本文主要阐述了多种声光声控制路灯控制器的组成、性能、适用范围及工作原理，给出电路原理图及原件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。白天光照好，不管过路者发出多大的声音，都不会使灯泡发亮。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，过数十秒后又会自动熄灭，节能节电。构思方案的时候，光控模块最好确定，光敏电阻串一个100K的滑动变阻器，在调试时调节滑动变阻器的阻值，调到理想的阻值就好了。确定声控模块时比较难，通过咪头把声音信号转化成电信号，再组成一个电路模块，在咪头采集到声音信号与没有声音信号间产生高低电平1与0之间的转换，因此利用Mutisim仿真不断改善自己的方案，最终找到切实可行的方案。最后是确定延时模块，根据数电知识，可以知道555可构成单稳态触发器，利用单稳态触发器可达到延时效果，各个模块确定好了之后是将他们集合在一起，构成自己所需要的电路，通过查找资料我们知道CD4011是4个2输入的与非门，可利用该芯片组合电路的逻辑关系，方案就这样被确定下来。焊接的时候没有碰到较大的问题，根据自己构思好的电路，仔细焊接，尽量避免虚焊，而且焊台的温度也不可调的太高，以免烧坏元器件，给电路排错造成不必要的麻烦。最后在李老师与周老师的细心带领下，我在这次课程设计中学到了很多很多的知识，不仅仅在专业知识方面，还促进了师生之间的感情。

十一.PCB制板

 

附件1： 所需材料表元器件清单

附件2：     《电工电子学实习》成绩评定表

第二篇：声光控设计报告

广州大学

教师评语：

物理与电子工程学院 光信息科学与技术专业 课程设计报告 设计题目：声光控照明电路控制模块 学生姓名：杨思寅 学 号：0911030053 指导老师： 设计时间：20xx年10月31日至20xx年11月12日

摘要：

声光控电路在许多方面的应用为节能环保，绿色友好社会做出巨大贡献。无光线时，相当于夜晚，继电器吸合，照明电路通电。有声音时，继电开关吸合，照明电路通电。

设计原理

声光控电路在许多方面的应用为节能环保，绿色友好社会做出巨大贡献。本设计采用单IC，声控光控电驴独立设计。采用LM324作为单IC，光敏二极管作为光控元件，声控mic头作为声控元件。独立电路设计是方面应对不同的环境要求，做到随意切换以声控优先还是光控优先控制的目的。

光控电路设计原理

无光线时，相当于夜晚，反接的光敏二极管导通，IC放大信号，三极管导通放大电流驱动继电器，开关闭合。有光线时，光控敏二极管截止，开关断开。电位器RW通过调节信号电流大小从而达到调节光控灵敏度的目的。

声控电路设计原理

无声音时，mic头阻值最大，继电器不工作，开关断开。有声音时，mic头阻值减小，通过前级IC构成的滞回比较器后，再经后级放大电路驱动继电器工作，开关闭合从而控制光路。当声音消去后，因滞回比较器的作用，电路会持续工作一段时间，开关也会闭合一段时间。

元件选择：

LM324芯片

LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。

LM324的特点

1.短路保护输出

2.真差动输入级

3.可单电源工作：3V-32V

4.低偏置电流：最大100nA

5.每封装含四个运算放大器。

6.具有内部补偿的功能。

7.共模范围扩展到负电源

8.行业标准的引脚排列

9.输入端具有静电保护功能

这个是最常用的运算放大器1，2，3脚是一组5，6,7脚是一组，8，9，10脚是一组，12，13,14脚是一组，剩下的两个脚是电源，1，7,8,14是各组放大器的输出脚，其它的就是输入脚。至于使用地方，那就是你需要比较器和运算放大器的所有地方你都可以用，只是当你所需要用到运算放大器的地方对运算放大器的性能要求很高的时候那你就的看看LM324是不是满足性能要求了！

原件的选取：

光敏二极管

光敏二极管也叫光电二极管。

光敏二极管与半导体二极管在

结构上是类似的,其管芯是一个

具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。

光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。

小型mac

主要由一片两边带不同极性电荷的薄膜（驻极体）和一个场效应管放大器组成，有声音的时候电阻值会减小。

电位器

BAOTER 3296标称阻值10K欧姆（容许偏差10%）额定为功率0.5W，最高工作电压500V，线性阻值变化规律，玻璃釉膜材料，旋转式调节方式。3296精密可调电位器精度高，稳定性好，使用寿命长，温度系数低，产品广泛用于仪器仪表,通讯设备，金融器械，安防设备，电源供应器，停车场门禁，家用电器及电子控制电路等行业。

继电器

电磁继电器是一种常见的继电器，其中4098型超小型继电器使用最为广泛。图为4098继电器的结构示意图

继电器的工作原理是，当继电器线圈通电后，线圈中的铁芯产生强大的电磁力，吸动衔铁带动簧片，使触点1、2断开，1、3接通。当线圈断电后，弹簧使簧片复位，使触点1、2接通，1、3断开。我们只要把需要控制的电路接在触点1、2间（1、2称为常闭触点）或触点1、3间（称为常开触点），就可以利用继电器达到某种控制的目的。

4098型继电器线圈的工作电压有3伏、6伏、９伏、12伏等多种规格。吸合时线圈中通过的电流约为50毫安左右，触点间允许通过的电流可达1安培（250伏）。

9014三极管

9014是非常常见的晶体三极管，在收音机以及各种放大电路中经常看到它，应用范围很广,它是npn型小功率三极管，封装如下：

１、发射极 ２、基极 ３、集电极

9014三极管参数

集电极最大耗散功率PCM＝0.4W（Tamb=25℃）

集电极最大允许电流ICM=0.1A

集电极基极击穿电压

BVCBO=50V

集电极发射极击穿电压BVCEO=45V

发射极基极击穿电压BVEBO=5V

集电极发射极饱和压降VCE(sat)=0.3V (IC=100mA; IB=5mA)

基极发射极饱和压降VBE(sat)=1V (IC=100mA; IB=5mA)

特征频率fT=150MHz

HFE： A=60~150; B=100~300; C=200~600; D=400~1000

（1）主要用途：

作为低频、低噪声前置放大，应用于电话机、VCD、 DVD、电动玩具等电子产品

稳压二极管

是用于起稳定电压作用的晶体二极管，利用二极管反响击穿时，两端电压基本不变的原理，常用于限幅、过载保护压电源等装置中。

结果分析：

电路接12V电压在不遮挡光敏二极管的情况下，受声控mic控制的继电器在有声响的情况下会跳变。同样在遮挡mic收音的情况下，对光敏二极管遮挡，受光敏二极管控制的继电器会跳变。

结论：

本文涉及的声光控电路基本实现了自动控制的功能。内容涉及光敏二极管，继电器以及电路涉及电工基础等不同方面的知识。整个控制电路完成后达到预期效果，系统工作稳定，不会因为偶然的强烈光照或声音躁动而引起误动作。单由于本人专业知识有限，因此设计仲仍有许多不足之处。希望在接下来的学习中继续熟练各种知识、技能。