声光控制楼道照明灯的设计与制作毕业设计论文(编辑修改稿)

声光控制楼道照明灯的设计与制作毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

电路 原理 图如图 所示。 图 稳压，滤波 整流，降压 声音拾取 声音放大 控制部分 受控部分 延时电路 浙江工商职业技术学院电子与信息工程学院毕业设计 5 方案三 系统总框图如图。 本方案主要由以 NE555 为核心设计的电路。 整个系统主要由声控电路、光控电路、放大电路、延时电路四部分组成。 其中，声控电路与光控电路分别由 LM324 内部两个放大器组成。 声控部分其实是一个负反馈放大器，主要是将驻极体话筒接收到的信号进行放大，输出到电压比较电路中，通过电压的变化来决定 LM324输出的是高还是低电平，最终决定是否能驱动 NE555 工作。 光控部分是一个由光敏电阻与另外几个电阻组成的电压比较器，由于 NE555 中④脚的特性（低电平有效，输出为低电平）。 当有光时，光敏电阻器阻值很小，电流经反向端输出 低电平，有无声音信号经过时， LED 灯都不亮，且 NE555 复位；当无光或光线暗时，光敏电阻阻值很大，电流经同向端输出高电平，当有声音信号经过时， LED 灯亮， NE555 输出高电平。 由驻极体话筒接收到的声音信号经反向放大电路送到 NE555 的⑥、⑦脚来对 LED 灯亮的时间进行延时。 图 方案三系统总框图 经三种方案的比较，方案一设计到的核心元件是 AT89S52 单片机，单片机功耗低，编程麻烦， 软件 调试复杂；方案二电路中使用 CD4011 来 实现声光转换相对复杂，使用电源信号来实现声电转换，传达声音效果不明显。 而 方案三相对于前两种方案对比，使用的元器件价格便宜，电路结构简单，制作成本低，使用驻极体话筒实现声电转换，传达声音信号的灵敏度高、效益好。 综上考虑，我决定使用方案三作为本次设计的总体方案。 电源 声控电路 延时电路 光控电路 驱动 LED 浙江工商职业技术学院电子与信息工程学院毕业设计 6 3 硬件 电路 设计 设计 本设计电路图见附录 A 所示，主要采用由 LM32 NE55 LM780驻极体话筒、光敏电阻、二极管 400 414 NPN 三极管和若干个电阻与电容组成的电路。 接通 +12V电压后，经过 LM7809 将电 压稳定在 9V左右输出，电源指示灯 L2亮起。 由驻极体话筒P接收到外部声音后先经过一个主要由 NPN 三极管和几个电阻组成的放大电路放大后，通过带阻滤波电路过滤掉 50HZ 以下频率的信号，然后通过 LM324 组成的单电源放大电路放大约 15倍左右后，通过两个二极管 4007 对声音信号检波，通过一个电压比较电路，LM324 的 ⑨ 脚流入的是一个基准电压，当流经 ⑩ 脚的电压大于门限电压后， ⑧ 脚输出高电平，流入 NE555 的 ② 脚。 NE555 的 ② 脚是一个低电平触发脚，此时如果是夜晚光线较暗时，光敏电阻 Rg 组成的光控电路输出高电平触发 NE555 工作， LED 亮起， NE555 的 ⑥、⑦ 脚控制延长时间 2 秒后， LED 灯自动熄灭，如果是白天光线较强时，由于 Rg 阻值较小，输出低电平触发 NE555 的 ④ 脚复位， NE555 不工作 LED 不亮。 三极管放大电路 三极管放大电路如图 所示。 本级电路采用的是由驻极体话筒接收到的信号首先进入此由一个 NPN 三极管和几个电阻电容构成的三极管共射极放大电路，该电路是由直流电源 UCC 通过 R R R R5 使三极管获得合适的偏置，为三极管的放大作用提供必要的条件， R R3称为基极偏置电阻， R5 为发射极电阻， R4 为 集电极负载电阻，利用 R4 的降压作用，将三极管集电极电流的变化转换成集电极电压的变化，从而实现信号的电压放大。 电源电压 UCC 进入电路后经过电解电容 E1 简单的滤波处理后分压加到晶体管基极，通过三极管进行一定倍数的电压放大。 图 三极管放大电路 浙江工商职业技术学院电子与信息工程学院毕业设计 7 带阻滤波电路 带阻滤波电路如图 所示。 主要由运放 Lm324 和几个电阻电容组成，因为声音信号是连续振荡的不确定信号，为了便于处理，要将信号波形整形，经测试，该电路的设计可以有效的将 50HZ 以下频率的信号波形进行带阻滤波，从而得到较为稳定的信号输送到 下一级电路中。 电容的作用通常是阻止直流信号通过，而允许交流信号通过，或者是减小低频信号的通过能力，增加高频信号的通过能力。 在这里通过电容与电阻的串并联可以有效的阻止一些低频信号的通过，对信号进行了很有效的处理，得到比较稳定的信号。 再输送到下一级。 图 带阻滤波电路 单电源放大电路 单电源放大电路如图 所示。 输入电压通过电阻 R11 作用于集成运放的反相输入端，反馈电阻跨接在集成运放的输出端和反相输入端之间，引入的是电压并联负反馈。 同向输入端通过 R12 和 R13 串联接地，其为补偿电阻，以 保证集成运放的对称性。 上一级接收到的信号进入此电路后进行单电源放大，主要由 LM324 起作用，反馈电阻是变阻器 Rp1 和 R14 串联连接到 LM324 的反向输入端⑥脚中，⑤脚连接了电阻 R12 和R13，该电路主要是一个负反馈放大电路，扩展通频带、减小失真，使输出的信号更加稳定。 并且对信号进行了第二级放大，放大倍数约为 15倍（见式 ）。 A=（ R14+Rp1）／ R11=（ 14K+5K）／ 1K=15 （式 ） 浙江工商职业技术学院电子与信息工程学院毕业设计 8 图 单电源放大电路 检波和 电压比较电路 检波和电压比较电路如图 所示。 本设计使用的比较器是运放 LM324。 该集成件的具体介绍见下章。 检波二极管的作用是利用其单向导电性将高频或中频无线电信号中的低频信号或音频信号取出来，广泛应用于半导体收音机、收录机、电视机及通信等设备的小信号电路中，其工作频率较高，但是处理信号幅度较弱。 图 检波和电压比较电路 此电路中主要由上一级接收的信号通过两个 4007 二极管对信号进行检波，然后进入一个由运放 LM324 比较器和电阻 R1 RP2 构成的电压比较触发电路， LM324 的⑨脚是一个基准电压，该电压作为一个门限电压，平时此处的电压约为189。 UCC，⑩脚处的电压平时没有声音信号时是一个低电平，比⑨脚（基准电压）小的多，反向电压大于同向电压，⑧脚输出低电平，一旦前级电路采集的声控信号输出电压升高，⑩脚处的电压大于⑨脚的门限电压， LM324 比较器的正向电压大于反向电压，⑧脚输出高电平，信号进入下一级电路，声控启动。 浙江工商职业技术学院电子与信息工程学院毕业设计 9 光控电路 光控电路如图 所示。 R1 R1 Rp光敏电阻 Rg 和运放 LM324 比较器构成比较触发电路，平常（ 13）脚处的电压为189。 UCC，白天光照较好的时候，电阻 Rg 的阻值很小，所以（ 12）脚处的电压很低，低于基准电压（比较器的（ 13）脚），比较器输出低电平，因为 NE555 芯片的④脚其实是一个使能端，低电平进入④脚后会复位， NE555 芯片不工作，光控电路输出的信号被封锁，此时无论有无声音都不会导通 LED 灯不会亮。 当夜晚光线比较弱的时候，光敏电阻 Rg 的阻值升高，（ 12）脚的电压升高（ U=IR），高于基准电压，由于正向电压大于反向 电压，比较器输出高电平，送到 NE555 的④脚驱动NE555 芯片开始工作，如果此时②脚同时接收到小于 ⅓UCC 的电压时， NE555 的③脚输出高电平， LED 灯点亮。 图 光控电路 延时电路 延时电路如图 所示。 由 NE555 设计的可重复触发的单稳态电路，电路初始处于输出低电平 LED 熄灭状态，在晚上无光前提下，②脚接收到低电平脉冲后， NE555 输出状态立即发生改变，变成高电平， LED 灯点亮，电路进入暂稳态状态，延时一段时间后，由于电解电容 E5的充电，电压上升到 ⅔UCC 的时候，输出再次转为低 电平， LED 灯熄灭，电路进入稳态状态，当②脚再次接收到低电平脉冲后，电路触发， E5 放电，电路又进入暂稳态状态，灯持续亮一段时间后自动熄灭，此处主要设计通过电阻和电容对 NE555的⑥、⑦脚并联起来来实现对灯点亮时间长短进行控制，控制时间公式为 Tw==（ 10K+5K） 100uF=≈ 2，延长时间大约为 2 秒左右后，灯自动熄灭。 浙江工商职业技术学院电子与信息工程学院毕业设计 10 图 延时电路 电源电路 电源电路如图 所示。 在稳压器的两端都接有二极管、电容和电解电容。 电容用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振 荡和抑制电路引入的高频干扰。 电解电容用以减少稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。 这里的 4007 二极管是一个保护二极管，当输入端短路时，给电解电容一个放电回路，防止电解电容两端电压作用于调整管 7809 的 be结击穿而损坏。 接通电源后（输入电压差不多 +12V 左右）后，经过二极管 4007 整流，然后经过电解电容 E6 和瓷片电容 C5 对信号进行简单的滤波处理，得到较为稳定的电压，再通过一个 LM7809 将电压稳定在。