声光控制照明灯解剖

楼道声光控制照明灯解剖报告

电工1011 学号：2010128163 姓名：叶方冰

一、原理及作用

通过对声光延时控制电路的电路组成、电路原理、单元电路设计、电路调试与选择以及数据与分析等几方面的分析，可以让声光延时楼道照明灯在白天不工作，而夜晚收到突发声响信号时自动开灯，并延时5s后自动熄灭的控制要求。减小了无效电能的损耗，达到了节能的效果。

二、关键技术及模块

1、声光控制灯工作原理

声光控制灯总体流程图如下所示，工作流程如箭头所示：

路灯控制器电路的总体流程图由声控、光控电路，声光控制电路，开关电路，延时电路，负载电路和电源电路等构成，工作时，先由光控电路和声控电路一起向声光控制电路输入信号，当两个信号同时有效时，声光控制电路才往下传输信号，才向开并电路送去信号，使开关打开，同时也促使延时电路开始工作，而电路的电源由电源经过桥式整流以后，再经过降压电路降过压以后来提供，电路中其他需供电的电路由降压以后再进行稳压以后来供电，负载的供电直接由电源来提供。

其声光灯电路工作图及原理

声光控制灯电路原理图

声音进入话筒转变为电信号与R1分压，经过C2（10uf）电容进行信号筛选，由电源提供5V直流电压，经过R3（4.7KΩ）电阻与接地的R4（4.7KΩ）电阻产生静态工作点Q（2.5V）直流信号从3引脚进入集成块LM358中。

在LM358内部，由3引脚进入运算放大器的信号产生的输出信号进入负反馈网络，C1（10uf）的作用是当信号为直流信号时反馈为1，即静态工作点不变

对于LM358内的比较器，当有光照的时候，光敏电阻的阻值降低，光敏电阻两端的电压也随之降低，进入LM358的5引脚的电压小于2.5V，比较器无输出进入NE555，此时不工作；黑天无光时，电阻增大，两端电压增大，大于2.5V，使比较器的输出为1，NE555正常工作。

当反馈电路输出的电压U小于1/3VCC，即U小于1.67V时，NE555输出的上升沿信号到74LS122的A1（1引脚）和A2（2引脚）后变为下降沿，灯亮；当反馈电路输出的电压U大于2/3VCC，即U大于3.33V时，NE555输出的下降沿信号到74LS122的A1（1引脚）和A2（2引脚）后变为上升沿，灯灭。 2、电路参数计算

LM358的5脚和6脚作为输入，7脚作为输出接成声控放大电路，2脚和3脚作为输入，1脚作为输出接成光控电路。将NE555电路2引脚和6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LM358集成块7引脚相连，NE555电路控制端4引脚与接成放大器电路的LM358集成块1引脚相连。分别将74LS122可重复触发单稳态触发器的1、2引脚，3、4引脚相连，将1、2引脚与NE555电路输出端相连，3、4引脚与电源高电平相连，6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接在其11和13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150K电阻和47uF电容，经计算其延时时间约为5秒。

当光线充足时，光敏电阻阻值很小，LM358的3脚分压小，电压比较器输出1脚为低电平。NE555电路4引脚为低电平有效，此时不管2脚和6脚输入为高或低，OUT输出端直接复位为0。74122的1脚和2脚也为低，其Q端输出也为低，Q非端为高电平，发光二极管负端为高，所以灯不会亮。

当光线不充足时，光敏电阻阻值很大，LM358的3脚分压大，故电压比较器反相输入，输出为高电平，NE555的直接复位端4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LM358声控放大电路，经放大后输入NE555的2脚和6脚，正弦波形被施密特变换为反相矩形波。NE555的2脚和6

1脚输入大于Vcc的电压，3脚输出OUT由低变为高，74122的1脚和2脚接收到

2一个上升沿脉冲，输入到74LS122单稳态触发器后再次经过波形变换，Q端产生一个上升沿脉冲。由于LED接入74LS122的Q肥引脚，故其在Q非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tw?5s。声音信号消失，Q端的上升沿维持5s后灯会自动熄灭。

3、其灯内部主要用了LM358、NE555和74LS122 三个集成器件，发光二极管，光敏电阻，驻极体话筒以及电阻和电容等基本电路元器件。 （1）LM358

LM358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， 适合于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，它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源的运算放大器的场合。 LM358其内部电路及管脚排布如下：

（2）、NE555

LM358内部电路及管脚排布

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555 定时器的电源电压范围宽，可在4.5V到16V 工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电平兼容。 555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、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

NE555是一种应用特别广泛作用很大的集成电路，在很多电子产品中都有应用。NE55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。

NE555内部结构及引脚排如下列图所示：

NE555的内部结构及引脚排列

（3）、74LS122

74LS122是可重复单稳态触发器，它的功能表见表2-4-1，Rd是直接清“0”端，A1、A2和B1、B2是触发输入端，其中A1、A2是低电平信号触发端，B1和B2是高电平信号触发端，Q和Q是输出端，Rint和Cint是外接定时电阻和定时电容的接入端。

当Rd=0时，单稳态触发器清零，Q=0。功能表中的符号↑和↓表示触发信号的触发边沿，A1、A2和B1、B2都可以作为触发输入端使用，Rd除了作清零端使用外，也可以作触发端使用。

74LS122的引脚排和功能表如下：

74LS122的引脚排布

（4）、发光二极管

RdL???HHHHHHH??A1?H??LL??H??L?A2B1B2???H???L???L??H?H?L?HLH??HH?HHHHH?HHLHHQLLLLQHHHH74LS122功能表

发光二极管简称为LED。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能，发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由电子，在PN结的附近分别与N区的电子和P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。电子和空穴复合时释放出的能量多少是不同的，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。 （5）、驻极体话筒

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、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。

（6）、光敏电阻

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器。入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。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，半导体片内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。

三、可进行的技术创新或创意

可以再原有的声控开关上再加上一组红外感应器当晚上到来并且有声音，也就是达到声光控灯启动标准时，开关还会通过红外线验证是否真的有人，如果真正有人阻挡红外线，会给单片机输入一个高电平，再由单片机控制启动声光控灯。如果所有红外线都发射到感应面板上，感应面板接收这一信息后，将不开灯的信息发送给开关，则灯不开；由于红外线是可以被人体吸收的，所以只要有人经过，就会阻挡或吸收红外线，让感应器不能接收红外线。

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