北邮模电综合实验报告--简易声光控照明系统的设计与实现 - 图文

电子电路综合实验设计

简易声光控照明系统的设计与实现

学院： 电子工程学院 班级： 2011211202 学号： 2011210876 姓名： 孙月鹏 班内序号： 05

简易声光控照明系统的设计与实现

一、摘要

声光控照明系统由整流稳压电路，可控硅开关MCR，话筒放大电路，光敏控制电路，音频放大电路，检波电路，延迟电路七部分组成，是一种利用声、光双重控制的的无触点开关照明电路。它的主要功能是把声信号转化为电信号，经过两级放大电路，在光控电路的控制下，由可控硅开关实现灯的亮灭，并且利用延时器实现一定的延时时间。是一种又节能又方便的自动开关电路，在生活中有广泛的应用。

关键字: 声光控制 自动照明 延时电路

二、设计任务要求

1、基本要求

a)当环境明亮情况下，照明系统自动关闭；

b)当环境昏暗情况下，可以通过声音自动触发照明系统； c)最小照明时间要求不低于10s；

d)用PROTEL 软件绘制电路的印刷电路板图(PCB)。

2、提高要求

a) 最小照明时间可调节，调节范围为：5～60s；

b) 照明亮度根据环境亮度可以调节，分为3个等级：暗、普通、高亮。 3、 探究要求

采用非本资料提供的原理及方法，另外设计一种简易自动照明控

制系统。

三、设计思路及总体结构框图 1. 设计思路 仔细阅读实验原理及要求查找资料，了解电路各部分工作原理若参数不合适重新计算计算机仿真计算各元件参数在电路板上搭建电路认真连接保证正确实验室调试 2总体结构框图 首先由整流稳压电路输出12V电压，灯泡在可控硅的控制下实现亮灭。在光照的情况下，可控硅只能达到低电压，灯泡不亮。在光暗的情况下，当MIC得到外界的一个声音信号，经由两级放大电路发大，是可控硅通过控制电路得到一个高电压，灯泡导通。并且由于延迟电

路的作用，灯泡会在一段时间后自动熄灭。 开始输入220V交流电压整流稳压电路加入声音信号声控电路光控电路两级放大电路 可控硅开关延时电路灯亮灯灭 四、电路的设计过程 1、电路图

2、电路分块分析

(1) 整流稳压电路: 由桥式整流电路(由D1～D4 组成)，二极管稳压电路D5，加上稳压管DW 12V 和滤波电容C1 构成。目的是将家庭中常见的220V交流电压转换成稳定的12V直流电压。

(2) 可控硅开关 MCR: 起开关作用，由这个开关去控制整流电路的工作与否，从而控制灯的亮和灭。它的栅极受控制电路的控制：当栅极得到一个高电压时，则可控硅导通，灯亮；高电压消失，则可控硅断开，灯灭。

(3) 话筒放大电路: 为实现声控功能，要设制话筒放大电路。由R2，MIC 组成话筒拾音电路，话筒上端得到音频信号，通过C2 藕合到BG1 组成的放大电路，C3 是输出耦合电容。改变电路中R2 阻值大小和C2 容值大小，可调节声控的灵敏度；

(4) 光敏控制电路: 由光敏电阻GM 来实现，音频输出电压通过C3，R5 耦合送到音频放大电路，光敏电阻接地。GM 有光照时，电阻非常

小，音频信号被GM 短路，无法往后传输，白天灯不亮；晚上无光照时GM 电阻很大，达到兆级以上，相当于开路，音频信号不受影响，灯受声音控制。

(5) 音频放大电路: 由两个三极管来组成放大电路，即由一支N PN 三极管BG2 和一支PN P三极管BG3 互补，实现放大。

(6) 检波电路: 音频信号是交流信号，不能用交流信号控制可控硅，需转换为直流信号，才能控制可控硅，这里采用了1N4148 二极管，由于两级音频放大电路输出信号大，足以使D6 导通，输出音频信号的正半周对延时电容C4 进行充电。

(7) 延迟电路: 由 R8,C4 组成，检波二极管D6 取得音频信号正半周时，对C4 充电，C4充电后得到的直流电压，就是控制电压。要放电必须经过R8 和可控硅，放电完的时间就是延迟时间，主要由C4, R8的参数控制。检波后的音频信号经过延时电路以后，去控制可控硅，若可控硅断开，则整流电路负载断开，灯不亮；若导通，则整流电路负载导通, 灯亮。

可见，电路中灯泡要受可控硅的控制，可控硅受话筒取得的音频信号和光敏电阻的控制，从而可以实现声控和光控，而灯亮的时间由延时电路的时间长度决定。

3、电路搭建面包板

五、功能实现及扩展 1基本要求：

（1）当外界有光时，照明系统关闭。

（2）当外界黑暗时（用盒子遮住光敏电阻），但无声时，照明系统关闭。

（3）当外界黑暗时（用盒子遮住光敏电阻），轻拍手掌或者高声说话，照明系统开启，灯亮。

（4）灯亮，25秒后，照明系统关闭。

2提高要求

将控制电阻R8换作电位器后，可实现照明时间的调节。如需要照明时间20秒，则电位器R8为200K。

3探索要求 利用NE555实现声光自动照明电路

该电路的声控电路、光控电路等与本实验相同，唯一不同的是用到了555定时器。

话筒声控电路和光敏控制电路共同控制555定时器的触发输入端, 实现了声光两信号的逻辑“与”, 即声光双控功能。具体而言, 在光线强的时候, 不论是否有声音, 触发输入端的电位总在VCC/3 以上, 不能触发555 定时器；在光线弱的时候, 若有声音信号, 则使触发输入端的电位拉低至VCC/3 以下, 从而触发555 定时器。

定时器在此电路中用作单稳态触发器。当触发输入端低于VCC/3( 3V) 时, 555 定时器进入暂稳态, 输出高电平8V, 触发单向可控硅MCR22-8 导通使灯炮点亮。灯泡点亮后，光敏电阻值减小, R9两端电压升高, 使定时器触发输入端电位上升至VCC/3 以上。灯泡点亮时间约为12秒。

六、测试

1、可控硅的选择与测试：

单向可控硅有阴极(K)、阳极(A ) 和控制极(G) 三个极。可控硅使用时应注意:

①极性的判别：先任测两个极，若正、反测指针均不动(R×10 档)，可能是A , K 或G,A 极; 若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则红笔所接为K 极，黑笔接的为G 极，剩下即为A 极。 ②性能的判别: 将旋钮拨至R ×10 挡，红笔接K 极，黑笔同时接通G、A 极,在保持黑笔不脱离A 极状态下断开G 极，指针应指示几十欧至一百欧，此时可控硅已被触发，且触发电压低；然后瞬时断开A 极再接通，指针应退回∞位置，则表明可控硅良好。

2、三极管的选择与测试：

电流放大倍数(B) 用万用表可以测量，将量程开关拨到hFE 位置，并使两表笔分开，把被测三极管插入测试插座，即可读出管子的放大倍数。

3、其他元器件的选择与测试

包括电阻的阻值、电容的容值、二极管的正负极等等。

七、故障及问题分析

1) 灯泡常亮不灭: 一般由于桥式整流二极管或可控硅击穿所致。 2) 灯泡一直不亮: 一般由于桥式整流二极管连接不当；R9太大或可

控硅开路所致。

3) 灯泡周期性亮灭：R9太小。

4) 声音灵敏度降低或无效: 一般由于麦克风或三极管性能变差所

致。

5) 声音灵敏度升高：一般由于R2电阻过小导致经整流后的波动电压

加在MIC两端的细微变化过大，经放大触发可控硅控制级所致。 6) 光线灵敏度降低或无效: 一般由于光敏电阻暗阻变小所致。 7) 发光延时过长:一般由于延时电阻阻值过大或者声音信号过大所

致。 发

8) 光延时过短:一般由于延时电容容量小或者触发的声音过小所致。

八、总结和结论

本次试验是综合设计性实验，要求我们将以前学过的知识都综合 运用起来，融会贯通， 设计出具有一定综合功能的电路。在选题时， 我考虑到声光控照明系统与生活联系较大，做起来比较有成就感，选择了这个实验。一开始，心里还有些忐忑。由于这个实验教材中并没有，且被老师归为较困难的一类，做的人并不多。好在在研究了一段时间后，发现电路结构清晰明了，并不是太困难。

这次实验与以往的实验不同，规模更大，更复杂，对我们的要也很高。在前期搭电路板的过程中，由于各种原因，几次从头再来。特别是做完后与实验结果不符，但又找不出原因，很是锻炼人的耐心，同时我的发现问题的能力和动手能力也不断提高。

这次实验，我收获到的不仅仅是可控硅的测试与使用、光敏电阻的使用等等，而是学会了一种学习方法，一种对待知识的态度，一种面对问题时钻研的精神。从一开始的什么也不懂，到最后验收时的成竹在胸，仿佛经历了很多。一连几天泡在实验室里，尽管枯燥，尽管辛苦，但与最后的成绩相比，都显得微不足道。这让我明白，这就是科研，这就是学习，这也是生活。我们会遇到各种各样的问题，有些我们不知道答案，只能打破从来。但只要我们坚持下去，终究会等到成功的那一天！

九、 Altium绘制的原理图和电路板

电路原理图

PCB电路板图

十、所用元器件及测试仪表清单

1、仪器仪表清单

仪器名称 直流稳压电源 万用表 型号 HT1712 用途 提供直流信号 测量电阻、电压

2、元器件清单

名称 变压器 电阻 电解电容 型号 220V~12V 数量 1 用途 将220V交流电压转换为12V交流电压 110kΩ 1 控制麦克灵敏度 1.8MΩ 62kΩ 100kΩ 4.3kΩ 10uF/25V 1Uf/50V 100Uf/16V 1 2 2 1 1 1 1 构成放大电路 放大电路直流偏置 1、控制光敏电阻2、构成控制回路 构成放大电路 构成整流稳压电路 输出耦合电容 延时电容 控制声控灵敏度 1、构成桥式整流电路2、正向导通 检波二极管 提供稳压 放大电路 提供光控 控制灯的亮灭 提供声控 瓷片电容 0.022uF 1 二极管 稳压管 三极管 光敏电阻 单向可控硅 麦克风 4007 4148 WD-12V 9013NPN 9012PNP 5539 MCR100-8 5 1 1 2 1 1 1 1 灯泡 面包板 导线 12V 5W 1 1 若干 作为控制灯泡 用于搭载电路，充当电路的载体 用于连接电路

十一、 参考文献

1.《电子电路综合设计实验》 北邮电路中心 2.《电子电路基础》 高等教育出版社 刘宝玲 3.北京邮电大学电路实验中心网站http://cclab.see.bupt.cn/index.php

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/n3ww.html