樓道聲控?zé)粽n程設(shè)計(jì)

1、<p>　　第一章 緒 論</p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)燈的自動(dòng)發(fā)亮、節(jié)能節(jié)電、延長(zhǎng)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?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，它電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便。它不需要開關(guān)，在白天時(shí)不亮，晚上聞聲自亮，行人走后幾十秒后自動(dòng)關(guān)閉，既方便，又省電。廣泛的應(yīng)用于走廊、樓道招待所等公共場(chǎng)所

2、，給人們的生活帶來極大的方便。因此得到了廣泛的應(yīng)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(shí)開關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開關(guān)，只有在天黑以后，當(dāng)有人走過樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時(shí)，樓道燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，提供照明，當(dāng)人們進(jìn)入家門或走出公寓，樓道燈延時(shí)幾分鐘后會(huì)自動(dòng)熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會(huì)亮，從而實(shí)現(xiàn)了“人來燈亮，人去燈熄”，杜絕了

3、長(zhǎng)明燈，使得LED聲光控?zé)舻湍芎?、長(zhǎng)壽命?？梢赃_(dá)到節(jié)能的目的。聲光控延時(shí)開關(guān)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(xué)樓等公共場(chǎng)所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，適合于各種樓房走廊的照明設(shè)備。</p><p>　　采用高亮的白色LED發(fā)光管，其優(yōu)點(diǎn)是：⑴、白天自動(dòng)熄滅.天黑后燈就處于等待狀態(tài),一有響動(dòng),燈就亮，延時(shí)約1~2分鐘,燈自動(dòng)熄滅。⑵、耗電很小。以50支5mm的LED燈測(cè)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(zhǎng)。以LED燈每天點(diǎn)亮12小時(shí)算，可使用20年。⑷、以相同7層樓的不同單元做對(duì)比測(cè)試得出數(shù)據(jù)：采用40W白熾燈聲光控開關(guān)的每月電費(fèi)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(fèi)就有50多元，還節(jié)省了大量維修費(fèi)用。⑸、LED燈工作在小電流低電壓的狀態(tài),所以對(duì)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(zhǎng)得多。⑹、我們建議國(guó)家建設(shè)部制定新的建筑標(biāo)準(zhǔn),凡樓道供電均采用24V直流供電,因?yàn)槭褂冒踩妷?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(zhuǎn)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?yàn)闃堑勒彰魇欠浅掷m(xù)性的，有人經(jīng)過才需要光亮，而不斷的開關(guān)通斷會(huì)影響熒光燈的使用壽命，所以聲光控白熾燈在樓道照明領(lǐng)</p><p>　　聲控

6、白熾燈價(jià)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(guān)通斷會(huì)燒壞元器件，故其使用壽命一般都不長(zhǎng)。 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(shù)選擇。 </p><p>　　第二章 樓道聲光控制照明燈設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)在夜間有聲音信號(hào)時(shí)，照明燈（用LED發(fā)光二極管模擬）點(diǎn)亮，無聲時(shí)延遲5秒后熄；如果聲音間隔小于5秒，則LED持續(xù)點(diǎn)亮。在白天下常情況下，有聲無聲時(shí)LED均不亮。</p><p><b>　　2.2電路原理</b></p><p>　　話筒（Mic）將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，

8、轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后再由某一部件來接收，再用一個(gè)放大器來將這個(gè)信號(hào)放大，放大后再將其電信號(hào)送至一個(gè)觸發(fā)器，來控制LED燈的亮度。 在此當(dāng)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(gè)光敏電阻來控制話筒的開關(guān)，這里要強(qiáng)調(diào)一下，也就是在光敏電阻被光擋住的時(shí)候，話筒有一個(gè)信號(hào)都可以驅(qū)使LED燈亮；當(dāng)光敏電阻沒有處于黑罩狀態(tài)下時(shí)，無論多大的話筒信號(hào)都不會(huì)驅(qū)動(dòng)LED燈亮。跟據(jù)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(hào)放大

9、，并選用相對(duì)應(yīng)的電阻來放大信號(hào)；NE555時(shí)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(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并進(jìn)行放大，放大倍數(shù)為100倍。該部分包括振蕩電路，用于排除干擾信號(hào)對(duì)該燈狀態(tài)的影響，觸發(fā)器用于實(shí)現(xiàn)狀態(tài)保持與轉(zhuǎn)換。比較器用于給觸發(fā)器一個(gè)脈沖，當(dāng)無光時(shí)，比較器輸出高電平；觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，給出脈沖，實(shí)現(xiàn)聲控功能。當(dāng)有光時(shí)，輸出低電平，觸發(fā)器保持。</p><p>　　當(dāng)有光時(shí)，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(shí)輸出低電平使得NE555觸發(fā)器復(fù)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(gè)脈沖，74LS122不能工作，LED燈不亮。</p><p>　　當(dāng)無光時(shí)，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(shí)輸出高電平，觸發(fā)器無法實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能，放大器開始工作。當(dāng)給出一個(gè)聲音信號(hào)時(shí)，LM358的3腳接收近0.04V的電壓,經(jīng)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(gè)低電平使led燈發(fā)光

12、。燈亮?xí)r間的長(zhǎng)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(shù)計(jì)算</p><p>　　2.4.1雙運(yùn)算放大器LM358</p><p>　　下圖為L(zhǎng)M358集成塊示意圖 </p><p>　　下圖為L(zhǎng)M358的內(nèi)部接線圖。LM358包含兩個(gè)放大器。4角

13、和8角為公共的接地端和接電端。分別負(fù)責(zé)聲信號(hào)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(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)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(guān)。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(yùn)算放大器的場(chǎng)合。內(nèi)部示意圖如下：</p><p>　　圖1-3 LM358內(nèi)部結(jié)構(gòu)</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(hào)（源為電聲音信號(hào)）和光敏部分需要進(jìn)行放大。在此次放大當(dāng)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(jì)算如下：</p><p>　　放大倍數(shù)計(jì)算 </p><p>　　燈亮?xí)r間計(jì)算 </p><p>　　2.4.2時(shí)基電路NE555</p><p>　　時(shí)基電路NE555 定時(shí)器是一種應(yīng)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(gòu)成單穩(wěn)

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

17、7555 等多種。它們的結(jié)構(gòu)及工作原理基本相同。通常，雙極型定時(shí)器具有較大的驅(qū)動(dòng)能力，而CMOS 定時(shí)器具有低功耗、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)。555定時(shí)器工作的電源電壓很寬，并可承受較大的負(fù)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(biāo)明了個(gè)個(gè)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(gè)光敏電阻來控制話筒的開關(guān)。麥克風(fēng)是通過振膜感應(yīng)聲波造成的空氣壓力變化，帶動(dòng)置于磁場(chǎng)中的線圈切割磁力線產(chǎn)生與聲壓強(qiáng)度變化相應(yīng)的微弱電流信號(hào)。通常動(dòng)圈麥克風(fēng)噪音低，無需饋送電源，使用簡(jiǎn)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(jí)管是常用的指示部件，達(dá)里模擬照明燈的作用。該部件

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

21、 1個(gè) </p><p>　　駐極體話筒 1個(gè) </p><p>　　集成運(yùn)放LM358 1片 </p><p>　　集成運(yùn)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(gè) </p><p>　　電容 470μF

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

24、 2個(gè)</p><p>　　330Ω 2個(gè)</p><p>　　150k 2個(gè)</p><p>　　第三章 安裝與調(diào)試</p><p><b>　　3.1安裝電路：</b></p><

25、p>　　(1)首先要對(duì)整個(gè)電路元件的擺放要進(jìn)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(dǎo)通，以確保在最后的檢查工作減少耽誤的時(shí)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(diào)試。在接電時(shí)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(diào)試電路 電路板焊接完畢后，用數(shù)字萬用表測(cè)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(cè)試電路功能。起初我們的板子在有光的時(shí)候亮，無光的時(shí)候不亮，然后我們用數(shù)字萬用表測(cè)量LM358的7腳與地電壓，測(cè)出其值大于1/2VCC

27、，與理論部符，發(fā)現(xiàn)LM358的7腳未與NE555的2腳和6腳連接上。連好以后就實(shí)現(xiàn)了電路功能。</p><p>　　第四章 收獲和體會(huì)</p><p>　　每學(xué)期一次的課設(shè)開始了，本學(xué)期我們要開數(shù)字電路設(shè)計(jì)，題目是樓道聲控?zé)舻脑O(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)要求（白天有光，就算有聲燈也不會(huì)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(shè)計(jì)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(guān)LM358 ，NE555,SN74LS122N這些器件的功能及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，根據(jù)其功能設(shè)計(jì)出一個(gè)能實(shí)現(xiàn)功能的電路，起初幾個(gè)人很沒有思路，而且設(shè)計(jì)的很不對(duì)路，但是一次次失敗，就注定了我們會(huì)邁向成功，當(dāng)我們第三次課設(shè)時(shí)老師給出了準(zhǔn)確的電路圖，和我們?cè)O(shè)計(jì)的思路是一樣的，我們每個(gè)人都喜出望外，而且對(duì)下一步的實(shí)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(gè)人都動(dòng)手去畫電路布局圖，想要達(dá)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(yàn)證哪個(gè)布局好，最后決定了我設(shè)計(jì)的方案。讓后我們飯也不吃，開始動(dòng)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(huì)到結(jié)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(tuán)隊(duì)合作精神，和動(dòng)手實(shí)踐的能力。我做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)

30、太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)并且對(duì)器件也有了全方位的理解，</p><p>　　經(jīng)過兩個(gè)星期的課設(shè)，過程曲折可謂一語(yǔ)難盡。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時(shí)滿富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無長(zhǎng)。</p><p>　　

31、生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動(dòng)是人類生存生活永恒不變的話題。通過課設(shè)，我才真正領(lǐng)略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識(shí)到老一輩電子設(shè)計(jì)為我們的社會(huì)付出。我想說，設(shè)計(jì)確實(shí)有些辛苦，但苦中也有樂，在如今單一的理論學(xué)習(xí)中，很少有機(jī)會(huì)能有實(shí)踐的機(jī)會(huì)，但我們可以，而且設(shè)計(jì)也是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的任務(wù)，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(xué)里一年的相處還趕不上這十來天的合作，我感覺我和同學(xué)們之間的距

32、離更加近了；我想說，確實(shí)很累，但當(dāng)我們看到自己所做的成果時(shí)，心中也不免產(chǎn)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(huì)作出我們應(yīng)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(rèn)為設(shè)計(jì)的工作有些枯燥，但我們認(rèn)為無論干什么，只要人生活的有意義就可。社會(huì)需要我們，我們也可以為社會(huì)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(shí)我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個(gè)人的離群都可能導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。實(shí)習(xí)中只有一個(gè)人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個(gè)人都知道，否則一個(gè)人的錯(cuò)誤，就有可能導(dǎo)致整個(gè)工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。</p><p>　　對(duì)我們而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折

34、是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實(shí)習(xí)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)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(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己

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

36、出現(xiàn)差錯(cuò)的隨機(jī)應(yīng)變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應(yīng)該更輕松，自己也都能扛的起并高質(zhì)量的完成項(xiàng)目。</p><p>　　在此，感謝于老師的細(xì)心指導(dǎo)，也同樣謝謝其他各組同學(xué)的無私幫助。</p><p>　　第五章 參考文獻(xiàn)</p><p>　　[1] 《電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)教程》 阮友德</p><p>　　人民

37、郵電出版社 2006年</p><p>　　[2] 《用PLD 設(shè)計(jì)定時(shí)搶答器》 鮑祖尚</p><p>　　[3] 《數(shù)字電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)踐教程》 王振紅 </p><p>　　機(jī)械工業(yè)出版社 2003年</p><p>　　[4] 《PLC基礎(chǔ)及