小夜燈的設(shè)計(jì)

1、小夜燈的設(shè)計(jì)小夜燈的設(shè)計(jì)摘要：摘要：針對(duì)目前社會(huì)上很多地方使用長(zhǎng)明燈照明，不能實(shí)現(xiàn)燈光的照明智能化造成電能的巨大浪費(fèi)。為響應(yīng)科學(xué)減排和節(jié)能科學(xué)發(fā)展的號(hào)召而設(shè)計(jì)了聲光控小夜燈控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用咪頭、光敏電阻構(gòu)成光照信號(hào)和聲音采集信號(hào)電路。通過運(yùn)放 LM324 對(duì)信號(hào)放大并同時(shí)運(yùn)用74LS08 輸入與門構(gòu)成邏輯電路，進(jìn)行邏輯控制，給出是否亮燈的信號(hào)，由 RC 充放及開關(guān)電路執(zhí)行，通過控制繼電開關(guān)控制小夜燈。此系統(tǒng)能很好的控制燈的亮滅，即在有聲音和無光情況下燈亮，其他情況下燈滅，從而達(dá)到節(jié)能的效果。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字：LM324；74LS08 ；RC 充放電電路；繼電開關(guān)Design Night Li

2、ghtChaohu College Department of Physics and Electronic Science, Chaohu, Anhui 238000Abstract: Currently, there are many places for the use of long lamp lighting, intelligent lighting, light can not be realized causing a huge waste of energy. Scientific reduction and energyconservation in response to

3、 the call of scientific development and design of sound and light control night light control system.This system uses the microphone, photoresistor light signals and sound collection constitutes the signal circuit. LM324 op amp through the signal amplification and use both of the input AND gate 74LS

4、08 form logic circuits, logic control, whether the light signal is given by the RC charge and discharge and the switching circuit implementation, by controlling the relay switch to control night light.Good control of this system can eliminate the bright lights, that is no light in the case of sound

5、and lights, the other case the lamp, so as to achieve energy-saving effect.Keywords: LM324; 74LS08; RC charge and discharge circuit; Relay switch目 錄前言.1第一章 系統(tǒng)組成及工作原理.21.1 總體設(shè)計(jì)思路.21.2 電路各模塊設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介.21.2. 1 電源電路.21.2.2 聲控電路.31.2.3 光控電路.31.2. 4 混合控制模塊.41.2. 5 開關(guān)延時(shí)電路.4第二章 混合控制模塊的設(shè)計(jì).62.1 混合控制模塊設(shè)計(jì).62.2 混合控制模塊

6、原理.62.3 設(shè)計(jì)方法與參數(shù)的確定.62.4 電路仿真圖.7第三章 電路的焊接與調(diào)試.83.1 電路的安裝與焊接.83.2 混合控制模塊的調(diào)試.8第四章 系統(tǒng)調(diào)試.9結(jié)論.10致謝.11參考文獻(xiàn) .12附錄一 系統(tǒng)總電路圖.131前言前言當(dāng)你夜晚走在大街小巷或者要去倉庫找東西時(shí)，是否在為找不到開關(guān)而煩惱不已？是的，在日常生活中我們可以發(fā)現(xiàn)很多時(shí)候我們需要燈卻沒有或者不能實(shí)現(xiàn)智能控制等，而聲光雙控小夜燈特別適合廣大人們的要求。科學(xué)技術(shù)日新月異，技術(shù)的發(fā)展為我們帶來了許多方便。同樣，在燈光控制方面它也給我們帶來便利。公共場(chǎng)所照明越來越朝著智能化人性化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在市場(chǎng)上不僅有聲光控開關(guān)，還有微

7、波感應(yīng)開關(guān)和熱釋遠(yuǎn)紅外感應(yīng)開關(guān)。目前，微波式感應(yīng)開關(guān)在抗干擾性能上尚不理想，紅外感應(yīng)開關(guān)在性能上較為理想，但安裝復(fù)雜，性能還不夠穩(wěn)定，價(jià)格也偏高。而聲光雙控器件不僅價(jià)格低廉，安裝方便，而且也能有很好的控制效果，因此聲光控會(huì)有一個(gè)很好的應(yīng)用前景。本次設(shè)計(jì)是聲光雙控小夜燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，此控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要有聲控電路，光控電路，混合控制電路、開關(guān)延時(shí)電路和電源電路。在設(shè)計(jì)此控制系統(tǒng)時(shí)，采用了模塊化的設(shè)計(jì)思想，因而設(shè)計(jì)起來更加簡(jiǎn)單、容易、條理清晰。這種設(shè)計(jì)思路可以應(yīng)用于以后的大型產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，能夠大大的降低設(shè)計(jì)難度，也不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)小模塊的設(shè)計(jì)問題而影響總體的進(jìn)度。聲光雙控小夜燈控制系統(tǒng)

8、有對(duì)聲光信號(hào)進(jìn)行選擇并通過開關(guān)延時(shí)電路使燈泡亮滅的功能。利用自制直流穩(wěn)壓電源供電，利用光敏電阻的阻值變化來判斷光線強(qiáng)弱，用咪頭檢測(cè)聲音信號(hào)并用 LM324 對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，通過 74LS08 芯片對(duì)聲光信號(hào)進(jìn)行邏輯分析，RC 充放電電路與繼電開關(guān)控制驅(qū)動(dòng)燈泡。當(dāng)有較強(qiáng)光時(shí)無論有無聲音都不會(huì)亮，無光或光很暗時(shí)有聲音會(huì)亮，無聲音則不亮。該聲光雙控控制系統(tǒng)能很好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，相比市場(chǎng)上的一些產(chǎn)品而言，具有成本低廉性能良好的優(yōu)點(diǎn)。 2第一章第一章 系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)組成及工作原理1.11.1 總體設(shè)計(jì)思路總體設(shè)計(jì)思路聲光雙控小夜燈主要是依據(jù)光控原理和聲控原理來設(shè)計(jì)的。利用光控電路可以根據(jù)光線的亮

9、暗條件控制燈的使用。光控電路是由光敏電阻和可控硅組成。聲控電路是為完善光控路燈而設(shè)計(jì)。在不同時(shí)段、不同的地點(diǎn)使用燈的情況也不同，聲控可進(jìn)一步控制時(shí)間，節(jié)約能源。整個(gè)電路系統(tǒng)由電源電路，聲控電路，光控電路及延時(shí)電路等部分組成。電源由電網(wǎng)供電電壓交流 220V(有效值)50Hz，經(jīng)降壓整流后輸出電路所需電壓。光敏控制電路對(duì)外界光亮程度進(jìn)行檢測(cè)，輸出與光亮程度相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。從而實(shí)現(xiàn)白天燈泡不亮晚上遇到聲響時(shí)，通過聲控電路使燈泡自動(dòng)點(diǎn)亮。聲控電路主要將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，從而要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，延時(shí)電路為聲音消失后延長(zhǎng)一段光照時(shí)間。總體方框圖如圖 1.1 所示。電源部分電源部分光控部分光控部分聲控部

10、分聲控部分混合混合控制控制電路電路開關(guān)開關(guān)及及延時(shí)延時(shí)部分部分圖 1.1 聲光雙控小夜燈原理組成方框圖1.21.2 電路各模塊設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介電路各模塊設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1.2.1.2. 1 1 電源電路電源電路 電網(wǎng)提供交流電壓 220V，流經(jīng) 11:1 的變壓器輸入電路。四個(gè)整流二極管接成的橋路，四只二極管兩兩交替導(dǎo)通，使交流電壓變成脈動(dòng)的直流電壓，稱為全波整流。交流電壓經(jīng)過橋路，可以使交流電壓變成脈動(dòng)的直流電壓。電容 C2 有濾波的效果。LM317 可使輸出電壓非常穩(wěn)定。通過調(diào)節(jié)變阻器 R16，使 R15 與 R16 的比值改變從而達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的。C4 電容用于消除電路的紋波，C3 電容則是為了抵消電

11、感效應(yīng)，3抑制高頻干擾，并改善負(fù)載的瞬間響應(yīng)。LED 是電源指示燈，當(dāng)電路接上電網(wǎng)時(shí) LED指示燈亮起，指示電源通電。圖 1.2.1 電源電路1.2.21.2.2 聲控電路聲控電路如圖 1.2.2 聲控電路為聲音信號(hào)采集電路，利用咪頭在聲音變化下電壓發(fā)生改變的特性。當(dāng)有聲音時(shí)將在 out 端輸出一個(gè)大于 2V 的高電平，當(dāng)沒有聲音時(shí)在 out 端產(chǎn)生一個(gè)小于 0.8V 的低電平；在總電路的綜合控制的基礎(chǔ)上，當(dāng)夜晚有人經(jīng)過時(shí)，有聲音路燈點(diǎn)亮，在寂靜無人的晚上路燈熄滅。圖 1.2.2 聲控電路 1.2.31.2.3 光控電路光控電路圖 1.2.3 光信號(hào)采集電路，利用光敏電阻在光照與無光照條件下的

12、電阻變化大的特性，利用電阻串聯(lián)分壓式采取對(duì)應(yīng)電壓信息。當(dāng)有聲音時(shí)在 out 端將輸出一個(gè)大于2V 的高電平，當(dāng)沒有聲音時(shí)在 out 端產(chǎn)生一個(gè)小于 0.8V 的低電平；在總電路的綜合4控制基礎(chǔ)上，當(dāng)夜晚有人經(jīng)過時(shí)路燈點(diǎn)亮，在寂靜無人的晚上路燈熄滅。圖 1.2.3 光控電路1.2.41.2.4 混合控制模塊混合控制模塊如圖 1.2.4 當(dāng)有聲音時(shí)在 out 端將輸出一個(gè)大于 2V 的高電平，當(dāng)沒有聲音時(shí)在out 端產(chǎn)生一個(gè)小于 0.8V 的低電平；沒有光時(shí)在 out 端將輸出一個(gè)大于 2V 的高電平，當(dāng)有光時(shí)在 out 端產(chǎn)生一個(gè)小于 0.8V 的低電平；當(dāng)光控模塊和聲控模塊同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)大于 2

13、V 的高電平時(shí) LM324 兩端才產(chǎn)生高電平，其他情況下 LM324 兩端將產(chǎn)生一個(gè)低于 1V 的低電平。在總電路的綜合控制的基礎(chǔ)上，當(dāng)夜晚有人經(jīng)過時(shí)路燈點(diǎn)亮，在寂靜無人的晚上路燈熄滅。在延時(shí)照明控制電路作用下，一段時(shí)間過后人走燈熄。從而達(dá)到節(jié)約電能延長(zhǎng)使用壽命的目的。圖 1.2.4 混合控制電路圖1.2.1.2. 5 5 開關(guān)延時(shí)電路開關(guān)延時(shí)電路 如圖 1.2.5 本延時(shí)電路采用 RC 充放電電路作為延時(shí)部分，通過二極管等使5充電放電電路分開。這樣極短的聲音刺激就能實(shí)現(xiàn)電路的延時(shí)工作。信號(hào)由前一級(jí)邏輯電路部分經(jīng) R1 輸入，經(jīng)過二極管 D1 向電容單向 C1 充電。所以充電后運(yùn)放 LM324

14、的 3 腳電位高于 2 腳，1 腳就輸出正電位，經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓為 5V，此時(shí)三極管 Q1 開啟，指示燈亮起，繼電開關(guān)合上，電網(wǎng)接通，點(diǎn)亮燈泡 X1。在聲音信號(hào)刺激結(jié)束后，電容向電阻 R2R5 放電，其中 R5 為 100k 電位器，使其放電時(shí)間為 5s 到 25s 可調(diào)。圖 1.2.5 開關(guān)延時(shí)電路6第二章第二章 混合控制模塊的設(shè)計(jì)混合控制模塊的設(shè)計(jì)2.12.1 混合控制模塊設(shè)計(jì)混合控制模塊設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)之初，首先要明確所設(shè)計(jì)電路的功能為在前級(jí)模塊給出的各種信號(hào)和后一級(jí)所需要的信號(hào)。根據(jù)這一設(shè)計(jì)思路，在有聲音和無光時(shí)上一級(jí)的兩個(gè)模塊都將產(chǎn)生大于 2V 的信號(hào)，而實(shí)際也是要求在這種情況下控制燈亮，給

15、下一級(jí)一個(gè)大于4V 的高電平信號(hào)，才能控制燈亮，而在其他情況下都將產(chǎn)生低電平，約接近于 0V。根據(jù)這些選擇 74LS08 與門芯片就能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。而下一級(jí)要求電壓大于至少為 4V時(shí)才能控制燈亮，所以在 74LS08 的輸出端加一個(gè)兩級(jí)放大電路就能達(dá)到設(shè)計(jì)要求了。2.22.2 混合控制模塊原理混合控制模塊原理 聲光雙控?zé)舻幕旌峡刂颇K總體參考方案圖如圖 2.1 所示。它包括聲音信號(hào)和光照度信號(hào)的 74LS08 邏輯控制模塊和 LM324 放大兩個(gè)模塊組成。從外界進(jìn)行信號(hào)混合篩選和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，從而達(dá)到燈泡發(fā)亮的功能。圖 2.1 聲光雙控?zé)艨刂葡到y(tǒng)混合控制模塊設(shè)計(jì)框圖2.32.3 設(shè)計(jì)方法與參數(shù)

16、的確定設(shè)計(jì)方法與參數(shù)的確定通過設(shè)計(jì)原理可以設(shè)計(jì)如圖 2.2 所示電路，根據(jù)聲控和光控提供的電壓我們選擇74LS08 二輸入與門芯片，當(dāng)輸入的兩個(gè)信號(hào)都是高電平時(shí)芯片輸出端產(chǎn)生一個(gè)大于2V 高電平給下一級(jí)，由于當(dāng)恰好為 2V 時(shí)下一級(jí)不能滿足其要求，故利用 LM324 設(shè)計(jì)一個(gè) 2 倍的放大器，電阻可以選擇兩個(gè) 2K 歐姆的電阻和一個(gè) 1K 歐姆的平衡電阻。LM324 放放大大74LS08 與門與門電路電路光控部分光控部分聲控部分聲控部分7圖 2.2 混合控制模塊設(shè)計(jì)電路2.42.4 電路仿真圖電路仿真圖圖2.3 混合控制模塊仿真從圖 2.3 混合控制模塊仿真，當(dāng)給 74LS08 的兩個(gè)輸入端輸

17、入兩個(gè)方波信號(hào)，可以看出當(dāng)只有兩個(gè)輸入同時(shí)為高電平時(shí)輸出才是高電平，其他情況下輸出的都是零電平。8第三章第三章 電路的焊接與調(diào)試電路的焊接與調(diào)試3.13.1 電路的安裝與焊接電路的安裝與焊接電路安裝要注意幾個(gè)原則：1.先裝矮后裝高、先裝小后裝大、先裝耐焊等；2.一定要注意排版，不能東倒西歪，方向應(yīng)盡量一致；3. 布線盡量使電源線和地線靠近實(shí)驗(yàn)電路板的周邊，以起一定的屏蔽作用；4. 最好分模塊安裝。此外焊接時(shí)不能出現(xiàn)虛焊、假焊、漏焊，更不能出現(xiàn)過焊，因?yàn)橛行┢骷?，不能耐高溫，比如焊接三極管時(shí)，電烙鐵絕對(duì)不能停留太久；同時(shí)過焊銅片將脫落，給焊接帶來不必要的麻煩、也將影響板子的視覺效果。3.23.2

18、 混合控制模塊的調(diào)試混合控制模塊的調(diào)試 本實(shí)驗(yàn)調(diào)試，可以首先給電路一個(gè)高電平信號(hào)和一個(gè)低電平信號(hào)，兩個(gè)低電平信號(hào)，用示波器檢測(cè)與門過后是否有信號(hào)。若沒有信號(hào)則說明與門可能工作正常。再輸入兩個(gè)高電平信號(hào)，看輸出是否有信號(hào)，若有信號(hào)則說明與門工作正常，否則就是芯片有問題需更換芯片。第二部分的調(diào)試。若有信號(hào)經(jīng)過 74LS08 后，在用外用表檢測(cè) LM324 輸出端的電壓，看其輸出大小。當(dāng)兩個(gè)都是高電平輸入時(shí) LM324 輸出端至少應(yīng)該有 4V 的輸出信號(hào)。實(shí)際調(diào)試過程中，當(dāng)輸入兩個(gè)高電平信號(hào)時(shí)，74LS08 輸出端有一個(gè)大于 2V 的信號(hào)，調(diào)試時(shí)電壓在 2V 到 4.8V 之間，達(dá)到了預(yù)期的效果。此

19、時(shí) LM324 的輸入端電壓在3.8V 到 7V 之間，基本上符合了設(shè)計(jì)要求。9第四章第四章 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試 在五個(gè)模塊分別調(diào)試成功的前提下，按照電路圖將五個(gè)模塊連接好，檢查是否正確連接，連接正確時(shí)則可以接上 220V 的交流電源。遮住光敏電阻看是否燈泡發(fā)光，加上聲音時(shí)看燈泡是否發(fā)光。即在有光時(shí)不管有聲音和沒聲音燈泡都不亮，在無光時(shí)有聲音時(shí)燈泡亮且延時(shí) 20 秒左右，沒聲音時(shí)燈泡不亮。如果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或根本不會(huì)出現(xiàn)所要的結(jié)果，可以用萬用表和示波器逐個(gè)檢測(cè)信號(hào)，再檢查是否存在虛焊的問題。調(diào)試過程中如果發(fā)現(xiàn)電路不是怎么靈敏，可以調(diào)節(jié)聲音檢測(cè)放大系統(tǒng)的電位器，改變二極管基極的電壓從而實(shí)現(xiàn)靈敏度的調(diào)節(jié)，如果延時(shí)時(shí)間達(dá)不到要求可以調(diào)節(jié)電位器改變充放電路的放電時(shí)間。在