第一章 设计任务及要求
设计说明：
1、声光双控延时开光不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公室、教学楼等公共场所，它具有体积小，外形美观，制作容易，工作可靠等优点，而且降低能耗，节约能源，注重环保是当今世界的主潮流。此外，它在一定的场所使用还可起防盗作用。它是公共场所照明开关的理想选择。
2、设计合理的控制电路控制灯泡：设计一个灵敏度较高的声光控制开关，行人只要发出声音就能将电路触发，电路仅使用一只555定时器、一个光敏电阻器以及若干电阻、电容配合就能将电路触发，使其导通，将电灯打开。它不需要发送关闭信号，由电路自身的延时电路将灯关闭。当灯被打开后，延时电路延时约20s后将灯自动关闭。该电路还具有自动光控作用，在白天由光敏电阻器控制着电路。即使受到声音信号的触发，开关也不会打开。
要求：
设计一个楼道声光控灯控制电路是灯泡持续亮20秒后熄灭。
第二章 设计方案
对于楼道声控开关控制电路的制作有四个方面：
一：电源模块，二：信号模块，三：延时电路,四：控制电路。电源模块为整个电路提供稳定的直流电源，驱动芯片555和控制电路。信号模块分为声音信号收集模块（用开关模拟）和光信号收集模块。光信号收集模块将光强度的改变转变为电压的改变，与声音信号一起控制芯片的输入。延时模块是在光信号和声音信号的共同作用下工作，起到延时的作用。被控制模块在延时模块的作用下工作，达到设计的目的。
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第三章 设计原理与电路
首先利用由变压器、整流桥及稳压芯片构成直流电源，为后续电路提供电源。其次，有光敏传感器及模拟开关模拟光信号和声音信号的产生。然后产生的光信号和声音信号直接控制延时电路中555芯片的置位端与信号输入端，由555芯片构成单稳态触发器以作为延时电路。再由延时电路产生的高低电平信号控制电磁继电器的开关，由电磁继电器的通断控制灯泡的电源。
光信号 电源 延时555电路 继电器 灯泡 声音信号
图3-1（电路原理框图）
3-1 控制电路组成及原理
组成：电源部分由变压器，整流桥和稳压芯片7812组成，得到12V的直流电。在仿真中，由于软件的原因声音传感器由产生单个脉冲的信号发生器代替，当外界有声音发出时，产生脉冲。光信号传感器由光敏电阻器组成，当没有光线照射光敏电阻器是输出低电平，有光线照射时输出高电平。延时控制电路由555定时器构成的单稳态触发器构成，当由作用信号输入时，将会输出一定时间的高电平。控制电路由电磁继电器控制，当输入高电平时，电磁继电器闭合，接通灯泡的电源。
原理：延时电路由光敏电阻器和单个脉冲信号发生器共同控制，光敏电阻器输出端接555芯片的4号管脚置位端R，单个脉冲信号发生器输出端接555芯片的2号管脚置位端TR。当有光线照射时，光敏电阻器产生低电平时555芯片输出端始终为低电平，不管有无声音信号，其将始终无法驱动电磁继电器闭合，灯
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泡不会发光；当没有光线照射时，光敏电阻器产生高电平使置位端无效，此时有声音信号作用时，将产生脉冲信号输入555芯片，此时555芯片的输出端将会产生一定时间的高电平，高电平信号驱动电磁继电器闭合，使灯泡接通电源发光。555芯片产生的高电平时间有其外接电路的电阻R和电容C的充电和放电时间决定。
3-2 芯片555的介绍
芯片555引脚图
图3-2-1（引脚图）
芯片555有八个管脚 下面是引脚功能说明
1 脚为地 2 脚为触发输入端 3 脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制 4 脚是复位端 5 脚是控制端 6 脚为阈值端
7 脚称放电端 8 脚为正电源电压端
芯片555性能参数
图3-2-2
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供应电压5-18V 供应电流3-6 mA 输出电流225mA (max) 上升/下降时间100 ns 允许功耗600mW 工作温度 -10—+70℃ 储藏温度-65—+150℃ 最高结温300℃
555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V，以UCC表示；从分压器上看出，上比较器6脚A1的５脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。
3-3稳压芯片7812的介绍
7812是指三段稳压集成电路IC芯片元器件，适用于各种电源稳压电路。
特性：
输出稳定性好、使用方便 输出过流、过热自动保护
输出电压12v 线性调整率14.5V- 30V 负载调整率5mA - 1.5A 静态电流5.1 mA 静态电流变化5mA -1.0A 输出电压漂移-1 mV/℃ 输出噪声电压76μV/Vo 纹波抑制71 dB 电压差2v 输出电阻18 mΩ 短路电流230 mA 峰值电流2.2A
图3-3-1
7812最大输出电流为1．5A,塑料封装的稳压电路具有安装容易、价格低廉等优点, 一般三端集成稳压电路的最小输入、输出电压差应＞2V，否则不能输出稳定的电压，一般应使电压差保持在4-5V，即经变压器变压，二极管整流，电容
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器滤波后的电压(输入电压)应比稳压值(输出电压)要高。(7812最高输入电压是36v)。
图3-3-2
3-4各分离电路的设计
1、稳压电源电路
常用的稳压电源电路如图。
图3-4-1
2、信号处理及延时控制电路
信号处理及延时控制电路如下图所示，信号的处理和延时控制都由555芯片完成。将光信号接入到555芯片的4脚复位端作为控制555芯片工作的信号，声音信号接入到555芯片的2脚触发输入端。延时信号的时间长短有电阻
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图3-4-2
3、控制电路
图3-4-3
3-5 电路参数的选取
延时电路由555芯片构成的单稳态触发器组成，将555电路的6、2脚并接起来接在RC定时电路上，在定时电容CT，两端接按钮开关SB，就成为人工启动型555单稳电路，如图3-5-1 (a)所示，用等效触发器替代555，并略去与单稳工作无关的部分后见图4(b)所示，下面分析它的工作原理： 稳态：接上电源后，电容CT很快充电到VDD，从图3-5-1 (b)看到，触发器输入R=1，S=1，从功能表看到输出Vo=0，这是它的稳态。 暂稳态：按下开关SB，CT上电荷很快放到零，相当于触发器输入R=0，S=0，
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输出立即翻转成Vo=l，暂稳态开始。开关放开后，电源又向CT充电，经过时间TD后，CT上电压上升到>2/3VDD时，输出又翻转成Vo=O，暂稳态结束。TD就是单稳电路的定时时间或延时时间，它和定时电阻RT和定时电容CT的值有关：TD=1.1RTCT。
图3-5-1
由于软件无法模拟开关组成的输入信号，因此将声音信号由单个脉冲信号代替。将555电路的6、7脚并接起来接在定时电容CT上，用2脚作输入就成为脉冲启动型单稳电路，如图3-5-2 (a)所示，电路的2脚平时接高电平，当输入接低电平或输入负脉冲时才启动电路，下面分析它的工作原理：
稳态：接上电源后，R=1，S=1，输出Vo=0，DIS端接地，CT上的电压为0即R=0，输出仍保持Vo=0，这是它的稳态。
暂稳态：输入负脉冲后，输入S=0，输出立即翻转成Vo=1，DIS端开路，电源通过RT向CT充电，暂稳态开始。经过时间TD后，CT上电压上升到>2/3VDD时，输入又成为R=1，S=1，这时负脉冲已经消失，输出又翻转成Vo=0，暂稳态结束。这时内部放电开关接通，DIS端接地，CT上电荷很快放到零，为下一次定时控制作准备。电路的定时时间TD=1.1RTCT。
图3-5-2
在电阻与电容选择时，应考虑电阻与电容的常用性，由于要求充 电时间比较长，因此采用大电阻和小电容
TD=1.1×RT×CT
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TD=1.1×910×103×20×10−6 S
TD=20.02 S
第四章 电路的仿真与调试
声光控灯控制电路仿真原理图（Proteus) 图4-1-1和图4-2
图4-1-1
第五章 设计总结
设计经验总结：
通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，首先是芯片的选择，555定时器和稳压芯片7812，选择符合我们设计要去的芯片。同时，在仿真软件Proteus元件库中要找到相应元件，这对于我们来说很重要。在仿真软件Proteus使用时，无法用开关模拟声音信号的输入。
设计感想：
在这次课程设计中我们收获了很多。在设计的过程中，我们会遇到这样或那样的问题，最重要的是不要着急，而是沉着、冷静的对待。当我们把心态放平和，这时可能就有了解决问题的思路。通过这次课程设计，使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，把所学的理论知识与实践相结合
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起来，从理论中得出结论，才能真正提高自己的实际动手能力和思考的能力。
最后，感谢侯俊才老师的细心指导。
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附录
6-1 元件 Cap1 Cap2 Cap3 Rest1 Rest2 TRAN-2P2S BR1 7812 TORCH_LDR 555 RL1
封装 AXIAL100 AXIAL100 AXIAL100 ANALOG ANALOG BRIDGE2 DIP40 DIL08 IDC8 数量 1 1 1 1 1 1 １ 1 1 1 备注 20uF 0.01uF 10uF 910K 200R L1=220H,L2=1H 整流桥 稳压芯片 延时电路 八段共阳极数码显示管 电磁继电器 RLY-OMRON1 -G2RL-C6 参考文献: [1]阎石 数字电子技术基础 北京高等教育出版社 2005年
[2]童诗白 模拟电子技术基础 北京高等教育出版社 2005年
[3]吉雷 Protel99从入门到精通 西安电子科技大学出版社 2007年 [4]林占江.电子测量技术 北京电子工业出版社 2011年
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