楼道里的声控系统

目录第一章绪论..............................................................................................-1-1.1课题的理论意义：............................................................................-1-1.2课题的实践意义：............................................................................-1-1.3电路逻辑功能简介............................................................................-1-第二章课程设计的内容与要求...................................................................22.1课程设计的内容....................................................................................22.2实验要求................................................................................................22.3实验目的和要求....................................................................................2第三章系统总体方案设计及方案论证.......................................................33.1实验原理及其原理图............................................................................33.2电路框图:...............................................................................................43.3实验所需器件........................................................................................43.4元器件介绍............................................................................................53.4.1NE555内部结构原理..............................................................53.4.274HC123引脚图及功能.........................................................83.4.3光敏电阻结构图....................................................................103.4.4运放LM358...............................................................................113.5电路的参数计算................................................................................12第四章硬件电路安装及调试.....................................................................144.1调试过程............................................................................................144.2调试过程中出现的问题....................................................................144.3问题的解决办法................................................................................144.4该电路的优点....................................................................................14第五章总结与展望.....................................................................................16参考文献.............................................................................................................18附录.....................................................................................................................19吉林工程技术师范学院课程设计-1-第一章绪论1.1课题的理论意义：用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、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，适合于各种楼房走廊的照明设备。1.2课题的实践意义：降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流，高能耗且会加剧温室效应的白炽灯越来越不受欢迎。继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后，世界各地陆续抛弃白炽灯已成定局，环保型节能荧光灯是白炽灯的替代者。1.3电路逻辑功能简介本电路机器极其适用于楼道内。当白天的时候，由于光敏电阻的阻值发生变化使输出控制为低电平，相当于开关闭合；晚上的时候控制为高电平，相当于开关打开。这样起到了节能的优点，减少了人为控制所带来的麻烦。吉林工程技术师范学院课程设计2第二章课程设计的内容与要求2.1课程设计的内容设计声光控制照明灯。2.2实验要求要求设计一个楼道内的声控系统，该电路夜间有声音信号时，照明灯（用LED发光管模拟）点亮；无声时延迟5秒后熄灭;如声音间隔小于5秒，则LED持续点亮。白天有声无声均不点亮。2.3实验目的和要求1．巩固加深对模拟电子技术和数字电子技术基础知识的理解，提高综合利用所学知识的能力，培养学生独立分析问题，解决问题的能力。2．通过查找资料、选方案、设计电路、仿真和调试、写报告等环节的训练，熟悉设计过程、步骤。为今后从事电子线路的设计，研制电子产品打下基础。3．设计模拟和数字混合电路，实现特定功能，学习这一技能，积累这一方面的经验。吉林工程技术师范学院课程设计3第三章系统总体方案设计及方案论证3.1实验原理及其原理图该电路由声控电路、光控电路及放大电路、单稳态延时电路组成，下面对其功能进行逐一分析并确定电路结构。图3.1实验原理图吉林工程技术师范学院课程设计43.2电路框图:3.3实验所需器件1.实验仪器：光敏电阻（一个），绝缘实验台，5V电压源，光敏电阻(一个);驻极体话筒(一个);运放LM358、74LS122、NE555（各一个）；发光二极管（一个）；电容（若干）；电阻（若干）；导线（若干）。2.实验工具：剥线钳，焊锡，数字万用表，偏口钳，电烙铁。吉林工程技术师范学院课程设计53.4元器件介绍3.4.1NE555内部结构原理吉林工程技术师范学院课程设计6图3.2NE555内部结构原理图555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中，1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V—3V，输出吉林工程技术师范学院课程设计7电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V—18V范围内使用。555定时器工作时过程分析如下：5脚经0.01uF电容接地，比较器C1和C2的比较电压为：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。当VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器置0，G3输出高电平，放电三极管TD导通，定时器输出低电平。当VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不来。当VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。当VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。NE555引脚图图3.3NE555引脚图吉林工程技术师范学院课程设计83.4.274HC123引脚图及功能图3.574HC123引脚图吉林工程技术师范学院课程设计9图3.674HC123内部结构图74HC123是单稳态触发器，其RxCx（7，15）和Cx端（6,14）界定是的电阻和电容，即决定触发后的单脉冲宽度。Rbar（3,11）是低电平复零，不做复零时为高电平。Abar（1,9）是下降沿触发输入端。通过Abar用负脉冲触发，不用时保持高电平。B(2,10)是上升沿触发输入端，通过B用正脉冲触发，不用时置低电平。Q（5,13）与Qbar（4,12）分别是输出正负时的单脉冲。器件中单稳触发器作用是不管触发信号持续多长时间，只固定维持外围阻容给定的一段时间就恢复触发前状态，外围电阻电容决定单稳时间，因为触发是由边缘触发，上升或下降沿。可再触发单稳不同之处是前次触发后的单稳没有恢复触发前状态而又有触发信号时，可再触发单稳将在触发边缘开始继续维持阻容给定的单稳时间，而单稳是不理会在翻转后的触发信号的。此芯片也可做多谐振荡器用。吉林工程技术师范学院课程设计1074HC123单稳态触发器。它有两种输入，A为低电平有效，B为高电平有效。有两种输出，正好相反。用外接的电阻电容作定时元件，时间自己定，比74LS电路易用。单稳态触发器74HC123及外围电路来实现该功能。74HC123为双可重复触发的单稳态，其输出脉冲的宽度主要取决于定时电阻R与定时电容C，脉宽的计算为电容值与电阻值的乘积即：WP=R´C，在实际设计中R=5kW，C=80pF，输出脉宽为400ns、幅度约5V。脉冲快沿放大与射极跟随输出电路，主要作用是对整