声光控延时开关电路原理、制作与调试

现在用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关已被广泛使用，学生对其工作原理特别的感兴趣。该开关的功能是，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，楼道灯延时四五十秒后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合学生自制。所以我们把声光控延时开关的安装与检测实验/实训课题，作为桥式整流及滤波实验、与非门等集成逻辑电路的测试、色环电阻的识读与测量、电容器及测量、光敏电阻的特性及测量、晶闸管工作原理及测量等课题后进行的综合训练。通过该课题的训练要求学生掌握声光控延时开关电路的工作原理，会识读电子电路印制版图，掌握驻极话筒、稳压二极管等电路元件好坏及极性的检测，同时掌握相关的焊接工艺及电路的调试，故障排除等操作技能。

因此，在课题的实施过程中，首先发放声光控延时开关的电路图（如图1所示）和印制版图（如图2所示），随后介绍识读电子电路印制版图的方法，两名学生一组，对照电路原理图与印制版图逐一识读，相互分析讨论，达到识读电子电路印制版图的目的。

 

图1  声光控延时开关电路图                            图2 声光控延时开关电路版图

其次分析电路的工作原理，老师引导学生应用理论知识对实验电路进行分析解剖，将实验电路逐个分解为单元电路。对单元电路进行理解、消化，这样学生在调试过程中遇到问题就会有针对性地进行分析和检测，避免盲目性，起到举一反三、事半功倍的效果。

教师引导学生把实验电路分为主电路、电源电路、光控电路、声控电路、触发电路、延时电路等几个单元电路，学生分组讨论找出相关电路并自行分析。参考单元电路如图3-图8所示，最后由老师引导学生写出电路的工作原理，使学生积极参与达到理解与掌握的目的。

电路工作原理：

1.光强时不论有无声音，IC(6)=0，IC(5)为1或0，IC(4)=1，D6截止，IC(11)=0，无触发信号，晶闸管D5截止，灯不亮。

2.光弱无声时，IC(6)=1，IC(5)=0，IC(4)=1，D6截止，IC(11)=0，无触发信号，晶闸管D5截止，灯不亮。

3. 光弱声足够强时，IC(6)=1，IC(5)=1，IC(4)=0，D6导通，C2充电，IC(11)=1，有触发信号，晶闸管D5导通，灯点亮。随后声音消失，IC(5)=0，IC(4)=1，C2放电延时，至IC(11)=0，触发信号消失，晶闸管正向阳极电压过零时，D5截止，灯灭。

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图3 主电路                                     图4  电源电路

图5  光控电路                                    图6  声控电路

                               

                                                  

 图7 触发及延时电路

随后发放电路元器件进行元件的检测、安装、焊接和电路调试。在电路调试的过程中可能会出现各种不同的问题，如灯不亮、灯常亮等故障现象，学生会运用学到的理论知识，将故障范围圈定在某个单元电路，这样就缩小了查找故障的范围，避免了盲目性，使操作具有很强的针对性，学生的实习积极性得到了极大的提高。

综上所述，可以看到，将整体的实验电路拆分为单元电路，每个单元电路的结构都比较简单，线路比较清晰，很适合运用综合知识进行故障排查。可以使学生对实验电路的整体和各部分的理解更加透彻，易于将理论知识点运用到实验中，并通过实验将理论知识点串联起来。在这样的实验过程中，作为指导实验的教师应该引导学生对实验现象进行积极的思考，要培养学生良好的分析问题的习惯，启发学生运用所学过的理论知识解决实践中遇到的问题，在实验过程中，可先把各个单元电路调好，再以搭积木的方式连接电路，完善实验电路的全功能。

这种教学方法不仅适用于本文所举例的实验电路，同样也适用于电子工艺实习所涉及的复杂电路，它的关键在于启发学生在实践过程中动脑筋分析电路各部分的功能，分析各环节的作用，培养学生自己分析问题、自己动手解决问题的能力，促进学生综合素质的提高，而学生实践能力的提高是任何计算机模拟仿真所不能替代的，这正是实践教学所追求的根本目标。

结束语

该课题通过焊接和制作一个电子电路让学生了解一个电子产品的开发和制作过程，锻炼学生的焊接技术和调试电路的能力，在实践过程中，经常会出现各种各样的问题，每排除一个故障，解释清楚一个异常现象，对学生来说都是一个收获。出现的问题越多、正确合理地解决的问题越多，学生的收获就越多，信心也就越足。作为指导教师应该随时随地注意培养学生分析和解决实际问题的能力，提高他们操作硬件的基本功，增强他们的信心，不断提升学生的综合素质。这种从做单元电路实验开始引导学生将理论知识应用于实践，对实验电路进行多方位的分析，不仅使得教学更加程序化，而且其教学设计也更能突出“以学生为主体”，值得在教学实际中推广。

 

第二篇：声光控延时开关的制作1

声光控延时开关的制作

摘要

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，被人们誉为“长明灯的克星”。

本次设计的是一个灵敏度较高的声光控制开关，行人只要拍个巴掌就能电路触发。本电路仅使用一只CMOS门电路TC4081BP、一个CRZ2-113F型小型驻极体式电容话筒、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25s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。

在此电路的设计中，要注意三点，第一是要合理设计三极管的静态工作点，使之处于饱和或截止两状态；第二要调节好电位器，从而使声控开关和光敏电阻具有良好的灵敏度；第三要合理设定延时RC，实际和理论延时时间总会有差距的。 关键词：声光双控；延时；节电；开关

目录

第一章 设计流程 .......................................................................................................... 1

1.1 PC版图 .............................................................................................................. 1

1.2 材料清单表 .......................................................................................................... 2

1.3 电路图 .................................................................................................................. 2

第二章 电源模块 .......................................................................................................... 4

2.1 电源电路的设计 .................................................................................................. 4

2.2 电源电路的工作原理及相关参数的分析 .......................................................... 4

2.3 电源电路的其他设计 .......................................................................................... 4

2.4芯片CD4011的介绍 ........................................................................................... 5

第三章 信号收集模块 .................................................................................................. 6

3.1 光信号收集电路 .................................................................................................. 6

3.1.1 光信号收集电路的设计 ............................................................................... 6

3.1.2 光信号电路的工作原理 ............................................................................... 6

3.1.3 光信号电路相关参数的分析 ....................................................................... 6

3.2 声音信号收集电路 .............................................................................................. 6

第四章 延时模块 .......................................................................................................... 8

4.1 延时电路的设计 .................................................................................................. 8

4.2延时电路的工作原理 ........................................................................................... 8

4.3 RC 电路的放电过程 ............................................................................................ 8

4.4 RC 电路的时间常数 ............................................................................................ 8

4.5延迟时间的可优化性 ........................................................................................... 8

第五章 被控制模块 .................................................................................................... 10

5.1 电路工作原理 .................................................................................................... 10

5.2 电路参数分析 .................................................................................................... 10

5.2.1 相关元件介绍 ............................................................................................. 10

5.2.2 电路参数分析 ..............................................................................................11

第六章 制作要领 ........................................................................................................ 12

6.1 灯泡一直亮着 .................................................................................................... 12

6.2 灯泡始终不亮 .................................................................................................... 12

6.3 发光时间短 ........................................................................................................ 12

6.4 灯泡响应灵敏度低 ............................................................................................ 12

结果和结论 .................................................................................................................. 13

总结............................................................................................................................... 14

致谢............................................................................................................................... 15

参考文献 ...................................................................................................................... 16

第一章 设计流程

此设计是为了实现声控光控延时开关的功能。在白天时无论是否有声音,小灯都不能被点亮，即白天时不需要光照，在夜晚当有声音产生时,小灯被点 亮，且在声音消失后，小灯能够维持一段时间亮度，即在夜晚有人经过的时候,灯被点亮，并有足够的时间让人通过。所设计的电路分为五个模块：电源模块，信号收集模块，信号处理模块,延时模块和被控制模块。电源模块为整个电路提供稳定的直流 电源，使驱动三极管，芯片 CD4011 和小灯。信号收集模块分为声音信号收集 模块和光信号收集模块。声音信号收集模块将声音信号转变为音频电信号从而 能够输入电路，起到控制开关的作用。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。信号处理模块即是芯片 CD4011 对声音,光信号导致的电信号的改变进行处理，从而驱动被控制电路, 并作用于延时模块。延时模块是在信号处理模块的作用下工作，起到延时的作用。被控制模块在信号处理模块及延时模块的共同作用下工作，达到设计的目的。

1.1 PC版图

如图

1-1所示

图1-2印制板电路原理图

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1.2 材料清单表

如表1-2所示

1.3 电路图

如图1-3所示

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图1-3电路原理图

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第二章 电源模块

这一章详细介绍电源模块的电路设计，电路中各个器件参数确定的相关分 析，其工作原理及其他类似的设计。为整个电路提供 5V、12V 的直流电源，是 电路的动力来源。

2.1 电源电路的设计

电源电路采用降压、整流、滤波和稳压的组合电路，将 220V 的交流电压变 为 5V 和 12V 的直流电压。电源变压器整流电路滤波电路稳压,降压过程是将220V单相交流电压直接输入有一定匝数比的变压器，得到降 压后的电压。然后将变压器副边的交流电压通过单相桥式整流电路，得到脉动系 数较大的直流电压。为了减小电压的脉动，将经过整流桥整流后的直流电压通入 由滤波电容构成的滤波电路，使输出较为平滑的电压。要得到稳定的直流电源需将滤波后的电压输入稳压电路。稳压电路有电阻个稳压二极管构成，利用二极管的稳压特性，使得到不受电网电压波动和负载电阻变化影响的稳定性较高的直流 电压。

2.2 电源电路的工作原理及相关参数的分析

为了得到5V和12V 的直流电源，将220V频率为50hz的单项正弦波交流电输入变压器，其原边与副边的比为 n1/n2=15 ，经过变压器得到u2 =12.5V声光控延时开关的设计 220 得到 n1/n2 =15 u2 = n1 n2交流电通入单项桥式整流电路经过全波整流得到平均值为0.9u2的直流电压，其脉冲系数很大。单相桥式电路中的整流桥的二极管选用 IN4007。然后将 U O(AV)1的直流电压通滤波进行滤波，可以得到平均值为18V 的直流电压。滤波电

路中的电容为 C1，C1 并联的负载为 RL，RL 理想情况下可将交流分量全部滤掉，使输出电压仅为直流电压，然而，由于滤波 电路为无源电路，所以接入负载后必会影响其滤波效果，要得到稳定的直流电源 需将滤波后的电压输入稳压电路。稳压电路中的稳压管Dz选用稳压值为12V的稳压二极管，其型号为2CW19;Dz2 选用稳压值为5V的稳压器二极管，其型号为 2CW12 经过查阅电子元器件的手册，Dz2的最小工作电流为10mA ，最打工作电流为45mA ，内阻为 r2 =50 。

2.3 电源电路的其他设计

此电源电路还有其他方式的设计。由于该电路所要求的电压值可以在一定的范围内波动，可以将220V交流电源通过整流桥后用两个阻值较大的电阻R1、R2进行分压，并用电容C在电阻R2上并联，对R2的电压进行滤波，最后在电容C形成上正下负的直流电压。 -4-

R1、R2的取值应该较大，使得电路上的电流较小，其中上的电压值要考虑与 R2 并联的负载大小，在此次电路设计中，后面连接的被控制电路、芯片、声控、光控电路上的电阻连接起来大约为20K。

2.4芯片CD4011的介绍

CD4011是一种将四个基本二输入与非门电路集合在一起制成的集成电路，因此称为二输入四与非门集成电路。利用该集成电路既可以设计放大器，也可以设计振荡器，还可以设计控制开关，因此被广泛应用于各种电子设备中。另外，CD4011 内部四个二输入与非门电路各自独立，实际中可选用其中一个，也可以四个全用，还可进行并联、串联应用，这又给我们的设计带来了极大的方便。

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第三章 信号收集模块

3.1 光信号收集电路

3.1.1 光信号收集电路的设计

如图1-3所示，对于光信号的设计，我们要求在白天与晚上R与RG间的电压输出有很大的反差，在白天要求输出低电平，而在晚上要求输出高电平，所以必须要用光敏电阻 RG。将光敏电阻 RG与R5串联起来。

3.1.2 光信号电路的工作原理

光敏电阻型号最大电压，最大功耗环境温光谱峰亮电暗电阻阻在白天光较强时，光敏电阻 RG 的阻值较低（约为 1.2kΩ） ，在 R5 与光敏电 阻的两端加有12V的电压，在白天我们要求此端输出低电平，则不管声控部分输出的是高电平或低电平，芯片 CD4011 最终都输出低电平，则使得控制电路的三极管不导通，继电器上无电流，由继电器的工作原理可知灯泡不亮。所以R5声光控延时开关的设计的阻值要远大于1.2kΩ，近似使得 R5 短路。在晚上光线较暗时，光敏电阻RG的阻值变大（最大约为 50MΩ） ，R5、RG串联对 12V 电压分压，在晚上我们要求此端输出高电平，若此时有声音即声控部分输出高电平，则芯片 CD4011 最终输出高电平，使得控制电路的三极管导通，继电器上有电流，由继电器的工作原理可知灯泡亮。若无声音，则声控部分输出 低电平芯片 CD4011 最终输出高电平，灯泡不亮。所以 R5 的阻值要远小于 50M Ω，这样晚上可认为电压全分与 R5，RG 短路。即控制灯泡在晚上无声时不亮。

3.1.3 光信号电路相关参数的分析

通过对光电路的工作原理分析我们要求 R5 阻值要远大于1.2kΩ，同时又要远小于 50MΩ。再由串联分压公式可知，由于在白天 RG 约为 1.2kΩ，晚上 RG 约为 50MΩ，Vcc=12V 我们综合各种因素最终选择 R5为1MΩ。

3.2 声音信号收集电路

顾名思义，声光控延时开关就是用声音来控制开关的“开启"，若干分钟后延时开关“自动关闭"。因此，整个电路整个电路的功能就是将声音信号处理后，变为电子开关的开动作。明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将 电路划分为若干个单元。在仿真当中，由于仿真软件的不熟，声音输入部 分我们用开关代替，同样电容C2具有通交流阻直流的作用，由于声音输入相当于一个正弦信号输入。所以在仿真中，我们把麦克风用导线代替，电容也用开关 代替。当外界有声音发出时，开关闭合，可使三极管 VT 瞬间截止，集成电路A的2脚便通过电阻器R4连接12V电压正极，又因A的一脚在晚上也 -6-

是高电压，便相继使A的3脚输出低电压，5脚和6脚也为低电压4脚则输出高电压。该 电压经二极管VD1正偏导通，向电容器C2充电，又使A的8脚和9脚为高电压， 继续控制A的10脚输出低电压，12脚和13脚为低电压，11脚输出高电压。使三极管导通，便使继电器工作，开关闭合，从而驱动灯泡H放光。注：在仿真中 灯泡我们用的是发光二极管（LED）。当外界没有声音发出时，开关断开，三极管输入到集成电路A的2脚一个低电平。又因A的一脚在晚上也是高电压，便相继使A的3脚输出高电压，5脚和6脚也为高电压，4脚则输出低电压。该电压经二极管VD1正偏导通，又使A的8脚和9脚为低电压，继续控制A的10脚输出高电压，12脚和13脚为高电压，11脚输出低电压。三极管不工作，继电器无法产生电流，继而无法导通开关，从而灯泡H不亮。

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第四章 延时模块

4.1 延时电路的设计

根据电容的特性，电容两端的电压时缓慢变化的，譬如说：灯泡要通电，它 如 但是由于其时缓慢变化的， 0~1V 即 的电压在通电一刻有 0 变为另一个值， 1V。 中间的每一个值灯泡都经历过，突然的变化不会到时突变，时存在电容缓冲的。 根据这一特性，将电容两端并联一个电阻，从而可以一个延时电路，即图中的由 延时电阻器 R6 和延时电容器 C2 组成的延 时电路。

4.2延时电路的工作原理

灯泡 H 在晚上受声音控制发光后，若不再有响声输入到话筒 B，三极管 VT 又受 R2、R3 分压正偏导通，使 A 得 3 脚输出高电压，A 的 4 脚输出低电压，二 极管 VD1 无正偏截止。但是电容器 C2 正极电压不会很快降低，它通过电阻器 R6 放电。由于电阻器 R6 的阻值较大，电容器 C2 上所充的电需要一定时间才能 放完。这样就使 A 的 10 脚保持为低电平，11 脚保持为高电平，灯泡保持发光。 只有等到电容器 C2 放点结束， A 的 8 脚， 脚将为低电平， 脚输出高电平， 使 9 10 12 脚、13 脚位高电压，11 脚输出低电压后，通过三极管控制继电器的工作状态， 以切断灯泡 H 的电流回路，实现灯泡 H 在延时亮一段时间后又自动熄灭，从而 实现了延时功能。

4.3 RC 电路的放电过程

当电容 C2 已有电压 U0 时，且二极管无正偏截止时，电容器立即对电阻 R6 U 惊醒放电，放点开始时的电流为0,放电电流的实际方向与充电时相反，放电时 R 5.2 的电流 i 与电容电压 uc 随时间均按指数规律衰减为零，电流与电压的数学表达式 ，声光控延时开关的设计式中 U 0 为电容器的初始电压。

4.4 RC 电路的时间常数

RC电路的时间常数用t表示，t = RC , t 的大小决定了电路充放电时间的快慢。对于充电而言，时间常数t时电容电压 uc 从零增长到 63.2% US 所需而当时间；对放电而言，t是电容电压 uc 从 U 0 下降到 36.8% U 0 所需的时间。R6的阻值为 250K，C2 为 100 uF ,所以延迟时间为 25 s。

4.5延迟时间的可优化性

在电路中，电路的延迟时间是由电阻和电容协调控制的，因此，可以通过改 变电容 -8-

和电阻的值来增长或缩短延迟时间。譬如说在一栋小区中，可以通过先调 查小区内居民的平均年龄，在合理的装置延迟时间不同的照明灯，如果偏于老龄 化的小区就把延迟时间增长一些，如果不是的话可以稍微缩短一下其延迟时间， 这样做会更加人性化，更加节约能源，切实符合当今时代的主潮流。

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第五章 被控制模块

5.1 电路工作原理

如图1-3所示，被控制电路三极管VT、继电器H、LED灯D3、电阻R8、R9，二极管D2组成，在这部分电路中，继电器和三极管相当于一个开关，可开通或关断灯泡连接的5伏直流电源。当三极管VT处于饱和导通状态时，集电极电流驱动继电器 H 动作，开关闭 合，灯泡回路导通，此时在灯泡回路中，电流从直流电源沿电R8――继电器中的开关――LED灯D3，最后流回直流电源，就这样灯泡亮也。当三极管VT处于截止状态时，继电器H中无电流通过，故而继电器开关无 法动作，导致灯泡回路开路，无电流通过，LED 灯 D3 不亮。 继电器 H 中开关动作受三极管 VT 控制，当三极管 VT 处于饱和状态时，其集 电极有电流通过，从而驱动继电器 H 中的开关动作，灯泡回路导通；而当三极管 VT 处于截止状态时，其集电极无电流通过，继电器中无电流通过，其开关无法 动作，灯泡回路关断。 三极管 H 是处于饱和导通还是处于截止断开，则由其基极B控制。当B极电 压处于高电平时，其值高于集电极C的电压，而且大于三极管 VT 的开启电压 Uon, 三极管处于饱和导通状态，集电极上的继电器中有电流通过；当基极 B 处于低电平状态时，其值小于三极管开启电压 Uon，三极管处于截止状态,其集电极中无电流，三极管这个“开关’处于断开状态。二极管D2的作用是保护继电器。当三极管VT饱和导通时，继电器中有电流 通过，此时是二极管 D2 相当于开路，对电路无影响，当三极管在转换到截止状 17 声光控延时开关的设计态的瞬间，由于继电器中含有电感元件，那么必然会在此刻产生极大的电流，如果不加二极管D2电路可能会因电流过大而损坏，而加上二极管后，电流改变流向，通过二极管D2和继电器中的电感组成的回路完成放电过程，不会损坏电路。

5.2 电路参数分析

5.2.1 相关元件介绍

1.三极管VT选用的是9014型NPP型硅管，相关参数如VCEO、45V ，VCBO、50V， VEBO5.0V ，IC100mA。2.继电器 H 选用的是欧姆龙OMRON 继电器G2R-1 DC12，这是一种小型直流继电器，线圈参数如下：触点形式: SPDT线圈电压12VDC 触点额定值10A 。3.二极管D2 二极管选用的是IN4148,最高反向工作电压(V) 75 反向击穿电压>=100，最大正向电流150，正向压降<=0.8，反向回复时间<=4，声光控延时开关的设计4.日光灯 D3 日光灯选用φ26MM*1500MM （150cm ） 规格的LED灯泡，其额定功率为25W，使用寿命在3万-5万小时。

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强节能更为环保. 还是国家绿色节能照明工程重点开发的产品之一，是目前取代传统的日光灯的主要产品。LED日光灯综合应用 LED电光源，独特的电路控制设计，真正达到了高效节能，省电 80% 以上。超高亮度，显色指数高，是最新型的室内照明产品，不需使用 镇流器、启辉器，无频闪。安装非常简单， 安装时将原有的日光灯取下换上 LED 日光灯，将起辉器去掉即可。 LED日光灯节电高达 70％以上，寿命为普通灯管的 30 倍以上，几乎是免维护。 适用范围：写字楼、工厂、商场、学校、居家等室内照明 LED 日光灯的十大优点 ：1：环保型灯具传统的日光灯中含有大量的水银蒸汽，如果破碎水银蒸汽则会挥发到大气中。但 LED日光灯则根本不使用水银，且LED产品也不含铅，对环境起到保护作用。LED日光灯公认为二十一世纪的绿色光源。2：少发热现象传统灯具会产生大量的热能，而LED 是冷光源，则是把电能全都转换为光能，不会造成能源的浪费。光效能更为显著。3：没有噪音 LED 灯具不会产生噪音，对于使用精密电子仪器的场合为上佳之选。适合于图书馆，办公室之类的场合。4：保护眼睛传统的日光灯使用的是交流电，所以每秒钟会产生 100－120 次的频闪。LED日光灯采用LED 恒流工作，是把交流电直接转换为直流电，有效减少LED 光衰， 启动快，无闪烁，保护眼睛。 5：无蚊虫烦恼 LED 日光灯不会产生紫外光、红外光等辐射，不含汞等有害物质，发热少。因此不会象传统的灯具那样，有很多蚊虫围绕在灯源旁。室内会变得更加干净卫生整洁。 6：电压可调 80V－245V 传统的日光灯是通过整流器释放的高电压来点亮的，当电压降低时则无法点亮。 而 LED灯具在一定范围的电压之内都能点亮，还能调整光亮度. 7：省电寿命长 LED 日光灯的耗电量是传统日光灯的三分之一以下，寿命也是传统日光灯的10 倍，与传统日光灯亮度基本一致，正常使用寿命为3万小时以上， 节电高达 80％，可以长期使用而无需更换，减少人工费用。更适合于难于更换的场合。8：坚固牢靠LED 灯体本身使用的是环氧树脂而并非传统的玻璃，更坚固牢靠，即使砸在地板上LED也不会轻易损坏，可以放心地使用。 9：通用性好LED日光灯外型、尺寸与传统的日光灯一样，可替代传统灯具。 19 声光控延时开关的设计 10：色彩丰富 充分利用LED色彩丰富的优势制作各种发光颜色的灯。

5.2.2 电路参数分析

计算三极管深度饱和时所需基极电流IBS：IBS称为饱和基极电流。为使三极管处于饱和工作状态。用于开关电路的三极管一般都具有很小的VCE(sat)和 RCE(sat)。要选用阻值440Ω的电阻Ⅲ灯泡回路相关参数 灯泡额定功率 P=25W，R=1936Ω，电源为 U=220V，f=50HZ 的交流电。

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第六章 制作要领

6.1 灯泡一直亮着

灯泡一直亮着的问题，多是三极管被击穿，造成继电器中一直有电流通过，从而灯泡回路一直处于导通状态；或者是继电器和灯泡回路的接法不正确，使得 继电器中一直有电流通过或者灯泡直接接在电源回路上， 从而使灯泡一直处于导 通状态。若没有上述错误，则极有可能是集成电路 CD4011 损坏使 A 的 11 脚始 终为高电压

6.2 灯泡始终不亮

出现这一问题，先检查灯泡是否正常。如果灯泡正常，就说明开关电路中有 元件损坏。可先焊开光敏电阻器的一个脚，在想话筒送入声音信号的同时，用万 用表侧集成电路 A 2 脚的电压，看指针是否摆动。若摆动很小或不摆动，就应检 查声音触发控制电路中的各元件，包括话筒、电阻器R1到 R4电容器 C1、可调 电位器 RP\三极管 VT；若指针摆幅很明显，再测三极管 VT 的基极电压，若此处 无电压，就说明集成电路 CD4011、电阻器 R5-R7,R7,R10、二极管 VD1，电容 器 C2 之一有损坏。

6.3 发光时间短

这是延时电路的电容器 C2 或电阻器 R6 有问题，可用容量大点的电容替换 C2， 或对电阻器 R6 进行替换。若更换后，延时时间还是较短，则有可能是二极管 VD1 不良。 注：在实际电路中，由于电容器本身有电阻，再加上其放电并不是放到零为止，而是放到电流正好可驱动三极管 VT 为止，所以其放电时间比理论计算少得多。

6.4 灯泡响应灵敏度低

如果需要很大响声，灯泡才能触发点亮，则说明触发电路元件性能下降，此时应 着重检查三极管的放大倍数β值，以及检查电阻 R1-R4、可调电位器 RP 和电容 器 C1 等 -12-

结果和结论

在白天较强光照的情况下，光敏电阻呈现低阻态，无论有无音，芯片 CD4011 的 1 管脚输入低电平，使得三极管截止，继电器不会跳转，灯泡不会亮；当光线 较暗时，光敏电阻因无光照呈高阻状态，管脚1输入高电平，在有声音响起时，音频信号转化为电信号，拉低基极的电位，使得三极管VT截止，管脚2输入高电平，此时延时电路的电容开始充电，后面的三极管导通，继电器发生跳转，灯泡点亮，若此时声音信号消失或光照强度变强，芯片输入低电平，但由于有延时 电路中电容的放电，使得后面三极管的基极持续一段时间的高电位，三极管导通，灯泡依然持续点亮。持续时间为 46 秒，最终完成声控光控延时开关的作用。实验结论：实验结论：1、设计原理清晰，设计性能指标的灵敏度基本达到设计的要求； 2、在整个设计的过程中，本着节约的精神，我们使用的都是简单廉价的元 器件，降低了设计的成本；3、这次的课程设计就相当于时让我顺便进行模数电的复习，加深和巩固了 我所学到的知识，同时也使我获得了搭建和调试实验电路的能力； 4、锻炼了我自主学习的能力、与他人合作的能力，还可以从各种渠道获得 一定的资料共同加以研究学习，提高了我们的综合动手能力。 5、这次的课程设计就算是毕业设计的预演，使得我信心对以后不论是课程设计还是毕业设计，我都充满信心。

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总结

在这段时间里的设计中，我做的课题是“声光控延时开关” 。这是一种声音和光照双控制的照明灯，它可以用于楼梯，过道，库房的场合。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会使灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测 到有碎发声音，就会自动为行人照明，过一会儿后有自动熄灭，节能节电。这次的声光控延时开关的设计实践将我们学到的只是应用到了实践，深化了对数字电路设计和模拟电子设计的认识，使我们在设计的实践中获得新知。学习了一年的理论知识和实践操作，我不仅仅得到的是课本上的东西，更重要的是我 一、通过自己的独立动手，老师和同学的耐心知道下，我学会了分析电路、设计电路的步骤等。在此设计中利用到了三极管的特性，光敏效应，特别是芯片的一 些功能，让我们进一步巩固和掌握了前面所学的基础知识，加深了对模拟电路， 数字电路的理解，对元器件的使用更加深刻。当然了，第一次经历课程设计这东西，在设计的过程中难免会出现种种这样 那样的问题及我们解决办法：1、在电源设计中要根据器主体电路及执行机构不同进行相应的设计，比如 说不同的分支电路工作在不同的电压下面， 这就要让一个电源电路提供不同的电源；2、在延时电路中，电阻 R6 的阻值不能过小，在仿真的时候就出现过意外状 况，当其阻值小到一定程度的时候，电路就不能实现其功能，因为当其阻值过小 时，8,9 管脚将会处于低电平状态，这样就会影响到电路既定的理想功能；3、在仿真的过程中，CD4011虽然是一个二输入四与非门的

集成芯片，实现的是与非门的功能，而且在仿真软件中也找不到，但不能仅仅用四个二输入的与非门替换，因为不同类型的芯片之间存在差异，CMOS 型就是CMOS 型，不能与 其他混用，否则不能达到既定的效果，这次的设计中就充分是我认识到这一点； 4、在设计过程中为了安全起见，我们尽量把电压减小，如在面包板上进行实物图的测试过程中，直接把手机或者 mp3，mp4 的充电器拆掉，改装成一个提 供小电压的物件，这样在面包板上进行测试的时候比较安全5．声控开关在仿真软件中找不到，对此我们用开关代替，通过其开与断模拟声控开关，同时亦用开关替换与之连接的电容C1，以为当用普通开关模拟声 控开关时，也就无法完成将声音信号转换成音频信号的任务，而电容 C1 的作用 就是把音频信号耦合到三极管VT上，所以此时用普通开关替换电容C1 3. 灯泡回路部分和被控制电路部分在仿真中我们是这样处理的：灯泡选用发光二极管，两部分电路选用的电源均是直流电源，被控制电路 12V，灯泡回路 5V， 所以继电器上的保护二极管就没加上4.延时电路部分我们在仿真中选用的电阻为200K，为的是能够尽快见到结果。 -14-

致谢

在这里我应该首先感谢培养我的大学， 特别是计算机系的全体领导和老师们，感谢他们在3年的大学生活、学习中对我的教育、指导和关心，才能让我顺利的完成3年的大学学习。得到进一步深造的机会。

在整个毕业设计过程中，我得到了很多老师的关心帮助与支持，我的指导老师赵春柳老师同时也是我们的班主任老师的细心指导和大力支持，使我的专业知识有了很大的提高。他在工作中认真负责对学生的关心爱护，都是我在以后的学习和工作中的榜样。

同时感谢和我一起做毕业设计的同学，从设计到完成，交流与讨论都使我受益非浅。也给予了我许多的帮助，让我自始至终在一种愉快的气氛中学习工作。

最后，在我将毕业之际，衷心的祝愿安徽财贸职业学院的明天会更辉煌，祝3年来对我关心、指导的所有老师们身体健康、工作顺利、万事如意。

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参考文献

[1] 王全保著.新编电子变压器手册.辽宁科技出版社,2007

[2] 陈锌城.实用电子电路设计与调试.中国电力出版社,2006

[3] 高忠民.实用电焊技术.金盾出版社,2004

[4] 周雪.模拟电子技术.西安电子科技大学出版社,2002

[5] 金仁贵.电工电子基本技能实训.北京大学出版社,2006

[6] 李春雷,管莉编. 电子测量与电子产品检验.电子工业出版社,2007

[7] 沈精虎.Protel 99入门与提高.人民邮电出版社,2008

[8] 张玉莲.电子CAD（Protel 99 SE）实训指导书.西安电子科技大学出版社,2007 -16-