延时电路设计

摘 要

路灯控制器主要由声控电路、光控电路、延时电路组成。白天的时候，在光控电路（无论有无声音）作用下，电路的开关元件处于断开状态，LED灯不亮。晚上没有声音的时候，在声控电路作用下，电路的开关元件处于断开状态，LED仍旧不亮；当有声响的时候，电路的开关元件闭合，灯LED形成通路，LED亮，由于延时电路的存在，LED持续亮一段时间后熄灭，持续亮的时间长短由RC积分电路控制。

关键词：声控电路；光控电路；RC积分电路。

延时电路控制系统

1.引言

科技的进步，人们的生活质量越来越好，体力劳作越来越少……这都是自动化给人们的解放，相信在不久的将来，大量的自动化技术会越来越多地出现在我们的生活中，出现在我们的身边。灯具是我们日常生活中必不可少的照明工具，二十一世纪的今天，节能是一种美德，是一种潮流，我们在运用灯具时，做为使用者，既想节能，又不想给自己带来频繁操作的麻烦。路灯控制器能满足使用者的要求，它在白天的时候（或者说是光线亮的时候）灯具不会亮；在晚上，当没有声音的时候，灯具也是不会亮的，当有声音的时候，灯具便会亮，延迟一段时间后，灯具自动熄灭，使人们避免了开关灯具的动作。路灯控制器，可以广泛地应用在走廊、卫生间、楼道、及道路两旁的路灯上等处，这样既方便了自身，又节约了电能。

1.1设计目的

设计一个路灯控制电路，准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：

（1）具有光控功能，白天光线较亮、即使有声音时路灯也不亮，光线较暗、有声音时路灯点亮；

（2）具有声控功能，晚上光线较暗、有声音时路灯点亮，声音消失后延时照明一段时间后自动熄灭；

（3）采用高亮度LED作为照明光源。

1.2 设计要求

用光控电路和声控电路两个控制电路，以及一个运放器来实现发光二极管的延时功能。要求：

A、在白天，不管有没有声音，发光二极管始终不发光。

B、在晚上，只要有声响，发光二极管就发光，且延时一段时间后自动熄灭。C、时间要求1~60s可调。

1.3设计内容

1．搭建电源整体电路：

2. 设计声控、光控电路

3. 设计延时电路

2．方案论证

2.1设计方案一

采用含555定时器、光敏三极管、双向可控硅的声光控电路简要分析其优点：此声、光同时控制的新式照明灯用光敏三极管的输出端控制555的触发控制端，用音频放大电路控制555的复位端。555定时器接成单稳态触发器，控制双向可控硅，简单易制、成本低、节电又方便。但是在该电路在声强>50dB时，对照明灯的有效控制率高于94％，过于敏感。很小的声音也会促使灯发光，会造成能源的浪费。

2.2设计方案二

LED灯与可做为开关的元件串联，声控电路和光控电路来控制开关的闭合和断开。当既满足声控电路的条件，又满足光控电路的条件时，开关元件闭合，形成导电回路，灯LED亮，延时电路会在没有下一个触发信号到来时使灯LED持续亮一段时间，持续时间的长短由电容C的充放电时间常数决定。当只满足光控电路的条件或者只满足声控电路的条件时，开关元件处于断开状态，LED没有形成回路，故LED不亮。声控信号和光控信号由四个与非门进行处理，处理后的电平对开关元件进行控制。总体设计框图如下：

信号处理

电源电路

声控电路

光控电路

延时电路 执行机构

图1 总体设计框图

2.3方案对比选择

考虑到节能，以及电路的构造问题，比起方案一，方案二符合我们的设计要求，所以选择方案二来完成本学期模拟电子基础课

3.单元电路图

3.1电源电路

1. 桥式整流

桥式整流是电流电路重要的组成部分，它为整个电路提供电能，使电路能正常工作。220V的市电，经桥式整流后的电压理论傎为0.9*220=198V，实测傎为170V左右。它的作用是把交流电，变换成单向脉动直流电。

2. 滤波电路

电容C1为滤波电容，它的作用是把整流后的脉动直流电，变换为较为平滑的直流电。R1和R2起到分压的作用。电路图如下：

图3.1 电源电路图

3.2声控电路

声控电路中，主要的元器件有三极管VT和声敏电阻。静态时，VT处于导通状态，out为低电平；当有声音信号时，三极管处于截止状态，out为高电平。电路图如下：

图3.2 声控电路图

3.3光控电路

光照强时，光敏电阻R9的阻值变小，74ls00第二管脚相应就为低电平；当光照弱时，R9阻值变大，74ls00第二管脚相应为高电平。电路图如下：

图3.3 光控电路

3.4延时电路

延时电路由RC积分电路组成的，利用电容两端电压不能突变的特性来实现的，改变电容C的值，可以改变延迟时间的长短。

4.整体电路工作原理分析

4.1电路原理方框图

电声控电路

源

电

光控电路

路

图4.1总体设计框图

信号处理

延时电路 执行机构

4.2电路工作原理

1.电源单元：市交流电经D1—4整流后，经R1、R2分压，在C1两端获得约12V

的工作电压，供控制电路工作。

2.路灯控制单元：包括光控和声控单元，R9为光敏电阻，白天时在光照的作用下，呈低阻状态，74ls00二脚处于低电平，而由于R5的存在，在静态时VT为导通状态，74ls00一脚为低电平，其第三脚输出为高电平。该电平经与非门反相后74ls00四脚为低电平，使二极管D5因处于反偏状态而截止，使得74ls00十一脚为低电平，三极管TIP4处于截止状态，灯LED0不亮。

5.电路仿真与测试调整

5.1延时路灯控制电路仿真

采用multisim仿真软件进行仿真。将整个电路原理图绘于软件后，进行仿真。仿真图如下：

图5.1 延时电路仿真图

5.2延时路灯控制电路安装与调试

（1）根据电路原理图准备好所需要的元器件；

（2）对单元电路进行试验；

（3) 对线路进行布局，使得电路连接简化清晰；

（4）接实物图，检查电路是否导通。

经验总结：

（1）三极管各级容易接错，需要仔细检查；

（2）第一次焊接电路时，容易使铜线擦掉，焊接好后，要检查电路是否断路；

（3）注意安全。

6.总结与致谢

在本次课程设计中，我感触很多，平常模电学习时只是空洞的书本理论，缺乏实际操作，往往让人产生厌倦。而课程设计正是跳出纯粹的理论知识在实践中检验我们各项学习和动手能力。随着设计，好多需要考虑的问题一个一个的出现在我的眼前，要想完成电路的设计，就需要仔细地把一个个问题解决好。为了解决设计中的问题，自己不厌其烦的去图书馆查资料，和同学交流一起想解决问题的办法。

以前在学习专业课时，感觉没有多少实际的用途，因而学习兴趣不高。通过这次的课程设计，我认识到了学校开设的课程都是有一定作用的，只是在学习的时候没有体会到罢了。以后要好好学习自己的专业课，勤于动手，把所学的用于实际的生活中，做到实践与理论相结合。

总之，这次的课程设计让我学到了很多东西，牢记了很多东西。体会到理论到实践有很大的距离，从理论到实践是一次质的跨越，只有把理论运用到实际中，才能体现出知识的作用和价值。

感谢系里给予我们这个宝贵的平台，让我们有了锻炼自己、展示自己的机会。感谢所有帮助过我们的同学们！在此我们真诚的对你们说一句：谢谢！我们会把老师们的教导铭记在心，运用到今后的学习和工作中！

参考文献

[1]《电子技术实验与课程设计》 赵淑范主编 出版社：清华大学出版社2002年10月1版

[2]《电子技术基础数字部分》 康华光主编 高等教育出版社 2006年01月5版

[3]《电子技术基础模拟部分》 康华光主编 高等教育出版社 2006年01月5

[4]朱红、李颖、韩冰、唐续、王华玉.电子技术综合实验.电子科技大学出版社，2005

[5]卞小梅.电子技术基础.电子工业出版社，2005

附录一：电路原理图与PCB图

附录三：整机实物图

附录三：元件清单

Description

Capacitor

(Semiconductor SIM

Model)

Capacitor

(Semiconductor SIM

Model)

Capacitor

1 Amp General

Purpose Rectifier

1 Amp General

Purpose Rectifier

1 Amp General

Purpose Rectifier

1 Amp General

Purpose Rectifier

1 Amp General

Purpose Rectifier

Typical INFRARED

GaAs LED

Header, 2-Pin

Header, 2-Pin

Header, 2-Pin

NPN General

Purpose Amplifier

Silicon Controlled

Rectifier

Resistor

Resistor

Resistor

Resistor

Resistor

Resistor

Resistor

Resistor

Resistor

Designator

C1

C2

C3

D1

D2

D3

D4

D5

DS1

P1

P2

P3

Q1

Q2

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

Footprint

CAPR2.54-5.1x3.2

CAPR2.54-5.1x3.2

RAD-0.3

DIODE-0.4

DIODE-0.4

DIODE-0.4

DIODE-0.4

DIODE-0.4

LED-0

HDR1X2

HDR1X2

HDR1X2

BCY-W3/E4

SFM-T3/E10.7V

AXIAL-0.4

AXIAL-0.4

AXIAL-0.4

AXIAL-0.4

AXIAL-0.4

AXIAL-0.4

AXIAL-0.4

AXIAL-0.4

AXIAL-0.4

LibRef

Quantity

Cap 1

Semi

Cap 1

Semi

Cap

1

Diode 1

1N4007

Diode 1

1N4007

Diode 1

1N4007

Diode 1

1N4007

Diode 1

1N4007

LED0 1

Header 1

2

Header 1

2

Header 1

2

2N3904 1

SCR 1

Res2

1

Res2

1

Res2

1

Res2

1

Res2

1

Res2

1

Res2

1

Res2

1

Res2

1