声光控制灯实验报告

江西科技师范学院理工学院

专业设计实训实践报告

实践课程名称：专业设计实训Ⅰ

学科部：理工学科部

专业、班级： 10电子信息工程

指导教师：曾旺辉

学生姓名：

学号：

时间： 2012年5月

地点：模电、数电实验室

年月日

一、实训目的

专业设计实训Ⅰ是建立在已学的电工与电路、模拟电子技术和数字电子技术课程以后，综合运用课程所学的理论知识，实际进行课题的设计、安装和调试。是一门知识应用、综合、智力开发创新、工程技能训练、理论性和实际性极强的课程。其主要目的有以下几个方面：

（1）通过对电子技术的综合运用，使学到的理论知识相互融泄贯通，在认识上产生一个飞跃。

（2）初步掌握一般模拟电路、数字电路的设计方法，使学生得到一些工程设计的初步训练，并为以后的毕业设计奠定良好基础。

（3）培养同学自学能力，独立分析问题、解决问题的能力。对设计中遇到的问题，通过独立思考、查找工具书、参考文献、寻求正确答案；对实践中碰到的一些问题，能通过观察、分析、判断、改正、再实践、再分析等基本方法去解决。

（4）通过专业设计实训这一教学环节，树立严肃认真，文明仔细，实事求是的科学作风，树立生产观点，经济观点和全局观点。

二、内容与要求

设计内容：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、制作容易、工作可靠等优点。

设计要求：

①白天，即使有声音，灯也不会亮；

②晚上，当有脚步声或其它声音时，灯会自动点亮；

③亮灯延时时间60秒，60秒后照明灯自动熄灭；

④自制直流供电电路

三、实训过程

1．方案设计

（1）课题分析

根据设计任务，声光控制LED照明灯的基本组成框图如图3-1所示。

图3-1声光控制LED照明灯方框图

（2）方案论证

（1）确立电路形式及元器件型号

①放大电路：声音传感器的输出信号非常微弱，为方便后级电路处理要先行放大。用三极管放大或运算放大器都可以，可以根据情况自由选择。

②比较电路：当晚上，或有声音时输出高电平，这里用比较器来实现这一功能，可以运放构成单门限电路。

③与门电路：根据要求，LED灯必须是晚上，且有声音时才点亮，所以设置一个与门电路，可以用数字电路的与门电路，也可以用二极管构成与门电路。

④延时电路：为了保证触发之后，LED灯点亮至少60秒，必须设置延时电路，这里可以用简单的RC电路实现。

⑤驱动电路与开关电路：用于驱动LED照明灯，这个部分即要保证足够的驱动电流，又不能驱动过头。

2．电路原理

根据以上方案，画出系统的电路如下图3-2所示。。

图3-2

电路中的主要元器件是使用了数字集成电路CD4011 。其内部含有 4 个独立的与非门D1 ～D4 ，电路结构简单。可靠性高。

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，整个电路的功能就是将声音信号处理后．变为电子开关的开关动作。明确了电路的信号流向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元。

声音信号( 脚步声、掌声等) 由驻极体话筒BM 接收并转换成电信号，经C1 耦合到D3 进行电压放大，与非门D3 此时是一个放大电路，放大的信号送到R3 的一端。R3 、R4 构成分压电路，并接到控制门D4 的13 脚，作为声控信号。当有声音信号时，IC 的10 脚为高电平“ 1 ” ，则R3 、R4 的中间分压为低电平“ 0 ” ，即控制门D4 的13 脚为低电平。

为了使声光控开关在白天开关断开，即由光敏电阻RG 等元件组成光控电路。R6 和RG 组成串联分压电路，夜晚无环境光时，光敏电阻的阻值很大，RG 两端的电压高，则与非门D1 的 1 脚为高电平“ 1 ” 。通过与非门D1 则为低电平“ 0 ” 。再通过二极管D1 输入到控制门D4 的13 脚，也为低电平“ 0 ” 。使声光控电路工作具备了光控条件。白天较强的环境使RG 的阻值很小。RG 两端的电压几乎为0 ，即为低电平“ 0 ” ，则与非门D1 的1 脚为低电平“ 0 ” ，使声光控电路不具备光控条件，电子开关处于断开状态。

当夜晚．同时又有外界声音信号时，控制门( 与非门)D4 的输入端，有一端为低电平“ 0 ” ，输出为高电平“ 1 ” 。使单向可控硅导通，电子开关闭合；同时给C3 充电，C3 和R5 构成延时电路．延时时间T=2 π R 5C 3 ，改变R5 或C3 的值，可改变延时时间，满足不同的延时要求，C3 充满电后只向R5 放电，当放电到一定电平时，与非门D2 的输入端 5 、 6 脚为低电平，输出为高电平．与非门的12 脚为高电平“ 1 ” ，同时没有声音信号时与非门的13 脚也为高电平“ 1 ” ，与非门D4 ，的两个输入端为高电平，则它的输出为低电平“ 0 ” ，使单向可控硅截止。电子开关断开。完成一次完整的电子开关由开到关的过程。

二极管VD1-VD4 将交流220V 进行桥式整流．变成脉动直流电。又经R9 降压，C4 滤波后即为电路的直流电源，为BM 、IC 等供电。

3．元器件的选择

IC 选用CMOS 数字集成电路CD4011 ，CD4011 有四个独立的与非门电路，内部功能见图3 ，Vss 是电源的负极，VDD 是电源的正极。可控硅T 选用1A ／400V 的进口单向可控硅1006 型，如负载电流大可选用3A 、6A 、10A 等规格的单向可控硅，它的测量方法是：用RX1 档，将红表笔接可控硅的负极，黑表笔接正极，这时

表针无读数，然后用黑表笔触一下控制极K ，这时表有读数，黑表笔马上离开这时表仍有读数( 注意触控制极时正负表笔是始终连接的) 说明该可控硅是完好的。驻极体选用的是一般收录机用的小话筒，它的测量方法是：用RX100 档将红表笔接外壳的S 、黑表笔接D ，这时用口对着驻极体吹气，若表针有摆动说明该驻极体完好，摆动越大灵敏度越高；光敏电阻选用的是625A 型，有光照射时电阻为20K 以下，无光时电阻值大干100M Ω，说明该元件是完好的。二极管采用普通的整流二极管1N4001 ～1N4007 。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。其它元件按图 1 所示的标注即可。

4．安装制作

对照元件清单买到电子元器件后，首先对照材料清单将各材料认真清点一遍，并用万用表粗略地( 因出厂前已测量过) 测量一下各元件，做到心中有数。

焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反，注意极性的正确。否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。

5．调试

调试前，先将焊好的电路板对照电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、短路等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。如用万用表检测时，将万需表两表笔接触电路板相应处即可。

本电路调试时请先将光敏电阻的光挡住，将AB 分别接在电灯的开关位上，用手轻拍驻极体，这时灯应亮，若用光照射光敏电阻，再用手重拍驻极体，这时灯不亮。说明光敏电阻完好，这时表示制作成功。若不成功请仔细检查有无虚假错焊和拖锡短路现象。

四、实践总结：（不少于2000字）（以下只是个模板，网上有很多，自己根据实际情况修改）

1、通过这次专业设计实训，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，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和pcb连接图，和芯片上的选择。这个方案总共使用了74ls248，cd4510各两个，74ls04，74ls08，74ls20，74ls74，ne555定时器各一个。（红色部分替换成实际的芯片）

2、在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。

3、我们做专业设计实训的同时也是对课本理论知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次专业设计实训过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完专业设计实训，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的专业设计实训对我们的作用是非常大的。

4、在制作pcb时，发现细心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首先是线的布局上既要美观又要实用和走线简单，兼顾到方方面面去考虑是很需要的，否则只是一纸空话。

5、在画好原理图后的做pcb版时，由于项目组成员对单面板的不熟悉，导致布线后元件出现在另一边，增加了布线难度，也产生很多不曾注意的问题，今后要牢记这个教训，使以后布线更加顺利。

6、经过两个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一

度热情高涨。从开始时满腔激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无穷。

生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实训，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋；正所谓“三百六十行，行行出状元”。我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？我们不断的反问自己。也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。社会需要我们，我们也可以为社会而工作。既然如此，那还有什么必要失落呢？于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去。

同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

通过这次专业设计实训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，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

这次专业设计实训终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！

此次专业设计实训，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。

在此，感谢于老师的细心指导，也同样谢谢其他各组同学的无私帮助！

指导教师批阅意见：（要有具体的评阅意见）

指导教师签字：

年月日