【电子课设】声光双控开关电路

一.要求

设计并制作一个声光双控延时开关电路系统，以控制灯（用LED模拟）的亮灭

基本要求：

当环境光较亮时，整个电路由光控部分控制，声控部分不起作用。实现白天或光线较亮时灯不亮。此时即便有声音，灯也不亮。
当环境光较暗时，电路是否接通，取决于声音信号的强度。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮灯。检测声音灵敏度可调。
灯亮一段时间后自动熄灭。
在灯亮期间如有新的声源出现，灯重新开始计时延迟熄灭。

扩展要求：

显示延迟时间，设计电源电路,将电路拓展应用于节能灯、日光灯的控制等等。

首先拿到题目根据要求分析功能所需要用到的模块：1.声光双控说明需要用到光敏电阻与麦克风，而声音信号转换为电信号是交流信号，强度一般不会很大，则需要进行信号的放大处理；2.灯亮一段时间后自动熄灭且新声源出现重新计时并延迟熄灭说明需要设计可重复触发的延时功能；3.显示延迟时间，则需要设计数码管显示电路。

二.电路解析

（一）555定时器构成的多谐振荡器

555定时器构成的多谐振荡器可以产生脉冲波，并可通过调整定时器外接的电阻和电容件很方便设定输出脉冲的频率，脉冲波的频率可由公式

算出产生1HZ的脉冲，求得所需器件的参数。其原理图555定时器构成的多谐振荡器如图2.1所示，多谐振荡器输出的波形如图2.2所示。

图2.1

图2.2

（二）555 定时器构成可重复触发的单稳态触发器

单稳态电路只有一个稳定状态，触发翻转后经过一段时间会回到原来的稳定状态。利用 555 定时器构成单稳态触发器设计延时电路时，需结合电容充放电时间公式 t=1.1RC 计算出预期的时间，如果设计要求的延时时间较长，在电阻R>1MΩ时无法实现，就需要更换大容量电容C。其原理图如图2.3所示，波形图如图 2.4所示：

图2.3

图2.4

（三）六十进制电路

六十进制计数器由两片74LS161构成，其中低位片为十进制计数器，高位片为一个六进制加法计数器，把十进制74LS161构成六进制计数器，采用反馈清零法实现在输出为6时反馈，本设计采用置零反馈的方式实现六进制计数器，电路由计数器74LS161、与非门74LS00、与门74LS08、译码器74HC4511和显示器八段数码管构成，其电路如图 2.5六进制电路仿真模块所示，波形图如图 2.6 六进制电路波形图所示：

图2.5

图2.6

三.电路设计

1.光环境下声控不起作用，则需要为声音信号的导通设置光环境的限制条件，将光环境条件下的光敏电阻接地，使声音信号无法导通；

2.暗环境下检测声音灵敏度可调，则需要将麦克风的声音信号通过放大电路传入触发端，通过LED的亮灭判断声音信号的强度；

3.使用单稳态电路实现灯亮一段时间后自动熄灭，在此基础上设计可重复触发的单稳态电路使暂稳态在收到新的触发信号时得以延续，以实现新的声源出现，灯重新开始计时延迟熄灭；

4.要显示延迟时间，则需要有数码管、译码器和计数器，而计数器又需要提供方波脉冲，则需要设计一个方波脉冲的多谐振荡器。

multisim仿真图

EDA原理图

PCB图

PCB顶层图

PCB底层图

四.结果分析

根据功能实现情况分析：

基本能实现：

当环境光较亮时，整个电路由光控部分控制，声控部分不起作用；实现白天或光线较亮时灯不亮，此时即便有声音，灯也不亮；当环境光较暗时，电路自动接通，点亮灯。
单稳态电路工作，灯亮一段时间后自动熄灭。
在灯亮期间如有新的声源出现，灯重新开始计时延迟熄灭。
显示60s及以内的延迟时间。

不够完善的地方反思：

PCB设计工程中没有联系原理图仔细检查导致后面功能测试时才发现个位与十位的数码管画反了，而且焊接数码管的时候心急把其中一个数码管安反了两三次，在拆卸重装过程中就导致我的数码管 f 端引脚撬坏了，最后导致我后面计时的时候两个数码管都不太稳定！！
我自己在选择封装时开关使用的按键开关导致只能将一次开关作为一次触发，实际上使用拨码开关可以更好实现声控部分功能；
贴片开关触发不方便，触发时需要小心操作否则可能容易触发不成功甚至损坏器件，使用直插式的开关更方便；
芯片最好都焊接芯片底座，便于芯片的更换与升级，我自己就是由于时间比较赶忘了买芯片底座导致后面后面的拆卸重装都非常麻烦。

今天的文章【电子课设】声光双控开关电路分享到此就结束了，感谢您的阅读。