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2. 系统方案认证
2.1 设计目的
（1） 了解声光控照明灯工作原理。 （2） 能够利用仿真软件对所设计的声光控照明电路进行仿真。 （3） 掌握基本元件的使用。其中宝库光敏电阻，驻极体话筒，运算放 大器，LM358，NE555 定时器构成的施密特触发器及 74LS122 单稳态触发器.
1 Rf / R1
2.2 方案设计要求
本次课程设计的题目是楼道声光控制灯设计，要求是在夜间（黑罩模拟） 有声音信号时。使灯（用 LED 发光管模拟）点亮：无声时延迟 5 秒后熄灭，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 方案的设计与论证
方案论证：利用声控，光控电路将声音信号，光信号转化为电信号，其中 的运放 LM358 将信号放大， 用 555 构成的施密特触发器对波形整形， 使输出为 方波，用 74122 单稳态触发器控制延时时间，接 LED 发光二极管，从而实现整 个电路的设计。
电子技术课程设计论文
——楼道声光控制灯系统设计
院系： 电气工程学院 专业： 自动化 班级： 0942 姓名： 学号： 37 指导教师：
2011 年 12 月 6 日
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目录
1. 绪 论 1.1 楼道声光控制........................................................................... 1 2. 系统方案认证 2.1 设计目的.....................................................................................2 2.2 方案设计要求............................................................................ 2 2.3 方案的设计与论证.................................................................... 2 2.4 声光控制灯设计所需要的器件................................................ 2 3. 声光控制灯设计原理 3.1 声光控制灯的电路原理......................................................... 7 3.2 电路工作原理及参数计算..................................................... 9 4. 硬件制作过程和调试 4.1 手工焊接................................................................................11 4.2、电路的安装与调试............................................................... 13 5. 总结与展望 致 谢..............................................................................................16
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图 2-2
NE555 内部结构及引脚排列 表 2-1 NE555 功能表
R
UTH
×
2 VCC 3 2 VCC 3 2 VCC 3
U TR
u0
T 的状态 导通 导通 不变 截止
0 1 1 1
×
1 VCC 3 1 VCC 3 1 VCC 3
0 0 保持 1
R
d
表
表 2-2 74LS122 功能表
L H H H H H H H A1 A H H L L L L H H L L
2
B1 L H H H H H H H
B L H H H H H H H
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回特性的曲线， 即触发器输出由低电平变为高电平和由高电平变为低电平所对 应的阈值电压是不同的。其内部电路和波形如下图所示：
V CC V CC 8 RD 4 7 V CC2 R
vI
2 V 3 CC 1 V 3 CC
vIC vI1 vI vI2
5 6 2
vO2 vO1
2
Q L L L L
Q H H H H
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图 2-3 表 2-3
74122 引脚排列图 其他电路元件
元件名称 光敏电阻 驻极体话筒 发光 LED 电容 电阻
类别及数量 阻值与光强成反比（1 个） 声音信号输入（1 个） 发光二极管（1 个） 10uf（2 个） 47uf（1 个） 4.7k （4 个） 150k （2 个） 330 （1 个） 10k（1 个） 1k（2 个）
图 3-1
声控放大电路
（2） 用 LM358 接成电压跟随器，光控电路原理图：
图 3-2
光控电路
（3） 将 NE555 的 6 脚和 2 脚相连作为信号输入端即可构成施密特触发 器。 施密特触发器可对输入波形进行变换和整形， 最重要的特点是能够把变化 缓慢的输入信号整形成边沿陡峭的矩形脉冲， 它的电压传输特性是一条具有滞
t
555 3 1
vO1
t (a)电路图 (b)波形图
图 3-3 555 构成的施密特触发器
（4） 用 74122 为 可 重 复 单 稳 态 触 发 器 ， 根 据 其 输 出 脉 冲 宽 度
t w Rext C ext ln 2
实现延时 5s。
图 3-4
74LS122 构成的单稳态触发器
（5） 总的电路的设计是将声控放大电路、 光控电路、 555 构成的施密特 触发器和 74122 构成的单稳态触发器组合起来，这样即可以实现声控、光控、 波形整形和延时的功能。原理图见附录。
参考文献................................................................................................17 附录..........................................................................................................1
2.4 声光控制灯设计所需要的器件
这次课程设计主要用了 74122、LM358 和 NE555 三个集成器件，发光二极 管， 光敏电阻， 驻极体话筒以及一些基本电路元器件。 下面介绍一下主要元件： （1） LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放 大器， 适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式， 在推荐的工 作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放
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3.2 电路工作原理及参数计算
应用 LM358 集成电路的 5 脚和 6 脚作为输入， 7 脚作为输出接成声控放大 电路，2 脚和 3 脚作为输入，1 脚作为输出接成光控电路。将 NE555 电路 2 引 脚和 6 引脚连在一起使其具有施密特触发器功能，后一并与接成放大电路的 LM358 集成块 7 引脚相连， NE555 电路控制端 4 引脚与接成放大器电路的 LM358 集成块 1 引脚相连。分别将 74122 可重复触发单稳态触发器的 1、2 引脚，3、 4 引脚相连，将 1、2 引脚与 NE555 电路输出端相连，3、4 引脚与电源高电平 相连，6 脚接发光二极管和电阻。 电路的延时功能体现在单稳态触发器的波形整理功能及连接在其 11 和 13 引脚的电容与电阻的适当组合上， 本次课程设计使用的是低功耗实验电路所以 选择 150K 欧及 47uF 电容串联方式，经计算其延时时间约为 5 秒。 当光线充足时，光敏电阻阻值很小，LM358 的 3 脚分压小，电压比较器输 出 1 脚为低电平。NE555 电路 4 引脚为低电平有效，此时不管 2 脚和 6 脚输入 为高或低，OUT 输出端直接复位为 0。74122 的 1 脚和 2 脚也为低，其 Q 端输 出也为低，Q’端为高电平，发光二极管负端为高，灯不会亮。 当光线不充足时，光敏电阻阻值很大，LM358 的 3 脚分压大，故电压比较 器反相输入，输出为高电平，NE555 的直接复位端 4 脚无效。这时若有声音信 号通过驻极体话筒输入， 通过电容滤波后输入 LM358 声控放大电路， 经放大后 输入 NE555 的 2 脚和 6 脚，正弦波形被施密特变换为反相矩形波。NE555 的 2 1 脚和 6 脚输入大于 Vcc 的电压，3 脚输出 OUT 由低变为高，74122 的 1 脚和 2 2 脚接收到一个上升沿脉冲，输入到 74122 单稳态触发器后再次经波形变换，Q 端产生一个上升沿脉冲。由于 LED 接入 74122 的 Q’引脚，故其在 Q’引脚是 一个下降沿脉冲，此时发光二极管负端为低，灯会亮，亮时延迟时间为脉冲宽 度 t w 5s 。声音信号消失，Q 端上升沿维持 5s 后灯会自动熄灭。 74122 为可重复触发单稳态触发器，其主要特点就是可重复触发性，它能 使计时装置重新计时， 以达到延长灯亮时间的目的。 只要是在无光有声的情况 下给声音信号，灯就会亮。
（3） 74122是可重复单稳态触发器，它的功能表见表1-4-1， R d 是直接 清“0”端， A1、A2 和B1、B2 是触发输入端，其中 A1、A2 是低电平信号触发端，
B1和B 2 是高电平信号触发端， Q和Q 是输出端，Rint和Cint是外接定时电阻和