南昌理工学院本科生毕业论文
二、 总体电路设计及其原理说明
2.1设计要求
2.1.1 总体要求
本文设计的整个电路是由声控电路、光控电路、放大电路、延时电路和电源电路等部分一起组成的。
（1）当晚上或者白天光线比较亮的时候，整个电路将会由光控的部分控制，声控的部分将不起作用。光控电路将输出与光亮程度相对应的电压信号来完成对外界光亮程度进行的检测，从而实现了灯泡在白天是不亮的。即便是此刻有声音被接收到，灯泡也不会亮的。
（2）当遇上光线比较暗的时候，声控的部分则开始控制负载电路的通断。声控电路主要将声音信号转变为电流信号，且电路是否处于接通状态[1]，取决于接收到的声音信号的强度大小。当声强过小，电路不会自动接通，灯泡自然也不会亮。而当声强达到一定程度的时候，电路则自动接通，灯泡自然也就会亮了。
（3）然后在白炽灯被点亮后，延时电路控制延时36秒，当延时时间到，再等待下一次声音信号触发。
（4）此外，电路带强切功能，在特殊情况下强制切断。 总体方案如下图图2-1所示。 2.1.2 声控电路
声控电路的主要原理：根据电子学和声学的原理来看，即用声音传感器将声音信号转换成电流信号，从而推动了触发器的触发来使电路接通进行工作。
如下这些功能是作为一个智能化声控电路就应该具有的： （1）能在周边声音的控制下实现电路的连接和断开。
（2）声音的发出应是多方面的如物体打击声，动物吠声，脚步声等。 （3）电路反应的时间应越快越好。
为此作者要为该传感器设置传感条件如声音的响度必须在20dB以上才能响应，同时在选择电路元器件时应选择灵敏度较高的声音传感器组成声控电路控制电路的前端等等。中间端作者采用触发器构成，利用触发器的不触不发，一触即发的特点去推动照明电路运行，触发器的选择也应选择响应时间短，灵敏度高的触发器如JK触发器，D触发器等等[2]。
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是否到既定光 亮程度？ 开始 灯不亮 灯不亮 灯灭 延时 灯亮 是 是否强制切断？ 晶闸管导通 触发555输入高电平 灯不亮 无是否有声控信号输入 光控部分导通 否 是 有 否 图2-1 电路设计框图
2.1.3 光控电路
光控电路主要的原理是：利用其光敏元件随着光照强度的变化，而阻抗发生变化
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的特点，去控制电信号的强和弱，再由传感器将变化的电信号传递给触发器，只要电信号强度达到一定的程度就将触发触发器使其导通开始工作。
这种电路设计方法，对电路元器件的要求也是非常的高，特别是光敏元件。光敏元件是光控电路功能实现的核心部分，必须保证其各项参数的稳定、精确。
半导体光敏元件是基于半导体光电效应的光电转换传感器，又称为光电敏感器。采用的是光、电技术能够实现远距离、快速、无接触和精确测量，所以半导体光敏元件还常用来间接测量能转换成光量的其他化学或物理量。半导体光敏元件按光电效应的不同而分为光生伏打型（见光电式传感器）和光导型[3]。光导型即光敏电阻，是一种半导体均质结构。光生伏打型包括光控可控硅、光电场效应管、光电池、光电三极管、和光电二极管等，它们属于半导体结构型器件。半导体光敏元件的主要参数和特性有时间、光谱特性、伏安特性、光照特性、光照率、探测率、灵敏度和温度特性以及频率响应特性等，它们主要由工艺、材料和结构决定。半导体光敏元件广泛应用于安全报警、质量检查、机器人、制导、遥感、夜视、摄像、计算技术、光通信、精密测量以及其他测量和控制装置中。常见光敏元件有：光敏三极管、光敏二极管、光敏电阻等。
因此，在设计时不仅须考虑方案的稳定性、可行性，还必须充分考虑元器件的灵敏度，尤其是光敏元件必须选择灵敏度很高的，这样电路的功能才能比较容易实现。 2.1.4 延时电路
延时电路的主要原理：利用电子计数器的原理可以实现定时功能。 延时电路的构成方案一般有三种： （1）硬件的构成； （2）软件的构成； （3）软硬相结合构成。
对于由硬件构成的定时器，一般是用改变C、R元件值控制定时的，其效率较高，但通用，灵活性较差；而由软件构成的定时器是用执行一段程序来实现定时，它的灵活性通用性较高，但效率比较差；因此现在设计定时器一般是采用软硬相结合的方法，通过编程来设定不同的延时常数，而由硬件控制定时过程，比如51单片机通过编程构成计数器，大规模集成电路可编程计数器8253等。
延时电路的设计主要是为了完善电路的功能，所以在延时结束后应发出一个结束的信号，来控制电路是否继续导通工作。
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2.2总体电路设计
2.2.1原理框图
电源 光源 图 2-2 延时电路原理框图
2.2.2 电路设计
根据设计要求及原理，设计出电路原理图，如图2.2.2所示： 声电 转换 放大 处理 延时 执行 机构 声源
图2-3 延时电路原理图
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电路主要由555集成电路和声、光控专用集成电路组成。
（1）白天或夜晚光线较亮时，Q4接收到光信号，输出低电平，使得555的3脚输出低电平，SCR截止，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用[4]。
（2）当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，Q4的b极处于高电平状态，高电平再次放大使得Q5的c极为低电平555的4脚接收到高电平，同时声音信号从MIC输入，经三极管放大输入到555的2脚，触发555的3脚输出高电平触发SCR导通，使电源部分导通，灯亮。负载电路的通断同时受控于声控部分和光控部分。电路是否接通，取决于光照的强度以及声音信号强度。当光照和声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，并开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下一次信号。
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