滨州学院本科毕业设计（论文）
本设计用到的CD4011的参数如表1所示。
标志 参数 条件 -55°C 最小值 VDD=5V VDD=10V (IO<1uA) VDD=15V VDD=5V VDD=10V (IO<1uA) VDD=15V VDD=5V,VO=4.5V VDD=10V,VO=9.0V VDD=15V,VO=13.5V VDD=5V,VO=0.5V VDD=5V,VO=0.5V VDD=10V,VO=1.0V VDD=15V,VO=1.5V 最大值 0.05 0.05 0.05 +25°C 最小值 标准值 0 0 0 5 10 15 2 4 6 3 6 9 最大值 0.05 0.05 0.05 +125°C 最小值 最大值 0.05 0.05 0,05 单位 VOL 低电压输出 VOH 高电压输出 VIL 低电压输入 高电压输入 V V V V V V V V V V V V 4.95 9.95 14.95 4.95 9.95 14.95 4.95 9.95 14.95 1.5 3.0 4.0 1.5 3.0 4.0 1.5 3.0 4.0 VIH 3.5 7.0 11.0 3.5 7.0 11.0 3.5 7.0 11.0 表1 CD4011的静态参数
3.2.6系统整体电路
整体电路系统原理图如图9所示，系统采用CD4011为核心控制晶闸管的导通与断开，二极管D2-D5组成桥式整流电路将220V交流电变成直流电压，再经过R7限流，D6稳压，C2滤波输出12V直流电压，为集成块CD4011及三极管Q1提供所需的直流电压。驻极体话筒MIC检测到的声音信号和光敏电阻RG感应到的光信号以“与”的关系来控制CD4011输出高低电平，然后CD4011输出的高低电平控制可控硅的导通和断开，从而控制灯泡的亮或灭。白天或光线较亮时，与非门U1A的1脚输入端为低电平，此时3脚被锁定为高电平，与2脚声控电路的输入高低电平无关，声音信号电路通道被封锁，灯亮或灭不受声音信号控制，这时，门U1A的3脚输出的高电平经过门U2B、U3C、U4D三次反相后变成低电平从UD4输出端输出，可控硅D7无触发信号，开关电路不导通，灯不亮；夜晚或光线较暗且有声音信号时，与非门U1A的输入端1脚和2脚都为高电平，则其3脚输出低电平，再经与非门U2B反相后输出高电平，与非门U3C反相后输出低电平，与非门U4D反相后输出高电平，可控硅
14
滨州学院本科毕业设计（论文）
D7获得触发信号，开关电路导通，灯亮；声音信号消失后，与非门U1A的输入端的2脚变为低电平，则其3脚输出端为高电平，从而使与非门U2B输出为低电平，因D1的阻断作用，电容C3只能通过后续电路缓慢放电，经过大约1分钟下降到与非门U3C的阈值电压以下，输出低电平，从而使与非门U4D输出低电平，当交流电过零点时，可控硅自动关断，灯熄灭
[11]
。
图9 整体电路系统原理图
15
滨州学院本科毕业设计（论文）
3.2.7电路仿真图及结果分析
用Multisim仿真的电路如图10和图11所示，图10为白天时的仿真图，图11为晚上时的仿真图，仿真时，由于Multisim仿真软件中没有光敏电阻，因此就用普通电阻来代替光敏电阻，当然也可以用一个滑动变阻器来代替光敏电阻。白天，光敏电阻阻值较小，用阻值为20K的电阻代替；夜晚，光敏电阻阻值很大，用阻值为10M的电阻代替，这也正是光敏电阻与普通电阻的区别之处。驻极体话筒Multisim仿真软件中也没有，用信号源V1和开关JI代替，开关断开时，表示没有声音信号输入，开关闭合时，表示有声音信号输入。
图10白天时的仿真图
16
滨州学院本科毕业设计（论文）
图11 夜晚时的仿真图
仿真结果:白天，即光敏电阻RG阻值较小为20K时，无论外界有没有声音信号（图中的开关无论闭合与断开），灯泡都不亮；晚上，即光敏电阻RG阻值较大为10M时，当有声音信号时（开关闭合），灯泡亮；声音消失后（开关断开），灯泡继续亮60s左右后自动熄灭。仿真结果表明该设计电路已基本达到了本系统的设计任务要求。
3.3元器件的选择
1.可控硅:这里使用单向可控硅,它有阴极(K)、阳极(A)和控制极(G)三个极。可控硅使用时应注意:1）极性的判别:先任测两个极,若正、反测指针均不动(R×1档),可能是A,K或G,A极；若其中有一次测量指示为几十至几百欧,则红笔所接为K极,
17
滨州学院本科毕业设计（论文）
黑笔接的为G极,剩下即为A极。②性能的判别:将旋钮拨至R×1挡,红笔接K极,黑笔同时接通G,A极,在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极,指针应指示几十欧至一百欧,此时可控硅已被触发,且触发电压低;然后瞬时断开A极再接通,指针应退回∞位置,则表明可控硅良好。
2.三极管:电子制作中常用的三极管有90××系列,这里使用9013或9014(NPN)。注意电流放大倍数(β)用万用表可以测量,将量程开关拨到hFE位置,并使两表笔分开,把被测三极管插入测试插座,即可读出管子的放大倍数。
3.驻极体选用的是一般收录音机的小话筒，它的测量方法：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。
4.光敏电阻选用的是RG，有光照时电阻为20K以下，无光照时电阻值大于10M,说明该元件是完好的。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定的范围内选用。 3.4元器件清单
序号 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 RG C1 C2 C3 Q1 D1 D2~D5 D6 D7 MIC U1 器件名称 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 光敏电阻 瓷片电容 电解电容 电解电容 三极管 二极管 二极管 可控硅 集成芯片 灯泡 主要参数及型号 27K 1/4W 2.2M 1/4W 33K 1/4W 180K 1/4W 51K 1/4W 1M 1/4W 270K 1/4W 104 100uF/25V 10uF/50V 9014 1N4148 1N4007 MCR100-6 CD4011BP 40W 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 备注 AXIAL0.4 AXIAL0.4 AXIAL0.4 AXIAL0.4 AXIAL0.4 AXIAL0.4 AXIAL0.4 RB0.5 RB0.5 TO92 DIODE DIODE DIODE TO92k DIP-14 稳压二极管 12V 驻极体话筒
18