路灯用声音、光测量电路设计(3)

作为一个智能化声控电路应具有以下功能： （1）能在声音的控制下实现电路的导通与截止。

（2）声音的发出应是多方面的如脚步声，物体打击声等。 （3）响应时间应越短越好。

为此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，同时我们还要为该传感器设置传感条件如声音响度必须在20DB以上才能响应等。中间端采用触发器构成，利用触发器不触不发，一触即发的特点去推动照明电路工作，触发器的选择也应选择灵敏度高，响应时间短的触发器如D触发器，JK触发器等。 2.1.3 光控电路

光控电路的主要原理：利用光敏元件随光照强度的变化而阻抗发生变化的特点，去控制电信号的强弱，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程度将触发触发器使其导通工作。

在这样的电路设计中，对电路元器件的要求也极为高，尤其是光敏元件。光敏元件是光控电路功能实现的核心，必须保证其各项参数的精确、稳定。

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，又称光电敏感器。采用光、电技术能实现无接触、远距离、快速和精确测量，因此半导体光敏元件还常用来间接测量能转换成光量的其他物理或化学量。半导体光敏元件按光电效应的不同而分为光导型和光生伏打型（见光电式传感器）。光导型即光敏电阻，是一种半导体均质结构。光生伏打型包括光电二极管、光电三极管、光电池、光电场效应管和光控可控硅等，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灵敏度、探测率、光照率、光照特性、伏安特性、光谱特性、时间和频率响应特性以及温度特性等，它们主要由材料、结构和工艺决定。半导体光敏元件广泛应用于精密测量、光通信、计算技术、摄像、夜视、遥感、制导、机器人、质量检查、安全报警以及其他测量和控制装置中。常见光敏元件有：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等。

因此，在设计时不仅须考虑方案的可行性、稳定性，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高的，这样电路的功能才能较容易实现。 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实现定时功能。 延时电路的构成方案一般有三种：

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（1）硬件构成； （2）软件构成； （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R、C元件值控制定时的，其效率较高，但灵活性，通用性较差；而由软件构成的定时器是用执行一段程序来实现定时的，其灵活性通用性较高，但效率较差；故现在设计定时器一般都是采用软硬相结合的方法，通过编程设定不同的延时常数，而由硬件控制定时过程，如大规模集成电路可编程计数器8253，51单片机通过编程构成计数器等。

延时电路主要是为了完善电路功能，因此在延时结束后应发出一个结束信号，控制电路是否继续工作。

2.2总体电路设计

2.2.1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： - 11 -

图2.2.2电路原理图

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。

（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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第3章 单元电路设计与分析

3.1电源设计

电路工作是否稳定，电路功能是否能实现，不仅仅取决于电路元器件，还和外加电源有关。 3.1.1电源结构设计

电源电路的种类繁多，如变压器降压；桥式整流全波整流；Lc、Rc滤波；三端稳压器稳压等。具体采用什么电路合适，则根据主体电路及执行机构不同和可靠、价廉、有效益等要求进行选用。

根据本文安全、实用、廉价的特点，其电源的设计结构如下：

降压 整流 滤波 稳压 图3.1.1

3.1.2 结构原理说明

因为IC555的供电电压为直流4.5~16V，而我们用家用的交流220V供电。所以需要降压、整流。因为整流后的波形纹波很大，所以需要滤波。滤波后得到较平滑的直流，给IC555供电不稳定，需进一步稳压。此电源比一般简单的稳压电路更使用，成本更低，使用寿命更长。 电路图及原理

根据电源结构图设计出具体的电源电路，如图所示：

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图3.1.2电源电路（其中J1为电源，J2为路灯）

降压稳流部分由R3C1、整流桥D2,D3,D4,D5和滤波电容C2组成，交流220V输入，经R3(220KΩ)降压，经D2,D3,D4,D5整流桥全波整流，C6（220μF）大电解电容滤波，滤波后得到纹波较大的直流信号，然后D7与C8对此信号进行稳压，稳压后得到+9V的电压，为电灯控制电路提供了工作电压。

3.2声控部分电路设计

白天，因为光控电路阻断，所以，无论多大声，灯都不会亮。到夜晚，光控电路导通，当人走动的脚步声传到传声器MIC时，声波转换为电信号，经三极管Q3放大，使灯亮。若声控灵敏度偏低，可增大R10阻值，或换高放大倍数的三极管。本系统放大整形电路设计结构如图3.2.2所示。

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