声控节日彩灯课程设计说明书

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1、 1 声控节日彩灯的方案设计 设计背景 本次设计是以实践性为课题，起到巩固所学知识，加强综合能力，培养电路 设计能力，提高实验技术，启发创新思想的效果。 用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人 走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人 们进入家门或走出公寓， 楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。 在白天， 即使有声音， 楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼 道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、 制作容易、工作可靠等优点。 1.1 声控电路的原理 声控电路是指以声响来控制电路

2、开、关的电路。它的特点是不需要设专门的 控制发送设备，因此使用灵活,方便,结构简单、成本低。声控电路的接收部分由 声电转换、电压放大,开关控制,执行电路和电源供给五部分组成。下面对各部分 进行介绍。 声音信号不能直接使电路开或关，必须把信号通过转换元件变为电信号，并 加以放大，才能控制电路的开或关，常用的声电转换元件有：压电陶瓷片（压电 蜂鸣器） ，驻极体话筒（驻极体电容传声器）和永磁扬声器。 声电转换元件把接收到的声信号变为电压信号， 但这时的电压信号及其微 弱，不能用开关的控制，必须加以放大。常用的放大形式有；复合体管式，晶体 管直接耦合式和集成电路式等。 执行电路一般有两种： 一种是由晶

3、体管开关电路驱动继电器通过继电器的触 点去接通或断开电源电路；另一种是由晶体管开关电路产生的脉冲，触发可控硅 的导通或截止。 1.2 声控彩灯的电路设计 电流经 LED 灯和 14 组成的桥式整流电路给晶体管 VT1、VT2、VT3 提供 直流电源，在无声时，VT1、VT2、VT3 处于导通状态，VT3 的集电极电压很低， 可控硅 SCR 处于阻断状态，通过 LED 灯的电流很小，LED 灯不亮。当有音乐声 时，话筒 MK 接受音波给出的音频信号，经 VT1、VT2、VT3 放大，VT3 集电 极产生放大的音频信号电压使 MCR 导通，给 LED 灯提供交流通路而使灯亮， 随着声音的强弱，彩灯

4、频繁闪动。图见附录 A。 2 元器件构成及功能分析 2.1 半导体二极管 2.1.1 二极管的定义和分类 晶体二极管,简称二极管(diode);它只往一个方向传送电流的电子零 件。它是一种具有 1 个零件号接合的 2 个端子的器件，具有按照外加电压 的方向，使电流流动或不流动的性质。 晶体二极管为一个由 P 型半导体和 N 型半导体形成的 P-N 结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电 场。当不存在外加电压时，由于 P-N 结两边载流子浓度差引起的扩散电流 和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。晶体二极管按其组成的 材料分可为:锗二极管、硅二极管、砷化嫁二极管 (发光二极管)。而按用途分可 为:整流二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、检波二极管、变容二 极管等。 2.1.2 整流二极管 一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个 PN 结，有 阳极和阴极两个端子。P 区的载流子是空穴,N 区的载流子是电子，在 P 区和 N 区间形成一定的位垒。外加使 P 区相对 N 区为正的电压时，位垒降低，位垒两 侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低