声光控制电灯控制器

一、设计要求

1．在白天和夜晚光照强度大于 时，此时光敏电阻导通，产生低电平，电子开关断开灯灭。

2．在夜晚光线较暗，光照强度小于 ，声音接收到大于 dB时,此时光敏电阻较大，通过与门对信号进行处理，产生高电平，传输给串口P3.2，电子开关闭合灯亮。

3．短暂的声音信号消失后, 控制系统通过中断处理进行延时，灯继续点亮3min后,输出低电平，电子开关恢复断开状态, 灯灭，等待下一次声音信号的触发。

二、控制系统的总体设计方案

1．系统设计框图 主电路 声光控制电灯控制器电路 光控电路 声控电路 延时电路

2．系统工作原理

220V交流电通过灯泡流向D1～D4，经D1～D4整流，R1限流降压，LED稳压（兼待机指示），C1滤波后输出约1.8V左右的直流电给电路供电。由于LED采用发光二极管，一方面利用其正向压降稳压，同时又利用其发光特性兼作待机指示。控制电路由R2、驻极体话筒MIC、C2、R3、R4、VT、RG组成。在周围有其它光线的时候光敏电阻的阻值约为1kΩ左右，VT的集电极电压始终处于低电位，就算此时拍手，电

路也无反应。到夜间时，光敏电阻的阻值上升到1MΩ左右，对VT解除了钳位作用，此时VT处于放大状态，如果无声响，那么VT的集电极仍为低电位，晶闸管因无触发电压而关断。当拍手时声音信号被MIC接收转换成电信号，通过C2耦合到VT的基极，音频信号的正半周加到VT基极时，VT由放大状态进入饱和状态，相当于将晶闸管的控制极接地，电路无反应。而音频信号的负半周加到VT基极时，迫使其由放大状态变为截止状态，集电极上升为高电位，输出电压触发晶闸管导通，使主电路有电流流过，等效于开关闭合，而串联在其回路的灯泡得电工作。此时C2的正极为高电位，负极为低电位，电流通过R3缓慢地给C2充电（实为C2放电），当C2两端电压达到平衡时，VT重新处于放大状态，晶闸管关断，电灯熄灭。此开关可带100W以下的负载。

图1 声光控制电灯控制器电路

3．单元电路分析

根据声光延时控制电路的工作过程可以将该电路分解为主电路、光控电路、声控电路、延时电路四个单元电路。

1)

主电路

主电路主要由桥式整流电路D1--D4、晶闸管T2、R4、C1、D5组成，晶闸管阳极和阴极之间等效为一个电子开关，晶闸管导通时相当于电子开关闭合，关断时相当于电子开关。在电路中，由于负载是固定不变的，所以只能通过降低阳极电位来关断晶闸管，如图2所示，在家庭用电的电压220V进入正半周且控制极加入触发信号时，晶闸管导通，灯亮；当控制极的触发信号消失后，只有在220V交流电过零进入负半周时，晶闸管关断，使灯灭。

图2 主电路

2)

光控电路

光控电路如图3所示所示, 由 R3、RG 组成。由于光敏电阻RG的阻值反映了光线的强弱,所以VC =VARG/（R3 + RG）。要使该电路正常工作,在白天或者夜晚光线较亮时,要满足VC =[VARG 亮阻 /( R3 + RG亮阻)]< VTH ,使门G1关闭, 声控电路不起作用, 式中阈值电压VTH =1/2VDD =1/2VA =3.1V ；而在夜晚光线较暗时,要满足VH = [VA RG暗阻 / （R3 + RG 暗阻 )]> VTH ,门G1打开，门G1的输出状态取决于声控电路。因此根据上述二式及实测光敏电阻的亮阻和暗阻可确定电路正常工作时R3的范围。

图3 光控电路图

3)

声控电路

声控电路如图4所示,由T 1、R1、R 2、R5、C2、C3、BM组成。其中BM为驻极体话筒,将声音的强弱变化为电信号,并经三极管T 1与电阻R 2、R5构成共发射极放大电路放大,由于R5引入了交直流电压并联负反馈,可以稳定电压放大倍数、减小输出电阻及输入电阻。静态时,IBQ =(VA-0.7V)/[(1+β)R2+R5]、IBQ=βIBQ、UCEQ =VA-(1+β)IBQR2，假设三极管的β=100，根据图中参数可知T1工作在饱和区。动态时如果

声音信号很弱，三极管T1仍处于饱和状态，B点为低电平，当声音信号达到一定强度时通过BM拾音输出经C3耦合到T1的基极，使集电极亦即B点电位随着声强而高低变化，当声音达到一定强度时，B点输出高电平。

图4 声控电路

4)

延时电路

三、控制系统的硬件系统设计

1．硬件系统原理框图 桥式 整流 电路

光控电路 声控电路 单 片 机 灯 四、控制系统的软件设计

1．主程序流程图

2．程序

#include sbit k=P3^2; sbit r=P2^0; int i,j;

void main() {

TMOD=0X01; EA=1; ET0=1; TH0=0X3C; TL0=0XB0; r=0; while(1) {

if(k==0) TR0=1; r=0; } }

void time()interrupt 1 { r=1;

for(i=0;i<60;i++) for(j=0;j<20;j++); TR0=0; }

五、控制系统的调试 软件程序调试（proteus仿真图）

六、小结 七、心得体会

八、参考文献

1.张洪润、张亚凡、邓洪敏，传感器原理及应用，清华大学出版社，2008.7。 2.宋彩利、孙友仓、吴宏岐，单片机原理与C51编程，西安交通大学出版社，2008.6。