声光触摸控制楼道灯开关毕业设计

江苏城市职业学院

毕业设计（论文）

（ 2011 届 ）

设计（论文）题目 系 部 专 业 班 级 学 号 姓 名 起 讫 日 期 指导教师 职称

2011年 4 月 日

摘 要

目前市场上所遇到的自熄开关主要有声光控延时开关，天黑以后，当有人走过楼摘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，当人们走过楼道延时几秒钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，即可以达到节能的目的，但在有光无声的状态下开灯检查却不行。我设计的声、光、触摸三控延时电路就解决了这个问题，本人设计的是一款以CD4069数字电路为主要元件制作的声、光控制及人体触摸控制的延时照明灯电路。将该装置安装在楼道、走廊或卫生间等场所，在夜间，有人走动或发声时，灯会自动点亮延时数秒后自动熄灭。在白天，若触摸电极片A ，则自动灯会受触发而点亮。 关键词:光控 声控 静电感应 节能 楼道照明灯毕业设计

目 录

第一章 绪论 . .................................. 1 第二章 电路结构的设计及工作原理的设想............ 2 第三章 其它的设计思想和依据 .................... 5

3.1常用集成电路简介 .............................................................................................. 5

3．1．1半导体集成电路型号命名法（国家标准GB3430-82） ............................ 5 3．1．2集成电路芯片管脚识别 ......................................................................... 5

3．1．3集成三端稳压器 . ................................................................................... 6 3．1．4集成电路CD4069 ................................................................................... 7 3.2 光敏电阻的工作原理 . ......................................................................................... 7

第四章 主要器件的检测 ......................... 11

4.1．光敏电阻的检测 ..............................................................................................11 4.2. 集成电路CD4069各引脚间的开路电阻的检测 ....................................................11

第五章 毕业设计小结........................... 13 第六章 致谢 . ................................. 14

第一章 绪论

国标GB50096-1999《住宅建筑设计规范》规定，住宅中公共部分应设人工照明，除高层住宅的电梯厅和应急照明灯外，均应采用节能自熄开关。采用自熄开关的主要目的是改善人们的居住环境及节能。

目前市场上所遇到的自熄开关主要有声光控延时开关，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，当人们走过楼道延时几秒钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，既可以达到节能的目的，但在有光无声的状态下开灯检查却不行。我设计的声、光、触摸三控延时电路就解决了这个问题，在任何状态下用手摸到触摸开关铜片，人体的静电感应电压经电子线路放大后就能将开关启动。实际使用价值更大。

第二章 电路结构的设计及工作原理的设想

1. 触摸电极片用1~2平方厘米的铜片做成代替触点开关，使用寿命长。 2. 声控灵敏度高，夜间的脚步声、说话声等均可将开关启动。 3. 电路光控强度可调。 4. 性能可靠，电路稳定。

本人设计的是一款以CD4069数字电路为主要元件制作的声、光控制及人体触摸控制的延时照明灯电路。将该装置安装在楼道、走廊或卫生间等场所，在夜间，有人走动或发声时，灯会自动点亮延时数秒后自动熄灭。在白天，若触摸电极片A ，则自动灯会受触发而点亮。 该声、光、触摸三控延时照明灯电路由电源电路、声控电路、触摸控制电路、延时电路、继电器驱动电路等组成，见附图：采用CD4069非门集成电路的声、光、触摸三控延时照明灯电路。

电路中, 电源电路由电源变压器T 整流桥堆UR 三端集成稳压器IC1及滤波电容C4C4组成. 照明灯EL 与继电器K 的常开触头K1串联后, 并接在电源变压器的一次绕组两端; 声控电路由传声器BM 数字集成电路IC2每部的非门电路D1D2及电阻R1~R4电容C1C2等组成；光控电路由传声器BM 数字集成电路IC2内部的非门电路D1D2及电阻R1~R4电容C1C2等组成; 光控电路由光敏电阻RG 、电位器RP 电阻R4IC2内部的非门电路D3二极管VD1等组成; 触摸控制电路由电极片A 电阻R6R7集成电路IC2内部的非门电路D4二极管VD2等组成; 延时电路由电阻R5电容C3IC2内部的非门电路R5等组成; 继电器驱动电路由继电器K 二极管VD3晶体管V 及电阻R8等组成. 交流220V 电压经电源变压器T 降压UR 整流C4滤波及IC1稳压后, 在C5两端产生+5V电压, 供给继电器和整个控制电路.

接通电源后, 整个控制电路在守侯状态, 非门电路D5输出低电平(0V),使晶体管V 截止, 继电器K 的常开触头不吸合, 照明灯EL 不亮.

当有人走近该自动等或有脚步声响发出时, 传声器BM 将声音信号变换成电信号, 此电信号经非门电路D1构成的交流线性放大器放大后, 经非门电路D2反相后输出高电平, 使非门电路D3的输出端变为低电平, 二极管VD1导通, 非门电路D5的输出端变为高电平, 使晶体管V

饱和导通, 继电器K 的常开触头吸合, 照明灯EL 发光.

在白天, 即使有人的脚步声或其他声响, 也不会由高电平加入非门电路D3的输入端, 因为光敏电阻RG 受光照而阻值变小, 非门电路D3的输入端始终为低电平, 输出端也始终保持高电平, 二极管VD1和晶体管V 均处于截止状态, 照明灯EL 不亮.

夜晚, 光敏电阻RG 因无光照射而阻值变大, 此时, 若传声器BM 拾取到声音信号, 则会有高电平加至非门电路D3的输入端, 使二极管VD3和晶体管V 导通, 继电器的常开触头吸和, 照明灯EL 电亮.

不管白天和夜间, 只要用手触摸电极片A 后, 人体感应信号将使非门电路D4的输入端变为高电平, 其输出端变为低电平, 又使二极管VD2导通, 非门电路D5的输入端变为低电平, 输出端为高电平, 晶体管V 饱和导通, 继电器K 动作, 照明灯EL 电亮.

在VD1或VD2导通瞬间, 电容C3通过VD1或VD2被迅速充电, 非门电路D5的输入端立即变为低电平. 当非门电路D3或D4的输出端由低电平变为高电平(随后又同时变为低电平) 使VD1或VD2截止时, 电容C3通过电阻R5缓慢放电, 使非门电路D5的输入端仍维持一点时间的低电平, 照明灯EL 不会马上熄灭, 直到C3放电结束,D5输入端变为高电平, 输出端变为低电平, 晶体管截止, 继电器K 释放, 照明灯EL 才熄灭.

在白天, 调节电位器RP 的电阻值, 使非门电路D3的输入端电压低于Vcc/3(1.65V)以下, 使其驱动端保持高电平, 同时, 还可以调节光控的灵敏度.

R5C3为时间常数元件, 改变R3的电阻值和C3的电容量, 可改变灯亮至灯灭的延时时间. 阻阻值电容量越大, 延时时间越长. 调节R2的电阻值, 可以调节声控的灵敏度. 触摸电极片可用金属片自制，建成1~2平方厘米的圆形或方形。

第三章 其它的设计思想和依据

3.1常用集成电路简介

3．1．1半导体集成电路型号命名法（国家标准GB3430-82）

半导体集成电路的型号由5部分组成，各部分的符号及意义如表3-1-1所 表3-1-1 半导体集成电路型号命名方法

3．1．2集成电路芯片管脚识别 1. 双列直插式芯片

双列直插式集成电路一般给出顶式管脚图。芯片上以缺口、小原点或竖线等标记出管脚“1”的位置。如图3-1-2-1中，左下第一脚即为1管脚，此后管脚号按逆时针方向排序。

图 双列直插式芯片管脚排序图

2. 圆型芯片

圆型集成电路芯片给出的是底脚图。一般在其外壳上有一个突出物，由它标明最大管脚序号所在位置，起它管脚序号的排列方法有的是按逆时针方向排序，也有的是按顺时针方向

排序（参阅厂家产品说明书）。如图3-1-2-2 所示。

图3-1-2-2 圆形芯片管脚排序图

3．1．3集成三端稳压器

1. 集成三端稳压器根据稳定电压的正、负极性分为78×××，79×××俩大系列。图3-1-3-1给出了正、负稳压的典型电路。

图3-1-3-1 正、负稳压的典型电路

2. 三端稳压器的型号规格和管脚分布

3-1-3-2 三端稳压器输出电流字母表示法

例如78M05三端稳压器可输出+5V，0.5A 的稳定电压。 7912三端稳压器可输出－12V ，1A 的稳定电压。 3．外型及管脚分布见图3-1-3-3。

图3-1-3-3 三端稳压器的管脚图

3．1．4集成电路CD4069

CD4069是一种CMOS 通用6非门集成电路，广泛应用于各个领域，可以构成振荡器、缓冲器、触发器、反相器等。

1. 内电路方框图

CD4069集成电路采用14脚双列直插式封装，其内电路方框图如图3-1-4-1所示。

图3-1-4-1 CD4069集成电路的内电路方框图

3.2 光敏电阻的工作原理

光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻如图所示。为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。构成光敏电阻的材料有金属的硫化物、硒化物、碲化物等半导体。

半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子—空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小。

光敏电阻器是一种对光敏感的元件，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。 光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示，图1-25是其电路图形符号。

（一）光敏电阻器的结构、特性及应用

1．光敏电阻器的结构与特性光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成，如图1-26所示。

光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感。它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。

2．光敏电阻器的应用光敏电阻器广泛应用于各种自动控制电路（如自动照明灯控制电路、

自动报警电路等）、家用电器（如电视机中的亮度自动调节，照相机中的自动曝光控制等）及各种测量仪器中。

图1-27是光敏电阻器的应用电路。

（二）光敏电阻器的分类

光敏电阻器可以根据光敏电阻器的制作材料和光谱特性来分类。

1．按光敏电阻器的制作材料分类

光敏电阻器按其制作材料的不同可分为多晶光敏电阻器和单晶光敏电阻器，还可分为硫化镉（CdS ）光敏电阻器、硒化镉(CdSe)光敏电阻器、硫硫化铅(PbS)光敏电阻器、硒化铅(PbSe)光敏电阻器、锑化铟(InSb)光敏电阻器等多种。

2．按光谱特性分类

光敏电阻器按其光谱特性可分为可见光光敏电阻器、紫外光光敏电阻器和红外光光敏电阻器。

可见光光敏电阻器主要用于各种光电自动控制系统、电子照相机和光报警器等电子产品中。 紫外光光敏电阻器主要用于紫外线探测仪器。

红外光光敏电阻器主要用于天文、军事等领域的有关自动控制系统中。

（三）光敏电阻器的主要参数

光敏电阻器的主要参数有亮电阻（RL ）、暗电阻（RD ）、最高工作电压（VM ）、亮电流（IL ）、暗电流（ID ）、时间常数、温度系数灵敏度等。

1。亮电阻亮电阻是指光敏电阻器受到光照射时的电阻值。

2．暗电阻暗电阻是指光敏电阻器在无光照射（黑暗环境）时的电阻值。

3．最高工作电压最高工作电压是指光敏电阻器在额定功率下所允许承受的最高电压。

4．亮电流视电流是指在无光照射时，光敏电阻器在规定的外加电压受到光照时所通过的电流。

5．暗电流暗电流是指在无光照射时，光敏电阻器在规定的外加电压下通过的电流。

6．时间常数时间常数是指光敏电阻器从光照跃变开始到稳定亮电流的63%时所需的时间。

7．电阻温度系数温度系数是指光敏电阻器在环境温度改变1℃时，其电阻值的相对变化。

8．灵敏度灵敏度是指光敏电阻器在有光照射和无光照射时电阻值的相对变化。

第四章 主要器件的检测

4.1．光敏电阻的检测

A 、用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近无穷大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏，不能再继续使用。

B 、将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减些 此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大，表明光敏电阻内部开路损坏，也不能再继续使用。

C 、将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。

4.2. 集成电路CD4069各引脚间的开路电阻的检测

. 用500型万用表测得CD4069集成电路各引脚间的开路电阻见表1所列。

表1 CD4069集成电路开路时各引脚间电阻

注:在测该电阻时，用黑笔碰触一下脚位，再恢复原位时，有时阻值变为13K Ω，断开笔冉测，则阻值为∞。

第五章 毕业设计小结

通过这段时间的毕业设计，我觉得所学的东西好有用处，只是觉得少了点儿，这真是“书到用时方恨少，是非经过不知难”。设计虽然搞好了，遇到困难和问题有时还是不知所措。还是多亏了老师的帮助和指点。

同时，我也知道了电路根本不是想象中的那么简单。这次的设计成功要感谢指导老师XX ，感谢他对我的设计中的非常关注和提供的各种方便。如果不是他提供资料，我的设计可能不会这么成功。同时也要感谢学校领导对学生的支持！他们的敬业精神是永远值得我们学习的

电子技术无所不在，我们只要好好动脑筋，就会觉得学有所用，用我们的双手创造出美妙的生活。

第六章 致谢

天下没有不散的宴席，虽然大三的生活多半时间还是呆在学校里，但是论文致谢语写就的那一刻也真正标志着我与这所学校就此别离了，没有伤感，更多的是遗憾，但是总归不如意事十有八九，过去的不能挽回，人应该大胆向前看，所以这段文字应该像它的标题一样充满感恩和致谢，感谢三年来在我的成长道路上扶持过我，指点过我的人。

这篇论文所涉及的议题是和我的指导老师交流后定下的，在前期的实习积累经验，到中期的修改和讨论，及最后的反复斟酌，我希望能尽自己最大的努力，写出一篇具有现实意义的论文。但是在具体实施的过程中，我还是遇到了相当多当初没有预料的困难，也曾经令我迷茫和彷徨，论文最终的定稿，也没有我当初设想的那么完美，但是总归是自己尽力完成的著作，和我的每一篇球评一样都是我心血的累积。

论文得以顺利完成，要感谢的人实在太多了。首先要衷心地感谢我的指导老师X 老师，您严谨的治学态度，开阔的思维，循循善诱的指导一直给我很大的帮助。当我对论文的思路感到迷茫时，您为我理清思路，指导我往一条比较清晰的思路上进行修改。在论文的不断修改中，我也努力做到及时积极地跟胡老师交流，因为我觉得这样可以使得我的论文更加完善。在这里还要深深的对您说上一句抱歉，因为我的懒散和懈怠，令您费尽苦心并且几近失望。论文的最终完成，也是一波三折。在不断完善和修改的过程中，也让我更加懂得“一分耕耘才有一分收获”的道理。再次对您表示感谢，师恩伟大，无以回报。

然后还要感谢所有在大学期间传授我知识的老师，每一位老师的悉心教导都是我完成这篇论文的基础。特别是何老师一直以来对我的鼓励和支持，跟我一起讨论我们共同的兴趣爱好，并在我陷入困境的时候给予我最中肯的指点，大学里有这两位恩师的存在让我少走了很多弯路。X 老师，虽然学生没有能力和胆量去实践自己心中的梦想，但是您对我的寄语会一直在我的脑海里永存，有理想就有希望，有希望就能看到理想实现的那一天。人生是那么的不确定，学生绝对不会甘于平庸和妥协。 她让我的生活充满阳光，让我每天醒来都感觉浑身充满力量，这样一份真挚的感情让我在面对任何逆境时都有了充足的勇气和自信，不管远方的旅途多么的未知，我都会坚定的牵着她一直走过漫漫的人生路程。

最后要感谢的是我的父母和家人，我永远都不会忘记你们的良苦用心和一如既往的支持与鼓励。三年来，快乐的事情因为有你们的分享而更快乐，失意的日子因为有你们的关怀能忘却伤痛，坚强前行。无论我成功与否，你们总以鼓励的言语告诉我很棒，谢谢你们，我会继续努力。

现在的自己已经不再是刚进大学时的那个小男生了，三年的磨砺让我的肩头多了一份责任和承担，已经踏入社会开始工作的我，面临的抉择和困难也非常之多，但是不管前途多么的未知和艰难，我会毫无畏惧地前行