一款新型声光控LED节能灯系统的设计方案

光控电路的产品已成为人们日常生活中必不可少的必需品，根据声光控电路的原理设计出声光控LED节能灯，能自动控制灯光的亮灭。为了实现这个功能，本文介绍了一款既不浪费国家电力又很方便实用的新型声光控LED节能灯系统的设计方案。声光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在背光的的时候灯就会慢慢的熄灭。在有的电路中这种原理也可以通过声音的振动来实现，当人走过是只需用手轻排一下灯就会自动的亮，人离开后又熄灭。这样就给路人提供了相应的方便，同时，也达到了节电和节能的目的，延长了灯的寿命。在实际生活中节电节能，能够实现更多的自动化。

1 引言

随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的自动灭亮、节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要，而且贴近大家的实际生活。声光控电路的产品已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，当有人经过时会自动亮起来，广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活带来极大的方便，因此得到了广泛应用。声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。它将声音(如击掌声)和光转化为电信号，经放大、整形，输出一个开关信号去控制各种电器的工作，在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。

2 总体电路设计

整个电路由电源电路、放大电路、声控电路、光控电路及延时电路等部分组成。

(1)当白天或夜晚光线较亮时，整个电路由光控部分控制，声控部分不起作用。光控电路对外界光亮程度进行检测，输出与光亮程度相对应的电压信号，从而实现白天灯泡不亮。此时即便有声音，灯泡也不亮。

(2)当光线较暗时，负载电路的通断受控于声控部分。声控电路主要将声音信号转变为电信号，且电路是否接通，取决于声音信号的强度。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮灯泡。

(3)灯泡点亮后，延时电路控制延时36秒，当延时时间到时灯灭，再等待下一次声音信号触发。

(4)此外，电路带强切功能，在特殊情况下强制切断。

总体设计流程如图1所示。

图1 总体设计流程图

3 电路原理设计

根据总体设计流程图设计出原理框图，如图2所示。

图2 系统原理框图

根据设计要求及原理，设计出龟路原理图，如图3所示。

图3 电路原理图

由图可知，声光控节能灯电路由声控电路(由声音拾取电路、放大电路、滞回比较器构成)，光控电路(电压跟随器)，单片机控制电路(由延时电路和逻辑与电路构成)，继电器驱动电路及电源电路等部分组成。其中声控电路和光控电路是整个电路的核心部分，作用是将MIc输出的微弱声音信号进行放大，并转换成方波信号。最后通过单片机的比较输出来控制继电器的导通，进而控制灯的亮灭。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的不同和可靠、价廉、有效益等要求进行选用。根据安全、实用、廉价的要求，其电源的设计结构如图4所示。

图4 系统设计结构图

4 各组成电路韵设计与仿真

4.1 电源电路

电路设计使用的是±12V双电源和 5V单电电源电路的种类繁多，如变压器降压：桥式整流源两级电路。如图5所示。

图5 直流电源电路图

电源电路由变压，整流，滤波，稳压四部分构成。变压电路由普通的电源变压器组成，将220V的交流电转换成低压交流电;整流电路由一个桥式整流组成，将低压交流电转换成脉动直流电;滤波电路由滤波电容c1和C2构成，滤除交流成分，增加直流成分;稳压电路主要由7812,7912及7805三个集成稳压器，输入端电容C5、C6及输出端电容C3,C4, C7,C8构成。集成稳压器利用负反馈进一步稳定经过滤波后的电压，输出端电容用以改善负载的瞬态效应，消除电路的高频噪声，同时具有消振的作用; 发光二极管D2作为电源指示，电阻Rl作为限流电阻保护发光二极管。除此之外，单排J1,J2,J3和J4 作为电源和地的输出端。

4.2 声控电路

声控电路的主要原理：根据声学和电子学的原理，用声音传感器将声音信号转换成电信号，从而推动触发器触发使电路导通工作。

作为~个智能化声控电路应具有以下功能：

(1)能在声音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(本设计选择驻极体话筒MIc)组成声控电路的前端，同时还要为该传感器设簧传感条件如声音响度毖须在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，Ⅸ触发器等。

声控电路由拾音电路，两级放大电路和迟滞比较器构成，如图6所示。

图6 声控电路图

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Ⅷc时，声波转换为电信号，拾音电路将声音转换成微弱的电压信号。然后，微弱的电压信号经过两级放大成伏特级的电压，电压通过迟滞比较器转变成单片机识别的方波信号，经过双向稳压管变成±5V的方波，然后传给单片机的外部中断P3.4口 .

如图7所示：第一条为50Hz的交流信号来替代人的声音信号，输入电压的峰值为6mV,两级放大后为4V,放大倍数为667倍，经过迟滞比较器后输出的方波，完全符合要求。在失真情况下，电路所消耗的能量最小。

图7 声控电路仿真

4.3 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很高，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。