新型聲控燈的設計與制作

摘要：聲控燈應用較廣，但易受環(huán)境的噪聲干擾而產(chǎn)生誤動(dòng)作。文章介紹一款用CD4013集成電路設計制作完成的新型聲控燈，其抗干擾能力比常見(jiàn)聲控開(kāi)關(guān)要強。對新型聲控燈系統的結構組成，具體電路作用及工作原理做了詳細的闡述，并介紹了制作步驟。
關(guān)鍵詞：聲控燈；抗旱擾；設計；制作；CD4013

0 前言
聲控燈應用較廣，但易受環(huán)境的噪聲干擾而產(chǎn)生誤動(dòng)作。本文介紹一款用通用集成電路CD4013設計制作完成的新型聲控燈，其抗干擾能力比常見(jiàn)聲控開(kāi)關(guān)要強：受二次沖擊聲亮，再受二次沖擊聲暗。而且要求二次聲音的時(shí)間間隔大于0．3s，小于0．8s，滿(mǎn)足條件的聲音有效，否則無(wú)效。這樣的控制才是“智能化”的控制，才是生活中需要的控制。
本聲控燈由聲波采集，脈沖形成、CD4013為核心組成韻單穩態(tài)電路、定時(shí)延時(shí)電路、雙穩態(tài)電路、可控硅控制電路等電路組成，它們之間巧妙的作用使其只接收具有一定規律的兩個(gè)沖擊聲響，例如，適當快慢的兩次拍掌聲，而對其他無(wú)規律的聲響(如說(shuō)話(huà)聲、雷聲)則不響應。本新型聲控白熾燈造價(jià)便宜，僅8元左右。

1 系統設計思想和結構框圖
1．1 新型聲控燈的設計要求
抗干擾能力較強的新型聲控燈要求如下：1)掌聲響兩次，燈才亮或滅；2)在2s內的掌聲才有效；3)兩次掌聲的間隔在0．5s以上才有效；4)在5m遠處擊掌能進(jìn)行控制。
1．2 聲控燈的設計原理
設計思路：1)控制燈的亮暗，用繼電器或可控硅。本設計用可控硅，其優(yōu)點(diǎn)是所需的控制電流小，幾mA足矣；體積比繼電器要小。2)雙穩態(tài)電路有分立元件組成的和集成電路的兩種。本文采用CMOS集成電路設計：其優(yōu)點(diǎn)是設計成的控制電路功耗小，電路的一致性好，抗干擾性強。3)聲音是模擬信號，需將模擬信號轉變成脈沖信號。在CMOS集成電路中，集2)、3)特點(diǎn)應用于一體的可用CD4013集成塊來(lái)實(shí)現。4)駐極體話(huà)筒得到的聲音信號較弱，要適當放大聲音信號，使其有較高的靈敏度。
1．3 聲控燈系統結構框圖
根據上述內容，可畫(huà)出本控制電路的結構方框圖，如圖1所示?？梢?jiàn)系統由聲音信號傳感器電路、信號放大電路、CD4013為核心組成的單穩態(tài)電路和雙穩態(tài)電路、可控硅控制電路、簡(jiǎn)易電源電路以及一些輔助電路構成。

2 電路設計及原理闡述
2．1 電路設計
電路設計要遵從簡(jiǎn)潔至上原則，根據系統框圖所示添加器件。圖2是聲控燈的初始電路圖，在萬(wàn)能板上焊接實(shí)驗后，基本能滿(mǎn)足系統的要求，但聲控靈敏度太低，有效距離僅1m左右?？磥?lái)需改進(jìn)電路，以提高聲控靈敏度。

在圖2的基礎上，將Q1放大的聲音信號進(jìn)行檢波，由Q2再次放大，設計成如圖3所示的聲控電路，聲控靈敏度大幅度提高，有效距離達到5m，滿(mǎn)足了要求。