趣味电子发声器的设计.docx
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趣味电子发声器的设计
一.程序设计任务书及格式参考…………………………………………………2
二.任务分析………………………………………………………………………4
三.方框图…………………………………………………………………………4
3.1声控部分………………………………………………………………4
3.2按钮部分………………………………………………………………4
3.3光控部分………………………………………………………………4
四.正文…………………………………………………………………………5
4.1摘要………………………………………………………………………5
4.2声控部分原理图及分析…………………………………………………5
4.2.原理图………………………………………………………………5
4.2.2工作原理及器件选择……………………………………………5
4.3按钮部分原理图及分析…………………………………………………6
4.3.1原理图……………………………………………………………6
4.3.2工作原理及器件选择……………………………………………7
4.4光控部分原理图及分析………………………………………………7
4.4.1原理图……………………………………………………………7
4.4.2工作原理及器件选择……………………………………………8
4.5完整的原理图及分析…………………………………………………9
4.6完整原理图的MULTSIM仿真………………………………………11
4.6.1完整原理图的等效………………………………………………11
4.6.2电路图的仿真……………………………………………………12
4.7结论……………………………………………………………………15
五.总结体会………………………………………………………………………15
六.附录…………………………………………………………………………16
6.1参考文献………………………………………………………………16
6.2元件清单………………………………………………………………17
6.3完整仿真原理图………………………………………………………18
6.4完整Protel原理图……………………………………………………19
一.程序设计任务书及格式参考
1．课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：
（1）技术要求：
①电源电压DC6V；
②利用声音、按键、光控制电路发出不同的声音。
注：
可以采用麦克风、光敏电阻作为传感器，音乐芯片等制作。
（2）工作要求：
①利用电子技术基础理论，分析系统工作原理，设计系统总体框图和各功能模块的电路图；
②掌握计算机辅助设计方法，利用Multisim对电路进行仿真设计；
③熟悉常用的电子元器件操作使用和测试方法；
④掌握电子电路安装调试技术，选择合适的元器件搭接实际电路，掌握电路的测试和故障排除方法；
⑤一人一题，并且全部或者部分通过计算机仿真，并做出实物。
课程设计必须自己独立完成，不得从网上下载，一经发现该课程成绩记零分。
2.《电子技术课程设计》设计说明书格式
一、纸张和页面要求
A4纸打印；页边距要求如下：
页边距上下各为2.5厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：
标准）。
二、说明书装订页码顺序
（1）任务书
（2）论文正文（3）参考文献，（4）附录
三、课程设计说明书撰写格式
见范例
范例
引言（黑体四号）
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆（首行缩进两个字，宋体小四号）
1☆☆☆☆（黑体四号）
正文……（首行缩进两个字，宋体小四号）
1.1（空一格）☆☆☆☆☆☆（黑体小四号）
正文……（首行缩进两个字，宋体小四号）
1.2☆☆☆☆☆☆、☆☆☆
正文……（首行缩进两个字，宋体小四号）
2☆☆☆☆☆☆（黑体四号）
正文……（首行缩进两个字，宋体小四号）
2.1☆☆☆☆、☆☆☆☆☆☆，☆☆☆（黑体小四号）
正文……（首行缩进两个字，宋体小四号）
2.1.1☆☆☆，☆☆☆☆☆，☆☆☆☆（楷体小四号）
正文……（首行缩进两个字，宋体小四号）
（1）……
①……
二.任务分析
本课题利用声音、按键、光控制电路发出不同的声音。
因此，控制电路可分为三个模块：
声控模块，按钮控制模块，光控模块。
通过不同的模块控制不同的音乐芯片运作并推动扬声器发出不同的乐音，三大模块独立工作，互不干扰。
因此，本设计课题分为三大部分：
声音控制部分，按钮控制部分和光控部分。
设计过程中，先对每一部分进行设计，然后，通过常用的电路串并联等方式将各部分组装在一起，这样便实现了利用声音、按键、光控制电路发出不同的声音的电路设计。
做出设计工作计划：
课程设计工作进度计划：
序号
起迄日期
工作内容
1
2011.1.3～2011.1.6
系统方案和功能模块电路设计
2
2011.1.7～2011.1.9
Multisim电路仿真设计
3
2011.1.10～2011.1.12
选购元器件，制作实际电路，电路测试和故障排除
4
2011.1.13～2011.1.14
整理设计报告
主指导教师
吴荣燕、宁志刚
日期：
2010年11月30日
三．方框图
3.1声控部分
3.2按钮部分
3.3光控部分
4．正文
4.1摘要
4.1.1功能摘要当电路受到不同刺激时发出不同的乐音：
当按下按钮时，传来阵阵蟋蟀的鸣叫：
“唧唧—唧唧—唧唧——唧唧……”放开按钮，一小会儿时间后，“蟋蟀”停止鸣叫，这时可以打开遮光板，电路通过扬声器发出“天亮了，该起床了，天亮了，该起床了……”给电路以掌声刺激（声音刺激），顿时阵阵鸟鸣声传来：
“啾啾啾啾……”。
电路通过将声音控制部分，按钮控制部分和光控部分三个不同模块组装在一起，从而实现了趣味发声的功能！
关键词：
趣味发声蟋蟀的鸣叫鸟鸣叫起床声
4.1.2原理摘要设计不同的控制电路，当收到不同的刺激时，不同的控制电路工作，驱动不同的音乐芯片并带动扬声器发出不同的乐音。
即通过晶振，机械开关及光敏电阻来分别感受声音刺激，机械刺激以及光刺激，当收到不同刺激时，相应的音乐芯片工作，以微弱电流的形式释放存储在其内的音乐程序，经三极管放大后驱动扬声器发出相应的乐音。
关键词：
控制电路音乐芯片微弱电流音乐程序三极管放大
4.2声控部分原理图及分析
在市区，哪怕是在我们美丽的校园，也很时刻难听到那悦耳动听的大自然鸟鸣声，因而，时常怀念家乡的鸟鸣与山幽；那么，何不做一个电子“鸟”来慰藉一下留恋与失落的情感呢？
4.2.1声控部分原理图
图4.2.1声控电路原理图
4.2.2工作原理及器件的选择
声控部分原理图如图4.2.1所示：
晶振R4，电阻R1和三极管Q1等组成了声控正脉冲触发电路，模拟鸟叫声芯片A和三极管Q2及扬声器电源组成受控电路。
如图所示：
由于R1很大，平时Q1处于不完全导通状态，与之相连的TG处于低电平状态，芯片A不工作，OUT输出为0，扬声器不工作。
当给以掌声刺激时，R4接收到声波信号，并将其转换为微弱电信号，经过Q1放大后，使其发射极输出正脉冲电信号，直接触发A从OUT端输出微弱的鸟鸣电信号，经过Q2功率放大后，推动扬声器发出悦耳动听的鸟鸣声！
器件的选择：
R1的大小影响声控的灵敏度，若选取阻值过小的电阻，在没有触发信号时，电路也会导通，失去声控的目的，因此，实验中选取较大阻值（就取1M的电阻就成）。
A为鸟鸣音乐芯片，为固定模块，可以从市场上购买得到（型号：
G-518）。
Q1选用9014，起到小功率放大的作用，并且其电流放大倍数较大。
Q2选用9013，起到放大功率的作用，其功率放大满足能够推动扬声器发声。
采用六伏特直流电源。
4.3按钮部分原理图及分析
4.3.1原理图
夏末闷热的傍晚，往往令生活在校园的我们心烦不安，如能在闭上眼后听到阵阵的蟋蟀鸣叫声，顿时会让人产生一种回归乡野的感觉，从而创造出心静意和的境界，那将会是一件多么惬意的事情啊！
为此，特制作一个仿真电子“蟋蟀”，作为趣味电子发声器的声控部分。
图4.3.1按控部分电路原理图
4.3.2工作原理及器件的选择
如图4.3.1所示：
在按钮SW-PB没有按下时，电路不工作，扬声器不发声，当按下SW-PB后，电容Q？
开始充电，充电电压为3V，放开按钮，电容放电通过TG触发B工作，B的OUT端发出微弱的蟋蟀叫声电信号，经Q3功率放大后，推动扬声器发出“唧唧~唧唧~唧唧唧……”的蟋蟀鸣叫声，电容持续放电，扬声器便能持续发声，直到电容两端的电压低于0.5倍VDD，扬声器停止发声。
器件的选择：
蟋蟀声模拟音乐芯片为固定模块，（型号为HL9300E），TG为其触发信号输入端，OUT为微弱电信号输出端，工作电压6V。
电容的大小决定了“蟋蟀”鸣叫的时间长短，电容越大，电路能持续工作的时间就越长，为使其每次鸣叫的时间不小于40S，选用CD11-10V型电解电容。
SW-PB，若没有按钮，可以用单刀开关代替。
4.4光控部分原理图及分析
4.4.1原理图
图4.4.1光控部分原理图
4.4.2工作原理及器件选择
这是一个“不能见光”的电路，当光敏电阻（图中用普通绕线电阻表示）收
到光刺激时，电路开始工作，吹响起床的号角。
如上图所示：
当没有光刺激时，光敏电阻R2的阻值极大，相当于开路，音乐芯片没有触发信号，电路不工作；当光敏电阻R2收到光线刺激时，其阻值急剧下降，可近似看做短路，音乐芯片HL9300E收到触发信号开始工作，并发出微弱的电流信号（携带“天亮了，起床了，天亮了，起床了……”信息），经过功率放大器Q4放大后带动扬声器发声，其中电容LS?
为滤波电容，起到滤波作用，能够滤去信号中的高次谐波，有效的防止了输出信号的失真，使语音音质得到很大改善，并且声音更加洪亮。
其中R3为音乐芯片的外接振荡器，其阻值的大小影响语音的速度和音调。
器件的选择：
C为固定模块，选用国产HFC5208语音集成电路。
Q4用功率放大器件9013，因语音信号微弱，要求其放大倍数不低于100.
R2为光敏电阻，选用MG44-03型塑料树脂封装光敏电阻器，也可采用亮阻不超过5K欧姆，暗阻不小于1M欧姆的光敏电阻代替。
R3用碳膜型电阻，取10M欧姆合适。
电源6V,扬声器用线圈式扬声器，电容LS?
为陶瓷介质电容器，大小为0.1微法拉。
4.5完整的原理图及分析
如附录完整原理图所示：
原理可分为三大快，即声控模块，按钮控制模块，光控模块。
每个模块独立工作，互不影响，当给以声音刺激时，芯片A工作，而B和C处于静止状态；当按下按钮时，芯片B工作，A和C处于静止状态；当给予光照刺激时，芯片C工作，而A和B却处于静止状态。
这样，当刺激不同时，电路发出不同的乐音，并且，各种声音均模仿自大自然，充满趣味！
图4.5（a）总电路PCB图
图4.5（b）总电路3D正面图
图4.5（c）总电路3D布线图
4.6完整电路图的MULTISIM仿真
4.6.1完整原理图的等效
图4.6.1完整原理图的等效仿真图
等效说明：
因仿真软件无法找齐所以元件，因此，将电路图等效如上进行仿真。
各个芯片的工作电压均约为6V，工作电流约为10mA，因此，将他们均等效为500欧姆的电阻。
各个控制部件均由等效开关代替，即对于声控和光控部件均用全额阻值很大的滑线变阻器替代，滑线变阻器每次调节100%，（这样的话，滑线变阻器要么被短路，要么全额串入电路，这样便等效了声控或者光控部件不受刺激时电阻极大，而受刺激时近似短路的功能），因电源电压为6V，取滑线变阻器的最大阻值为10M欧姆时，当其全部接入电路时，电路的电流经过电流经过三极管放大后仍然接近于0，无法推动扬声器发声。
仿真中，因扬声器的阻值相对于变阻器来说极小，可以忽略不计，为显示通过其中的电流，用直流电流表将其替代。
这样，完整的仿真模型图便建立起来了，如图4.6.1所示。
4.6.2电路图的仿真
当控制部件均不动作时，如图4.6.1所示，流过两个电流表的电流均约为0.2mA,无法推动扬声器发声，即电路处于静止状态。
当仅有声音刺激时，将仿真图中的R1置0,进行仿真，仿真结果如图4.6.2（a）
所示，电流约为0.4A,扬声器发声。
图4.6.2（a）
当按下按钮式时，将仿真图中的开关合上,进行仿真，仿真结果如图4.6.2（b）
所示，电流约为0.4A,扬声器发声。
图4.6.2（b）
当仅有光照刺激时，将仿真图中的R5置0,进行仿真，仿真结果如图4.6.2（c）
所示，电流约为0.9A,扬声器发声。
图4.6.2（c）
当实际电路同时受到三个刺激时，仿真结果如图4.6.2（d）
，两电流表示数近似相等。
两扬声器均发声。
图4.6.2（d）
4.7结论：
通过分析仿真结果可知，当电路收到不同刺激（声音,人工机械开关，光照）的时候，电路发出不同的声音作为回应，当给予两种或者三种刺激时，电路发出混合声音，能够实现“趣味发声”的目的。
5.总结体会
第一次课程设计，我我收获颇多：
考试周过去了，大家松了一口气。
当接到课程设计任务书时，大家有惊喜，有惶恐。
惊喜的是，我们上了这么久的理论课，两年半了，终于有机会可以做一个具体的电路板，一显身手了。
然而，当我们打开任务书时又陷入了惶恐之中：
不知道该要怎么去做了。
于是，班委请来了吴荣燕老师和宁志刚老师为我们班级进行公开辅导，老师就课程设计的要求，一般步骤及需要主要的问题进行了详细的阐述，大家这才有了一些眉目，心中的迷雾也才消散了些许。
在此感谢二位老师的辛勤指导！
谢谢您，老师！
于是，大家有了头绪，不再惧怕课题了。
由于图书馆资源有限，大家积极行动起来了：
于是，图书馆多了我们的身影，多了一些熟悉的面孔，
在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。
在设计过程中，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。
学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
通过这次课程设计，我在多方面都有所提高。
通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次有力的碰撞，让我发现，以前对理论知识学得是多么的肤浅，很大理论知识都只是停留在了表面，二没有深刻的理解。
通过这次设计，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。
在这次设计过程中，体现出自己单独设计电路的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
通过这次课程设计，等效替代法得到了很好的运用。
刚开始的时候，很多同学都和我一样：
苦于仿真软件无法提供自己想要的元件，例如，我做这个“趣味电子发声器”的仿真，就无法在仿真软件MILTISIM中找到音乐芯片，因此，曾一度陷入困惑之中。
直到后来有同学提出用等效元器件代替不能找到的器件实现相应的电路功能进行仿真，大家才突然醒悟。
也正是因此，在“趣味电子发声器”的仿真过程中，我用等效开关器件代替了控制部件，从而顺利地实现了仿真。
通过这次课程设计，我深刻地认识到自身的不足，以后一定要努力学习，并加强理论联系实际工作的落实。
只有让知识发挥其应有的作用，才真正具有实用价值。
在课程设计过程中，大家都觉得老师要求太严格，其实，只有这样，我们才能真正学到知识，增强我们的动手能力！
在此再一次感谢我们的吴老师和宁老师，二位老师爱岗敬业，严谨细致，一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次电子设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。
而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。
同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。
万分感谢。
六.附录
6.1参考文献
[1]康华光等.电子技术基础模拟部分（第五版）.北京：
高等教育出版社.2006.1
[2]康华光等.电子技术基础数字部分（第五版）.北京：
高等教育出版社.2006.1
[3]陈世和.电工电子实习教程.北京：
北京航空航天大学出版社.2007.8
[4]陈永甫.新编555集成电路应用800例[M].北京：
电子工业出版社,2001,7.
[5]许小军.电子技术实验与课程设计指导——数字电路分册[M].南京：
东南大学出版社,2005,3.
[6]郭永贞.电子技术实验与课程设计指导——模拟电路分册[M].南京：
东南大学出版社,2004,10.
[7]南寿松,刘荣林,李晓光等.电子实验与电子实践[M].北京：
中国标准出版社,2004,11.
[8]晶体管技术编辑部（日）.电子技术——原理·制作·实验（杨洋译）[M].北京：
科学出版社,2005,9.
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化学工业出版社,2004,4.
[10]张玉平.电子技术实验及电子电路计算机仿真[M].北京：
北京理工大学出版社,2005,11.
[11]安玉景,李雪莹.电子技术基础实验[M].北京：
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[12]杨元挺,唐果南.电子技术技能训练[M].北京：
电子工业出版社,2002,1.
[13]卢结成,高世忻,陈力生等.电子电路实验及应用课题设计[M].合肥：
中国科学技术出版社,2006,3.
[14]黄仁欣.电子技术实践与训练[M].北京：
清华大学出版社,2004,9.
[15]黄永定.电子实验综合实训教程[M].北京：
机械工业出版社,2004,9.
[16]谭清雄编.电子实习指导[M].长沙：
湖南大学出版社,2007,8
[17]傅劲松.电子制作实例集锦[M].福州：
福建科学技术出版社，2006，1..
[18]张晓东.有趣的家用电子制作[M]北京：
人民邮电出版社，2004.6
6.2元件清单附录：
元件名称
数量
参数或型号
电源
1
6V
音乐芯片
3
G-518HL9300EHFC5208
晶振
1
电阻
2
10M10K（欧）
光敏电阻
1
三极管
4
3个90131个9014
扬声器
2
开关
1
升级会员 