声控灯的设计与制作哈工大电子技术课程设计.docx

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声控灯的设计与制作哈工大电子技术课程设计

HarbinInstituteofTechnology

课程设计说明书（论文）

课程名称：

电子技术课程设计

设计题目：

声控开关的设计与制作

院系：

电气工程及其自动化

班级：

1406111

设计者：

赵元胜

学号：

1140610319

指导教师：

吕超

设计时间：

2016年12月5-18日

哈尔滨工业大学

哈尔滨工业大学课程设计任务书

姓名：

赵元胜院（系）：

电气工程及其自动化专业

专业：

电气工程及自动化班号：

1406111

任务起至日期：

2016年12月5日至2016年12月18日

课程设计题目：

声控开关的设计与制作

已知技术参数和设计要求：

基本要求：

设计一个声控开关，控制对象为发光二极管，接收到一定强度的声音后，声控开关点亮发光二级管，灯亮时间可调。

控制延时时间用数字显示。

扩展要求：

发光二极管点亮时间延时显示。

工作量：

课程设计为期2周。

2-3人一组，完成电路设计和电路板搭建、调试。

每个人撰写课程设计说明书。

工作计划安排：

1.电路设计与仿真

2.连接电路并测试

3.检测关键点处的信号

4.完成设计报告

同组设计者及分工：

同组设计者：

许光炜

分工：

共同完成

指导教师签字___________________

年月日

教研室主任意见：

教研室主任签字___________________

年月日

*注：

此任务书由课程设计指导教师填写。

声控灯的设计与制作

1设计任务及原理

设计任务基本要求：

设计一个声控开关，控制对象为发光二极管，接收到一定强度的声音后，声控开关点亮发光二级管，灯亮时间可调。

控制延时时间用数字显示。

扩展要求：

发光二极管点亮时间延时显示。

1.1设计原理

声控灯是将声音信号转换为电信号、电信号再转换为光信号的装置。

输入部分可由一个驻极体话筒实现。

话筒的高分子极化膜生产时就注入了一定的永久电荷。

在声波的作用下，极化膜随着声音震动，电容是随声波变化。

于是电容两极间的电压就会成反比的变化。

将电容两端的电压取出来，就可以得到和声音对应的电压了。

但是这个电压信号非常小，不能驱动LED灯。

对这个电压信号进行放大、整形，才能得到足够大的电压。

声控灯的延时可以由一个单稳态触发电路实现。

单稳态电路的暂态时间就是发光二极管的发光持续时间。

用前面经放大的电压作为触发脉冲输送给单稳态触发电路，会得到一个持续特定时间的电压输出。

这个输出来驱动发光二极管，就达到了声控、发光的目的。

计数器部分首先需要一个时钟源。

时钟源脉冲可由多谐振荡器获得。

将单稳态电路的输出与时基脉冲结合，控制计数器的计数与清零，就可以使计数部分与发光部分同步工作。

计数结果再经译码输送给共阳极数码管，显示出来。

2设计过程

2.1声控灯电路原理：

当驻极体话筒接受到一定强度的声音信号时，声音信号转换为电压信号，经三极管放大、施密特触发器整形后，触发单稳态延时电路，产生一个宽度可调的脉冲信号，驱动发光二极管发光。

同时，该脉冲信号作为选通信号，使计数器计数，并用数码管显示延时时间。

电路的流程图如图1所示：

图1

2.2电路设计

2.2.1放大电路设计：

由于声音传感器所产生的电信号的电压太小不宜直接进行整形，因此要对该电信号进行适当的放大，我们选用了三极管共射级放大电路，因为共射级放大电路会使输入电信号的相位滞后180度，因此使用两级放大

2.2.2整形电路设计

整形电路由555定时器构成的施密特触发器实现，放大后的尖峰脉冲经整形电路后，得到的波形接近方波，当尖峰脉冲信号大于

时，输出为低电平；当尖峰脉冲信号小于

时，输出为高电平；当尖峰脉冲信号大于

小于

时，输出为保持原电平。

2.2.3单稳态延时电路设计

单稳态延时电路由555定时器构成的单稳态触发器实现，高电平触发，其中

，通过调节滑动变阻器，时间可调。

2.2.4时基电路设计

时基电路由555定时器构成的多谐振荡器实现，

，占空比为

。

时基电路产生方波，为计数器提供时钟脉冲。

通过调节滑动变阻器，可以改变输出方波的占空比，进而计数器的计数快慢。

2.2.5计数译码显示电路设计

计数译码器显示电路将根据单稳态延时电路、门电路及时基电路决定的主脉冲给计数器。

计数器由74LS90构成，译码器由74LS47构成，显示电路由数码管构成。

最终设计完成的电路如图2所示。

图2

3对电路图仿真

根据以上所述设计的声控灯仿真电路如图3所示。

图3

4电路搭建

搭建完成的电路如下图所示。

图4

5电路检测与调试

分别检测从话筒输出的波形、经第一级放大后的波形以及经过第二级放大后的波形和第三个555定时器产生的方波，示波器显示分别如下所示。

图5话筒输出的波形

图6第一级放大后的波形

图7第二级放大后的波形

图8多谐振荡器输出地波形

6设计总结与心得

本次实验中，我们在搭建电路中出现了很多问题，例如74ls90芯片的清零信号忘记接高电平，数码管忘记接高电平，二极管的正负极插反，导致调试中浪费了非常多的时间，不仅如此，在A/D转换的电路图中，由于所设置的电阻过大，导致三极管截止，无法正常工作，在老师的指导下，我们利用反相器，将高电平反向成为低电平使三极管能正常工作。

通过这次声控灯的课程设计，我了解了声控灯的原理，体会到了理论知识在实际生活中的应用，提高了我学习课程的热情。

在这次的实验中，我学习到了如何使用面包板搭建电路，并且如何才能简化电路和美化电路。

在排除故障的过程中，我深刻认识到了理论知识的重要性，并且要有耐心，逐步排查故障，不能害怕困难，对我的学习和生活都有很大的启迪作用。