H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y
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
*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
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
3cc 时,输出为低电平;
当尖峰脉冲信号小于13cc V 时,输出为高电平;当尖峰脉冲信号大于13cc V 小于2
3cc
V 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
1.1w t RC =,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,0.7(2)A B T R R C ≈+,占空比为100%2A B
A B
R R D R R +=
?+。
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