电子技术课程设计：声控灯的设计与制作

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1、HarbinInstituteofTechnology课程设计说明书（论文）课程名称：数字电子技术基础设计题目：声控灯的设计与制作院系：航天学院控制科学与工程系班级：班设计者：学号：指导教师：___________刘　英______设计时间：2012年12月哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名：万超院（系）：航天学院控制科学与工程系专业：自动化班号：1004101任务起至日期：2011年12月1日至2012年12月15日课程设计题目：具有可调延时、计数功能的声控灯的设计与制作已知技术参数和设计

2、要求：1.话筒接收到一定强度的声音信号后，LED发光二极管发光，同时计数器开始计数，并且数字显示在数码管上。2.发光持续一定时间（延时）后，发光二极管熄灭，计数器停止计数并清零。3.发光持续时间可调，计数器计数频率可调。4.当二极管熄灭时，计数器停止计数并清零，数码管显示清零。工作量：1.电路设计与仿真2.实际电路连接与调试3.利用示波器观察信号与电路验收4.完成课程设计报告工作计划安排：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：李朋刘艾一分

3、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1.1设计任务设计一个声控灯，要求如下：1.话筒接收到一定强度的声音信号后，LED发光二极管发光，同时计数器开始计数，并且数字显示在数码管上。2.发光持续一定时间（延时）后，发光二极管熄灭，计数器停止计数并清零。3.发光持续时间可调，计数器计数频率可调。4.当二极管熄灭时，计数器停止计数并清零

4、，数码管显示清零。1.2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

5、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

6、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11.1电路设计1.1.1放大电路设计：放大电路由两个三极管实现，将驻极体话筒采集的声音信号转换成的电信号进行放大。1.1.2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。1.1.3单稳态延时电路设计单稳态延时电

7、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。1.1.4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。1.1.5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21对电路图仿真根据

8、以上所述设计的声控灯仿真电路如图3所示。图31电路搭建搭建完成的电路如下图所示。图42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1设计总结与心得通过这次课程设计，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。我学会了如何使