声控灯的设计与制作-哈工大-电子技术课程设计

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1、/、人^^HarbinInstituteofTechnology课程埂计说明笮f论文J课程名秫设计题院系班级设计者学吾指导歎师设计时间电子抆求课程设计声控开笑的设计与剌惟电乞工程;劢T匕1406111赳元胜1140610319吕超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5FI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：没计一个声控开关，控制对象为发光二极管，接收

2、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曰*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木要求：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

3、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，XI*能得到足够大的电压。声控灯的延吋可以由一个单稳态触发电路实现。单稳态电

4、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吋钟源。吋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卢音信号吋，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

5、，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，并用数码管显示延吋吋间。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人，我们选用了三极管共射级放人电路，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2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；119当尖峰脉冲信号小于时，输出为高电平；当尖峰脉冲信号大

6、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tw=ARC,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，r-0.7(/?4+2/?^)C,占空比为=Ra+Rbxl00%。A+2/?,时基电路产生方波，为计数器提供时钟脉冲。通过调节滑动变限器，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、门电路及时棊电路决定的主脉冲给计数器。计数器由74LS90构成，

7、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23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。V?ATiw_rIAIB7«)♦547K62KQ?S013CM)-tRrC6.2KGM>GM>G't)10U，?4LW4电路搭建搭建完成的电路如下图所示。5电路检测与调试分别检测从话简输出的波形、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

8、问题，例如741s90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，导致调试屮浪费了非