聲控?zé)舻脑O(shè)計(jì)與制作哈工大電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、Harbin Institute of Technology課程設(shè)計(jì)說明書（論文）課程名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 聲控開關(guān)的設(shè)計(jì)與制作 院 系： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 1406111 設(shè) 計(jì) 者： 趙元?jiǎng)?學(xué) 號(hào)： 1140610319 指導(dǎo)教師： 呂超 設(shè)計(jì)時(shí)間：2016年12月5-18日 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 姓 名：趙元?jiǎng)僭?（系）：電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè) 專 業(yè)：電氣工程及自動(dòng)化班 號(hào)：1406111 任務(wù)起至日期：2016年12月5日至2016年12月18日 課程設(shè)計(jì)題目：聲控開關(guān)的設(shè)計(jì)與制作 已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求：基本要求：設(shè)計(jì)一個(gè)聲控開關(guān)

2、，控制對(duì)象為發(fā)光二極管，接收到一定強(qiáng)度的聲音后，聲控開關(guān)點(diǎn)亮發(fā)光二級(jí)管，燈亮?xí)r間可調(diào)?？刂蒲訒r(shí)時(shí)間用數(shù)字顯示。 擴(kuò)展要求：發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r間延時(shí)顯示。 工作量：課程設(shè)計(jì)為期2周。2-3人一組，完成電路設(shè)計(jì)和電路板搭建、調(diào)試。 每個(gè)人撰寫課程設(shè)計(jì)說明書。 工作計(jì)劃安排：1. 電路設(shè)計(jì)與仿真2. 連接電路并測(cè)試3. 檢測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)處的信號(hào)4. 完成設(shè)計(jì)報(bào)告 同組設(shè)計(jì)者及分工：同組設(shè)計(jì)者：許光煒分工：共同完成 指導(dǎo)教師簽字_ 年 月 日 教研室主任意見： 教研室主任簽字_ 年 月 日*注：此任務(wù)書由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師填寫。聲控?zé)舻脑O(shè)計(jì)與制作1 設(shè)計(jì)任務(wù)及原理設(shè)計(jì)任務(wù)基本要求：設(shè)計(jì)一個(gè)聲控開關(guān)，控制對(duì)象為發(fā)

3、光二極管，接收到一定強(qiáng)度的聲音后，聲控開關(guān)點(diǎn)亮發(fā)光二級(jí)管，燈亮?xí)r間可調(diào)?？刂蒲訒r(shí)時(shí)間用數(shù)字顯示。 擴(kuò)展要求：發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r間延時(shí)顯示。1.1 設(shè)計(jì)原理聲控?zé)羰菍⒙曇粜盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)、電信號(hào)再轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的裝置。輸入部分可由一個(gè)駐極體話筒實(shí)現(xiàn)。話筒的高分子極化膜生產(chǎn)時(shí)就注入了一定的永久電荷。在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動(dòng)，電容是隨聲波變化。于是電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的變化。將電容兩端的電壓取出來，就可以得到和聲音對(duì)應(yīng)的電壓了。但是這個(gè)電壓信號(hào)非常小，不能驅(qū)動(dòng)LED燈。對(duì)這個(gè)電壓信號(hào)進(jìn)行放大、整形，才能得到足夠大的電壓。聲控?zé)舻难訒r(shí)可以由一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路實(shí)現(xiàn)。單穩(wěn)態(tài)電路的暫態(tài)時(shí)間就是發(fā)

4、光二極管的發(fā)光持續(xù)時(shí)間。用前面經(jīng)放大的電壓作為觸發(fā)脈沖輸送給單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，會(huì)得到一個(gè)持續(xù)特定時(shí)間的電壓輸出。這個(gè)輸出來驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，就達(dá)到了聲控、發(fā)光的目的。計(jì)數(shù)器部分首先需要一個(gè)時(shí)鐘源。時(shí)鐘源脈沖可由多諧振蕩器獲得。將單穩(wěn)態(tài)電路的輸出與時(shí)基脈沖結(jié)合，控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)與清零，就可以使計(jì)數(shù)部分與發(fā)光部分同步工作。計(jì)數(shù)結(jié)果再經(jīng)譯碼輸送給共陽極數(shù)碼管，顯示出來。2 設(shè)計(jì)過程2.1 聲控?zé)綦娐吩恚寒?dāng)駐極體話筒接受到一定強(qiáng)度的聲音信號(hào)時(shí)，聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)三極管放大、施密特觸發(fā)器整形后，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路，產(chǎn)生一個(gè)寬度可調(diào)的脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)光。同時(shí)，該脈沖信號(hào)作為選通信號(hào)，使計(jì)數(shù)

5、器計(jì)數(shù)，并用數(shù)碼管顯示延時(shí)時(shí)間。電路的流程圖如圖 1所示：圖 12.2 電路設(shè)計(jì)2.2.1 放大電路設(shè)計(jì)： 由于聲音傳感器所產(chǎn)生的電信號(hào)的電壓太小不宜直接進(jìn)行整形，因此要對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?，我們選用了三極管共射級(jí)放大電路，因?yàn)楣采浼?jí)放大電路會(huì)使輸入電信號(hào)的相位滯后180度，因此使用兩級(jí)放大2.2.2 整形電路設(shè)計(jì)整形電路由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，放大后的尖峰脈沖經(jīng)整形電路后，得到的波形接近方波，當(dāng)尖峰脈沖信號(hào)大于時(shí)，輸出為低電平；當(dāng)尖峰脈沖信號(hào)小于時(shí)，輸出為高電平；當(dāng)尖峰脈沖信號(hào)大于小于時(shí)，輸出為保持原電平。2.2.3 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路設(shè)計(jì)單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)

6、態(tài)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，高電平觸發(fā)，其中，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，時(shí)間可調(diào)。2.2.4 時(shí)基電路設(shè)計(jì)時(shí)基電路由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器實(shí)現(xiàn)，占空比為。時(shí)基電路產(chǎn)生方波，為計(jì)數(shù)器提供時(shí)鐘脈沖。通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，可以改變輸出方波的占空比，進(jìn)而計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)快慢。2.2.5 計(jì)數(shù)譯碼顯示電路設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)譯碼器顯示電路將根據(jù)單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路、門電路及時(shí)基電路決定的主脈沖給計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器由74LS90構(gòu)成，譯碼器由74LS47構(gòu)成，顯示電路由數(shù)碼管構(gòu)成。最終設(shè)計(jì)完成的電路如圖 2所示。圖 23 對(duì)電路圖仿真根據(jù)以上所述設(shè)計(jì)的聲控?zé)舴抡骐娐啡鐖D 3所示。圖 34 電路搭建搭建完成的電路如下圖所示。圖 45 電路檢測(cè)與調(diào)試

7、分別檢測(cè)從話筒輸出的波形、經(jīng)第一級(jí)放大后的波形以及經(jīng)過第二級(jí)放大后的波形和第三個(gè)555定時(shí)器產(chǎn)生的方波，示波器顯示分別如下所示。圖 5 話筒輸出的波形圖 6 第一級(jí)放大后的波形圖 7 第二級(jí)放大后的波形圖 8 多諧振蕩器輸出地波形6 設(shè)計(jì)總結(jié)與心得 本次實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)诖罱娐分谐霈F(xiàn)了很多問題，例如74ls90芯片的清零信號(hào)忘記接高電平，數(shù)碼管忘記接高電平，二極管的正負(fù)極插反，導(dǎo)致調(diào)試中浪費(fèi)了非常多的時(shí)間，不僅如此，在A/D轉(zhuǎn)換的電路圖中，由于所設(shè)置的電阻過大，導(dǎo)致三極管截止，無法正常工作，在老師的指導(dǎo)下，我們利用反相器，將高電平反向成為低電平使三極管能正常工作。通過這次聲控?zé)舻恼n程設(shè)計(jì)，我了解了聲控?zé)舻脑?，體會(huì)到了理論知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，提高了我學(xué)習(xí)課