电子技术课程设计--- 声控开关.doc

Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称： 六系电子技术课程设计 设计题目： 声控开关 院 系： 英才学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 吕超 设计时间： 2013年2月26日3月2日 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名： 院 （系）：英才学院 专 业：电气工程及其自动化 班 号： 任务起至日期： 2013 年 2月 26 日至 2013 年 3月 2日 课程设计题目：声控开关设计 已知技术参数和设计要求： 已知技术参数：驻极式话筒、NPN三极管、D5011A/B、E555P、SN74LS90、74LS00、74LS47、 设计要求：设计一个声控开关，敲击驻极式话筒，数码管在二极管灯亮的时间计数。 二极管灯灭后数码管示数再显示一会并自动清零。1：联线简单，安排合理；2：能调整二极管亮度和数码管显示频率； 工作量：1. 利用仿真软件进行仿真； 2. 按照设计的电路图，实体连接各部分；3. 根据设计构思扩展部分，寻求解决方案；4. 调试电路并能正常工作工作计划安排：1、分析电路图，分析电路原理（第一天）2、利用软件进行仿真（第二天）3、电路的实现与调试（第三、四天）4、扩展部分的设计（第五天）5、扩展部分的实现，总体电路的调试（第六天）6、演示及验收同组设计者及分工：付永建(本人)：驻极式话筒，信号放大，波形整形，单稳态触发及发光部分的分析与实现，扩展部分的设计及实现。郑伟龙(同组人)：时钟部分，选通电路，计数器，译码器及显示器的原理分析与实现，总电路的调试。 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一、 简介声控开关，全称是声控延时开关，是一种内无接触点，在特定环境光线下采用声响效果激发拾音器进行声电转换来控制用电器的开启，并经过延时后能自动断开电源的节能电子开关。声控开关，即采用模电数电混合集成电路，进行逻辑运算，控制电路中电流。其中重要部件光控电子开关，它的“开”和“关”是通过可控硅的通断来实现，而可控硅的通断又受自然光的亮度（或人为亮度）控制，故声控灯又名为声光控灯。该装置适合广泛用于楼梯、走廊、路灯和厕所等场所的照明，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。 声控器件，就是利用声音来控制电路的一种元件，当声音信号来临时，电路动作，一般声控器件是对震动敏感的物质，有声音时就接通（电阻变小），没有声音时就断开（电阻变的很大）。再通过电路和芯片做个延时，就可以使有声音时电路接通一段时间。计数器是数字系统中用的较多的基本逻辑器件，它的基本功能是统计时钟脉冲的个数，即实现计数操作，它也可用与分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列等。例如，计算机中的时序发生器、分频器、指令计数器等都要使用计数器。二、 整体要求实验要求：设计一个声控开关，敲击驻极式话筒，通过延时电路使发光二级管点亮并保持一会儿，同时数码管在灯亮的时间内计数。拓展要求：计数结束后数码管显示所记数字保持一会。验收标准：功能完善，垂直水平走线，减少跨接；各处波形测试符合要求；发光时间可调；计数频率可调。三、 主要元器件技术参数555定时器：三种典型功能：斯密特触发器，在UI上升过程中，UI23Vcc时Uo为低电平；在UI下降过程中，UI13Vcc时Uo为低电平，UI13Vcc时Uo为高电平。单稳态触发器，单稳态时间tw=1.1RC。多谐振荡器，T1=0.7RA+RBC,T2=0.7RBC四、 逻辑电路图两级放大电路电路门电路时基电路计数 器译码显示话筒整形电路单稳延时Vcc电路图绘制及仿真软件Proteus五、 电路图基本部分拓展部分仿真结果六、 数码管显示七、各部分分析及计算(含扩展功能)：说明：由于我们组获得的两片47存在型号上的差异，需调节Vcc为4.5V才能工作，下面所有的分析中Vcc均为4.5V。1、 前级放大电路：驻极式话筒接入声音经过两级放大电路后产生一个短时尖脉冲。测试波形如下：2、 施密特触发器：斯密特触发器，在UI上升过程中，UI23Vcc时Uo为低电平；在UI下降过程中，UI13Vcc时Uo为低电平，UI13Vcc时Uo为高电平。前级输入高电平为3.7V，低电平为-0.5V，可以满足要求。3、 单稳态触发器：当触发脉冲为负脉冲时，且低电平低于13Vcc，高电平高于23Vcc时，电平宽度小于暂稳态时间tw时，产生暂稳态。其中输入电平宽度约小于1ms，tw=1.1RC=1.1150k22f=3.63s(滑动变阻器阻值500k)波形图：四、扩展部分施密特触发器起到反向的作用，接到74LS90计数器的R0(1)和R0(2)上起到计数开始清零的作用。没有使用74LS00的与非门作为反相器的原因是：00工作时，反向电压上升过慢，无法起到短时清零的作用，而且在脉冲时间内有可能根本无法达到清零所需电平，不能实现其作用。4、 多谐振荡器：T1=0.7RA+RBC,T2=0.7RBC其中RA=200,RB=10k则T1=T2=81ms其中滑动变阻器的最大阻值：50k波形显示：5、 计数器等器件：异步计数器74LS90，外接译码器47，最后接到数码管，予以显示。六、 实验结果：敲击驻极式话筒，发光二极管亮，亮灯期间，两片数码管显示计数，灯灭后，计数不变。调节单稳态触发器外接的滑动变阻器，可以调节发光时间；调节多谢振荡器的滑动变阻器，可以调节计数的快慢。实物图展示：七、 缺点和不足：1：刚开始做的时候没做好界面的布局工作，导致各种线太乱，不得已重新做；2“改进部分中，当二极管灯灭之后，数码管会保持一会。但是无法清零；需要下一个脉冲到来的时候才能清零，产生一定的误差；九、 心得体会：1：在整个项目开始之前，应该做好布局工作，尽量减少跨线，使界面美观；2：应当检查器件是否可用，我