数字电子技术基础课程设计-声控开关的设计与制作.doc

Harbin Institute of Technology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： 声控开关的设计与制作 院 系： 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 2013.02.272013.03.03 哈尔滨工业大学 声控开关的设计与制作1 绪论1.1 课题背景声控开关，即声控延时开关，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。有发声启控、自动测光、延时自关、延长用电器使用寿命、用途广泛等特点。 生活中，好多地方都使用声控灯照明，如路灯、楼道照明灯。当有脚步声或谈话声时，电灯自动点亮，声音过后一段时间电灯又会自动熄灭。这种延时照明控制开关能有效地延长灯使用寿命、节约电能。1.2 课题描述声控开关在实际中的应用广泛，是声控灯的基本组成部分，其原理涉及到时序逻辑电路的设计、分析。本课题要求设计、制作与调试声控开关及计数器电路，控制二极管亮灭并由数码管显示计数结果，计数范围是099。1.3 设计任务技术指标设计一个声控灯电路，要求：（1）当话筒接受到一定强度的声音信号后二极管发光，延时时间可调，范围在099s 之内。（2）延时时间用数码管显示出来，范围在0s99s之内。（3）当二极管发光结束后数码管显示能够归零，重新计数。1.4 元件清单（1）555定时器 2个（2）三极管 3个（3）驻极体话筒 1个（4）发光二极管LED（共阳极） 1个（5）与非门：74LS00 1个（6）计数器：74LS90 2个（7）译码器：74LS47 2个（8）直流稳压电源 1台（9）电阻、电容、导线若干1.5 基本工作原理及原理图电路原理为：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、555构成的斯密特触发器整形后，触发555构成的单稳态延时电路，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。电路流程图如图1所示：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图1 电路流程图电路原理图如图2所示：图2 声控开关原理图 2. 各部分设计2.1 放大电路设计放大电路由两个三极管实现，将来自声音信号经由驻极体话筒转换成的电信号进行放大，电路图如图3所示：图3 放大电路共射基本放大电路的电压放大倍数可以表示为： 经两级放大，可以输出放大后的正脉冲。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，整形电路如图4所示：图4 整形电路2.3 单稳态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，通过调节滑动变阻器，时间是0s99s可调，电路如图5所示：图5 单稳态电路2.4 多谐振荡器设计时基电路由555定时器构成的多谐振荡器实现，占空比为，故通过调节电阻和电容值可以设定的值，来产生满足要求的时钟信号驱动计数器计数。电路如图6所示：图6 多谐振荡器2.5 计数译码显示电路设计该电路将根据单稳延时电路和时基电路决定的主脉冲给计数器。计数器由十进制计数器74ls90构成，译码器由74ls47构成。电路如图7所示：图7 计数译码电路3. 结果验收及成品展示3.1 话筒输出波形：为一个幅值较小的正脉冲3.2 第一级放大电路输出波形：为一个幅值较大的负脉冲3.3 第二级放大电路输出波形：为一个幅值更大的正脉冲 3.4 多谐振荡器部分的输出时钟信号4总结4.1 成果总结所设计的电路成功的实现了要求的功能及附加功能。4.2 问题总结在设计连接电路中也遇到了一些问题，比如管脚功能不清楚、接触不良以及连线错误等。但经过查阅书籍资料，及对于电路详细的检查后一一排除了错误。4.3 收获体会在这次课程设计中，我受益匪浅。通过此电路更深刻的了解所学习的知识，锻炼了根据需要设计满足要求的各种电路图，解决生活中的实际问题，将所学知识应用于实践中的能力，加强了自己的动手能力和分析能力。且在电路设计过程中对数字电路有了更直观的认识和更深刻的体会。5参考文献【1】阎石. 数字电子技术基础（第五版）. 高等教育出版社. 2006【2】数字电子技术基础 杨春玲 王淑娟 高等教育出版社【3】模拟电子技术基础 王淑娟 蔡惟铮 齐明 高等教育出版社 参考文献1 数字集成电路应用300例 黄继昌 人民邮电出版社2 实用电路小丛书 光电电路 赵宏图 电子工业出版社3 电子线路设计指导 李银华 北京航空航天大学出版社4 常用电工电子线路 姜立华 中国电力出版社5 常用电子电路280例解析 张延琪 中国电力出版社6 编电子元器件选用与检测 郑凤翼 福建科学技术出版社7 使用电子装置DIY 本书编写组 福建科学技术出版社8 电子技能与训练 朱国兴 高等教育出版社9 红外辐射 红外器件与典型应用 陈永甫 电子工业出版社10 电子制作实训 刘进峰 中国劳动社会保障出版社11 传感器