声控自动照明灯伴乐曲发生电路设计.doc

学院 毕 业 设 计声控自动照明灯伴乐曲发生电路设计系 别:专 业 名 称:学 生 姓 名:学 号:指导教师姓名、职称：完成日期 200 年 4月 30日23学院本科毕业论文（设计）开题报告选 题声控自动照明灯伴乐曲发生电路设计院 系专 业学生姓名指导教师本选题的意义及国内外发展状况： 脚步声就能让楼道里的灯亮一段时间，这样可以节能；如今，人们对声控技术越来越熟悉。用声音代替肢体动作给人们带来了很多的好处和便利。因此，越来越多的声控设备广泛地应用到人们的生活当中。声控技术是模拟人的听觉系统和理解系统的原理实现的。一般的声控电脑设备在应用之前都要进行长时间“训练”。这个“训练”过程有点类似教婴儿听说，首先要把我们知道的告诉声控电脑设备，比如一句话怎么说才正确。电脑在“学习”这些话时，会把这些话拆成字或拼音中的声母和韵母去一点一点学习。这个“训练”或 “学习”过程很费时间。当然，“学习”时间越长，该声控设备也越灵。未来的声控设备还可以成为人们的贴心朋友和助手。当你烦恼时，它能陪你聊天解闷；当你生病时，能告诉你得了什么病，应该吃什么药；当你上路出行时，能替你指路，为你保驾护航。 不过，声控设备还有些问题有待解决。现在“训练”出的声控设备只能听懂我们所教的那些话，我们没有教的，它可就永远“听”不懂。另外，在嘈杂的马路边或者说话人口音很重的情况下，它也不一定能听懂。由于当前对人的听觉和理解系统还有很多地方没有完全研究清楚，所以声控技术还有很大的发展空间。研究内容：主要研究用声音就能代替肢体动作使灯亮一段时间的声控灯电路。作为一个智能化声控照明电路应具有以下功能：能在声音的控制下实现电路的导通与截止。声音的发出应是多方面的如脚步声，物体打击声等。响应时间应越短越好。为此在选择电路元器件时应选择灵敏度较高的声音传感器组成声控照明电路控制电路的前端，同时我们还要为该传感器设置传感条件如声音响度必须在20DB以上才能响应等。中间端采用触发器构成，利用触发器不触不发，一触即发的特点去推动照明电路工作，触发器的选择也应选择灵敏度高，响应时间短的触发器如D触发器，JK触发器等。并采用D-9300系列音乐集成电路，该系列的芯片内储一首世界名曲或国内流行歌曲的主旋律，采用电平、不保持触发方式，即一旦出发就播放内储的乐曲。研究方法、手段及步骤： 1、系统功能的描述。主要包括芯片BH-SK-IV、芯片KD9300的描述 2、传声换能器。传声换能器实质上， 这就是一个声敏传感器其探头就是驻极体电容话筒。驻极体电容话筒与普通电容话筒的不同主处，它不需加极化电压，而是驻极体膜片，或带驻极体薄层的极扳表面电位来代替。3、声控电路。声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而要实现自动控制，延时电路声音消失后延长一段光照时间。4、可控硅控制电路。它属于NPNPN五层器件，三个电极分别是T1、T2、G。因该器件可以双向导通，故除门极G以外的两个电极统称为主端子，用T1、T2。表示，不再划分成阳极或阴极。5、乐曲发声电路。采用KD-9300系列音乐集成电路，该系列的芯片内储一首世界名曲或国内流行歌曲的主旋律，俊采用电平，不保持触发方式，即一旦触发就播放内储的乐曲。6、交流降压整流电路。交流降压整流电路就是把交流电能转换为直流电能并降压的电路7、硬件描述语言。用硬件描述语言对硬件电路进行描述，且具有系统级仿真和综合能力。目前应用比较广泛的硬件描述语言就是VHDL。参考文献：1 电路智能化设计实例与应用. 第二集. 陈永甫 编著. 电子工业出版社. 2002年082 于枫，宁占伟，李海富.电子工程师制图与制版技术M：Protel 99 SE应用.北京：科学出版社. 20043 任治刚.电子信息工程专业英语教程M.北京：电子工业出版社，2004.64 门宏.精选电子制作66例M.人民邮电出版社.5 彭介华电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社. 19976 童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社. 20017 乔庐峰，王志功.VHDL数字电路设计教程.电子工业出版社.2005.9声控自动照明灯伴乐曲发生电路设计摘 要拍一下手掌或叫一声“芝麻开门” ，门就自动开开 。这种情节， 无论是中国民间故事，还是外国的方天夜谭、格林童话 ，都屡见不鲜。然而，在技术不发达的古代，那都是人们美妙的幻想。而今，利用声控电路，便可轻而易举地将古代的幻想变成现实。本文介绍了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声控自动照明灯伴乐曲发生电路工作原理和设计方法。使用时安装于原墙壁开关上方人手触摸不到的接线盒处，或者直接替代原墙壁开关，节电效果十分明显,同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。它可以直接取代普通照明电灯，晚上或光线较暗时遇到声响(如说话声、脚步声等)后灯自动点亮并拌有音乐。电灯工作几秒种，然后自动关闭。本电路包括传声换能器、声控电路、可控硅控制电路、乐曲发声电路和交流降压整流电路等。BH-SK-IV是电路的核心器件。型声控集成电路，是一种CMOS集成电路，其内部由三个信号放大器、延时整形电路，选频器、T触发器和两个驱动器组成。关键词：声控；照明灯；BH-SK-IV；伴乐；KD9300Automatic voice-activatedlights Circuit design with musicAbstractFilm about the palm of your hand or call out The sesame seed opens the door opened the door to open automatically. Such circumstances, both the Chinese folk tale, or a foreign to-day Night Tan, Green Fairy, are not uncommon. However, technology developed in ancient times, it is the illusion of beautiful people. Today, the use of voice circuits can easily imagine the ancient into a reality. This paper introduces a novel circuit, security, power, simple structure, easy installation, long life lamps with automatic voice-activated music and working principle of circuit design. . Use the wall switch mounted on the top of the original staff not to touch the Junction Box Office, or a direct substitute for the original wall switch, energy-saving effect is very obvious, but also significantly reduces the amount of maintenance to save money, use good effect. It can be a direct replacement for general lighting lamp at night or low light when the sound (such as voices, footsteps, etc.) automatically after the lights are lit and music mix. Work lamp a few seconds, and then automatically shut down. The circuit includes audio transducer, voice circuits, thyristor control circuit, vocal music and the exchange of circuits, such as step-down rectifier circuit. BH-SK-IV is the core of the circuit device. Voice-based integrated circuits, is a CMOS integrated circuits, the three signals from its internal amplifier, delay shaping circuit, the election frequency, T flip-flop and the two drive components.Keywords: voice; lights; BH-SK-IV; with music; KD9300 目 录摘要IAbstractII前 言11 系统功能的描述21.1 芯片BH-SK-IV的功能21.2 芯片KD9300的功能42 声控自动照明灯伴乐曲发生电路52.1 传声换能器52.2 声控电路82.3 可控硅控制电路92.4 乐曲发声电路112.5 交流降压整流电路123 声控自动照明灯伴乐曲发生电路设计153.1电路组成153.2电路原理分析164 控制电路的软件描述（VHDL）174.1 VHDL简介174.2 VHDL语言的特点174.3 VHDL语言编写声控灯程序184.3.1 编写VHDL程序184.3.2 仿真验证VHDL程序205 结论21参考文献22致 谢23前 言脚步声就能让楼道里的灯亮一段时间，这样可以节能；如今，人们对声控技术越来越熟悉。用声音代替肢体动作给人们带来了很多的好处和便利。因此，越来越多的声控设备广泛地应用到人们的生活当中。声控技术是模拟人的听觉系统和理解系统的原理实现的。一般的声控电脑设备在应用之前都要进行长时间“训练”。这个“训练”过程有点类似教婴儿听说，首先要把我们知道的告诉声控电脑设备，比如一句话怎么说才正确。电脑在“学习”这些话时，会把这些话拆成字或拼音中的声母和韵母去一点一点学习。这个“训练”或 “学习”过程很费时间。当然，“学习”时间越长，该声控设备也越灵。 由于每个人的声音千差万别，因此声音可以用作安全认证的依据之一。别人可以模仿你的签字，猜测你的密码，甚至能留下你的指纹，但要模仿你的声音就有点太困难了。美国的一座智能化大厦就采用了声音识别的方式。到达公司门口，你必须通过安全检查。电子声控门卫将问候“早上好！”你也该回答“你好！”或“早上好！”之类的礼貌用语。此时电子门卫通过你的声音来辨别你是不是该公司的工作人员，如果确认你是，它将主动为您打开门，但如果不是，电子门卫将客气地将你 “拒之门外”。 如果你视力不好或行走不便，声控设备也可助一臂之力。比如，你可以通过说话控制洗衣机、电视机、电脑等设备。让它们执行开启、关闭等简单的任务。装有声控设备的电脑还能为你朗读新收到的电子邮件，告诉你最新的消息。荷兰飞利浦公司最近还研制出了一种新型音响设备，如果你想听音乐，不用走到音响前找按钮，也用不着遥控器，即使你在厨房，只要喊一声“开始放音乐吧”,远在客厅的音响就能自动开启，再说出歌曲的名字，音响就能在几秒钟之内找到这首歌自动播放。更为神奇的是，如果你想不起来歌曲的名字，只要哼几句歌曲的旋律，音响就能辨别出是哪首歌，然后播放给你听。 经过“学习”后的声控设备当然也可用来教大人和小孩们学习语言。举个例子吧，如果您不知道怎样发出WO这个音，学过这个音的声控设备就可通过发这个音，配以嘴唇与舌头运动图像的同步播放来让您反复练习，直到发音准确为止。即使你听力有问题也不用担心，因为可以通过看嘴唇与舌头怎样运动来模仿和练习。 未来的声控设备还可以成为人们的贴心朋友和助手。当你烦恼时，它能陪你聊天解闷；当你生病时，能告诉你得了什么病，应该吃什么药；当你上路出行时，能替你指路，为你保驾护航。 不过，声控设备还有些问题有待解决。现在“训练”出的声控设备只能听懂我们所教的那些话，我们没有教的，它可就永远“听”不懂。另外，在嘈杂的马路边或者说话人口音很重的情况下，它也不一定能听懂。由于当前对人的听觉和理解系统还有很多地方没有完全研究清楚，所以声控技术还有很大的发展空间。1 系统功能的描述本电路具有声控开关电器的功能，可作为家庭、楼道、工厂、机关、企事业单位的声控开关使用，从而可以避免长明灯现象。介绍了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声控自动照明灯伴乐曲发生电路工作原理和设计方法。本电路包括传声换能器、声控电路、可控硅控制电路、乐曲发声电路和交流降压整流电路等。BH-SK-IV是电路的核心器件。1.1 芯片BH-SK-IV的功能BH-SK-IV器件是电路的核心器件，它是在BH-SK-II基础上加以改进的声控专用集成电路。它与SK-II的不同之处以下几点：（1）SK-IV的芯片内增加了两级单稳态电路和触发电路，需在一定的时间（0.110s）内连续发声三次后，才能使电路翻转动作，这就使抗干扰能力大大增强，误动作少；（2）增加了电路附加输出端，只有在一定得时间（0.110s）内连续发声三次后，其输出端（13脚）才输出一个宽度可调的正脉冲，以用于控制负载。SK-IV集成电路有扁平封装两种，皆为16脚。它们的引脚功能如下表所列。 表1-1 BH-SK-IV集成电路的引脚功能引脚序号引脚功能1，2第一级反向放大器的输入、输出端3，4第二级反向放大器的输入、输出端5第三级反向放大器的输入端6，7外接选频电容端8，16电源负端、正端9，10拉入电流、输出电流输出端11，12附加电流控制端13附加输出端14.15特定时间控制端以下介绍SKII型声控集成电路原理：SK-II型声控集成电路，是一种国产CMOS集成电路，其内部约有I50个元绰， 由三个信号放大器、延时整形电路，选频器、T触发器和两个驱动器组成。其内部结构方框图见图1.1.1。图中， 框边1-14为管脚号。电源正极1413驱动器1反向放大129输入T触发器1反向放大2驱动器26输出3放大整形选频547电源负极图1-1 SK-II型声控集成电路方框图从图1-1中可以看出，声频信号经SK-II型声控集成电路放大，选频，整形后，触发T触发器，促使驱动器工作。假使第一声使得驱动器(1)动作，那么第二声必然会迫使驱动器(1)停止，触发驱动器（2）工作。三个放大器可以进行三种不同灵敏度的选择。选频器通过连接不同容值的电容器，可以选择接收不同频率的声音信号(频带宽， 只能粗选)。SK-II声控集成电路的应用电压在3 l0V之间，其参数指标见表1-2表1-2参数测试条件典型值静态电流ID（uA）VDD=6VTA=40+2515输入电流II（uA）VDD=6VTA=251 IDN9脚输出驱动电流 ISP6脚VDD=6VVD=0.55.5VTA=255mA高电位VOH输出 (V)低电位VOLVDD=6VTA=25.空载5.50.5因SK-II型声控集成电路属CMOS集成电路， 有很高的灵敏度所以焊接时，应拔下电烙铁的电源插头，利用电烙铁的余热来焊接，以免电烙铁头的感应电压击穿CMOS芯片。在焊接过程中， 一定要注意管脚的接法， 切不可把7脚和8脚倒反，把电源的正， 负极接错。欲知SK-II声控集成电路的好环，可利用万用表来测试。方法是，将万用表打到Rx 100K挡，黑表笔接SK-II的14脚， 红表笔接7脚， 这时万用表表针应有较小的摆动(注意：手不要触及表笔的金属部分)阻值在500K2M之间。如果B表针指示值过小或无穷大，则说明SK-II已经损坏。值得注意的是， 表笔不可反接。1.2 芯片KD9300的功能KD9300系列音乐芯片是一种大规模CMOS集成电路，内存叮咚声或是一首名曲，由振荡器、节拍、音色发生器、只读存储器、地址计算器和控制、输出等组成。其工作电压为3V，触发一次内存循环一次，静态工作电压小，不耗电。2 声控自动照明灯伴乐曲发生电路2.1 传声换能器传声换能器实质上， 这就是一个声敏传感器其探头就是驻极体电容话筒。在介绍驻极体电容话筒之前， 首先讲一下电容话筒，电容话筒主要是由一片质量很轻而强度很高的表面金属化的薄膜， 与一相互平行的金属平扳(极板)组成一个间距很小的可变电容器。当膜片受到了入射声波柏作用后， 膜片振动，与极板的距离发生变化， 因而引起电容量的变化 如果这个电容器两端接有一个负载电阻RL 及直流极化电压E，那么，当电容量随声波的波动变化时，在负载电阻RL的两端就会产生交变电压，即将声波信号转换成了电信号。电容话筒需要加极化电压， 在有些场合使用受到了限制。人们在长期的实践中，发现某些介电体受电场或振动、摩擦作用时，表面会产生电荷， 电荷多少与电场强度、振动力、摩擦力的大小关，与介电体的性质有关这种介电体，人们把它叫作“驻极体”。聚乙烯膜（如食品袋），聚酯薄膜（如磁带的带基）都属于这种介电体。利用驻极体材料制作的电容话筒，就叫驻极体电容话筒。驻极体电容话筒的结构与电容话筒大致相同，工作原理也相同。驻极体电容话筒与普通电容话筒的不同主处，它不需加极化电压，而是驻极体膜片，或带驻极体薄层的极扳表面电位来代替。前者称“振膜式驻极体电容话筒”，后者称“背极式驻极体电容话简”。振膜式驻极体膜片及其等效电压，振膜受到振动时，产生高电荷密度且具有较好的稳定性。从声性能要求，膜片应薄，拉伸强度应大，热变形应小。但从驻极体电荷密度的稳定性方面考虑，膜片的厚度不应太薄。 背极式驻极体及其等效电压示意图。背极式驻极体电容话筒的极头膜片是用46微米的聚酯薄膜作成，金属膜与外壳连接，极板的一面贴驻极体材料。这种结构的驻极体电容话筒极头，其膜片比振膜式轻34倍瞬态特性较振膜式好。由于背授式驻极体与膜片之间留有一定间隙，且有盘属膜屏蔽， 这就提高了驻极体电容话筒的稳定性并延长了它的使用寿命。图2-1为驻极体电容话筒极头的等效信号源示意图图2-1 等效信号源示意图驻极体电容话筒极头的内阻阻抗z。=1/WCo,Co为话筒极头的静态电容，一般为1018pF，所以它的输出阻抗很高，约在300M以上，不能直接与音频放大器连接，所以必须在极头后面加接一个阻抗变换器，通常用场效应管来变换阻抗， 如图2-2所示。 图2-2 驻极体电容话筒电路结构这种场效应管是内一只二极管和一只场效管组合在一起的(注；图7将二极管省略没画)。二极管在这里起“抗阻塞”作用。当声源信号较弱时， 极头输出的电信号远小于二极管的正向导通电压(0.6)二极管呈现的阻抗很大(10的9次方以上)，使得G、S极之间的阻抗不致降低，当声源信号较强时， 极头输出的电压接近或超过二极管正向导通电压，二极管两极之间阻值降低，迫使场效应管输人阻抗下降，与信号源内阻分压所得的输人电压小于场效应管的夹断电压， 从而不致造D截止，就这样起到了“抗阻塞”的作用。驻极体电容话筒不需要极化电压，与一般电容话筒比 简化了电路，但作为阻抗变换器用的场效应管仍需外部供电。目前大多数机内用的驻极体电容话筒，其场效应管的源极电阻RI或漏极电阻RD均接在外部电路申，常见的外部电路有四种见图2-3和表2-1。图2-3 驻极体电容话筒外部电路的四种接法电路种类灵敏度动态范围噪声引线A负接地，源极输出0大小，与Rs大小关系甚小二芯B正接地，源极输出0大小，与Rs大小关系甚小单芯C负接地，源极输出6dB较小比A大6dB， 且随RD大小变化单芯D正接地，源极输出6dB较小比A大6dB， 且随RD大小变化二芯表 2-1驻极体电容话筒的电路符号见图2-4。代号为M图2-4 驻极体电容话筒的电路符号2.2 声控电路图2-5是声控电路的电路原理图。当你对着声控电路的小话筒拍手或叫喊时，电路的继电器会开始工作，工作几秒钟继电器会自动停止。 图2-5 声控电路的电路原理图电路中的小话筒可以把声音信号转变为电信号，通过三极管VT1的放大去触发后面的控制电路。三极管VT2、VT3及其电阻器、电容器组成单稳态电路。电阻器R4为三极管VT2提供了基极电流；而三极管VT3的基极电流则是从三极管VT2的集电极电阻R5上得到的。三极管VT2集电极与三极管VT3基极之间是直接耦合的；而三极管VT3集电极与三极管VT2基极之间的耦合则是由电容器C3来完成的。单稳态电路的特点是它只是一个稳态状态。电路在没有信号输入时，选择合理的R4阻值，使三极管VT2稳定在饱和状态，此时它的集电极电压约为0.3V以下。这样使三极管VT3稳定在截止状态。这就是单稳态电路的稳定状态。当信号中的一个负脉冲通过C2到达三极管VT2的基极时，三极管VT2开始趋向截止，它的集电极电流减少，集电极电压升高；经过直接耦合，使三极管VT3开始导通，它的集电极电压下降（虽然这时负脉冲已经不再存在），形成一个正反馈，很快达到一个新的状态。此时三极管VT2截止，三极管VT3饱和导通。这就是单稳态电路的暂稳态现象。单稳态电路的暂稳态是不能持久的。在暂稳态期间，电容C3通过电阻器R4进行放电，随着放电的进行三极管VT2的基极电压逐渐升高，当它到达0.5V以上时，三极管VT2开始导通，正反馈现象再次发生，整个电路很快又回到VT2饱和导通，VT3截止的稳定状态。电容器C3通过电阻器R4的放电过程决定了电路暂稳态的维持时间。根据计算，这个时间t=0.7R4C3.在本电路中电阻R4为270K，电容C3为47uF，所以t=0.72701034710-69秒。根据这个公式可以改变电阻器R4或电容器C3的参数，来延长或缩短电路的延迟时间。电路复原后，电容器C3通过继电器和三极管VT2的发射结进行充电。冲电完成后电路才可以接收下一次的触发。如果声控电路直接控制两只白色发光二极管，也可以不用继电器。此时电源电压应为4.5V，他的电路图如图2-6所示。如果使用6V电压，要改变电阻器R6的阻值。图2-62.3 可控硅控制电路双向可控硅的结构与符号见图2-7。它属于NPNPN五层器件，三个电极分别是T1、T2、G。因该器件可以双向导通，故除门极G以外的两个电极统称为主端子，用T1、T2。表示，不再划分成阳极或阴极。其特点是，当G极和T2极相对于T1，的电压均为正时，T2是阳极，T1是阴极。反之，当G极和T2极相对于T1的电压均为负时，T1变成阳极，T2为阴极。由于正、反向特性曲线具有对称性，所以它可在任何一个方向导通。图2-7下面介绍利用万用表RXl档判定双向晶闸管电极的方法，同时还检查触发能力。（1）判定T2极G极与T1极靠近，距T2极较远。因此，G?T1之间的正、反向电阻都很小。在?Xl档测任意两脚之间的电阻时，只有在G-T1之间呈现低阻，正、反向电阻仅几十欧，而T2-G、T2-T1之间的正、反向电阻均为无穷大。这表明，如果测出某脚和其他两脚都不通，就肯定是T2极。另外，采用TO?220封装的双向晶闸管，T2极通常与小散热板连通，据此亦可确定T2极。2区分G极和T1极(1)找出T2极之后，首先假定剩下两脚中某一脚为Tl极，另一脚为G极。(2)把黑表笔接T1极，红表笔接T2极，电阻为无穷大。接着用红表笔尖把T2与G短路，给G极加上负触发信号，电阻值应为十欧左右(参见图图2-8(a)，证明管子已经导通，导通方向为T1一T2。再将红表笔尖与G极脱开(但仍接T2)，若电阻值保持不变，证明管子在触发之后能维持导通状态(见图2-8(b)。图2-8（3）把红表笔接T1极，黑表笔接T2极，然后使T2与G短路，给G极加上正触发信号，电阻值仍为十欧左右，与G极脱开后若阻值不变，则说明管子经触发后，在T2一T1方向上也能维持导通状态，因此具有双向触发性质。由此证明上述假定正确。否则是假定与实际不符，需再作出假定，重复以上测量。显见，在识别G、T1，的过程中，也就检查了双向晶闸管的触发能力。如果按哪种假定去测量，都不能使双向晶闸管触发导通，证明管于巳损坏。对于lA的管子，亦可用RXl0档检测，对于3A及3A以上的管子，应选RXl档，否则难以维持导通状态。双向可控硅元件主要用于交流控制电路，如温度控制、灯光控制、防爆交流开关以及直流电机调速和换向等电路。2.4 乐曲发声电路KD-9300系列音乐集成电路，该系列的芯片内储一首世界名曲或国内流行歌曲的主旋律，俊采用电平，不保持触发方式，即一旦触发就播放内储的乐曲。KD-9300的芯片内加至VT2，VT3复合放大器，放大后信号驱动扬声器B发声。电路图如2-9所示。图2-92.5 交流降压整流电路交流降压整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。 图2-10 整流电路整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压，习惯上称单向脉动性直流电压。对整流电路的意义有一下总结：1、电源电路中的整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流三种，倍压整流电路用于其它交流信号的整流，例如用于发光二极管电平指示器电路中，对音频信号进行整流。2、前三种整流电路输出的单向脉动性直流电特性有所不同，半波整流电路输出的电压只有半周，所以这种单向脉动性直流电主要成分仍然是50Hz的，因为输入交流市电的频率是50Hz，半波整流电路去掉了交流电的半周，没有改变单向脉动性直流电中交流成分的频率；全波和桥式整流电路相同，用到了输入交流电压的正、负半周，使频率扩大在倍为100Hz，所以这种单向脉动性直流电的交流成分主要成分是100Hz的，这是因为整流电路将输入交流电压的一个半周转换了极性，使输出的直流脉动性电压的频率比输入交流电压提高了一倍，这一频率的提高有利于滤波电路的滤波。3、在电源电路的三种整流电路中，只有全波整流电路要求电源变压器的次级线圈设有中心抽头，其他两种电路对电源变压器没有抽头要求。另外，半波整流电路中只用一只二极管，全波整流电路中要用两只二极管，而桥式整流电路中则要用四只二极管。根据上述两个特点，可以方便地分辨出三种整流电路的类型，但要注意以电源变压器有无抽头来分辨三种整流电路比较准确。图2-11 整流电路4、在半波整流电路中，当整流二极管截止时，交流电压峰值全部加到二极管两端。对于全波整流电路而言也是这样，当一只二极管导通时，另一只二极管截止，承受全部交流峰值电压。所以对这两种整流电路，要求电路的整流二极管其承受反向峰值电压的能力较高；对于桥式整流电路而言，两只二极管导通，另两只二极管截止，它们串联起来承受反向峰值电压，在每只二极管两端只有反向峰值电压的一半，所以对这一电路中整流二极管承受反向峰值电压的能力要求较低。5、在要求直流电压相同的情况下，对全波整流电路而言，电源变压器次级线圈抽头到上、下端交流电压相等，且等于桥式整流电路中电源变压器次级线圈的输出电压，这样在全波整流电路中的电源变压器相当于绕了两组次级线圈。6、在全波和桥式整流电路中，都将输入交流电压的负半周转到正半周或将正半周转到负半周，这一点与半波整流电路不同，在半波整流电路中，将输入交流电压一个半周切除。7、在整流电路中，输入交流电压的幅值远大于二极管导通的管压降，所以可将整流二极管的管压降忽略不计。8、对于倍压整流电路，它能够输出比输入交流电压更高的直流电压，但这种电路输出电流的能力较差，所以具有高电压，小电流的输出特性。9、分析上述整流电路时，主要用二极管的单向导电特性，整流二极管的导通电压由输入交流电压提供。整流电路-作用原理：电力网供给用户的是交流电，而各种无线电装置需要用直流电。整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。3 声控自动照明灯伴乐曲发生电路设计3.1电路组成3-1 总电路原理图总电路如图3-1所示，它包括传声换能器、声控电路、可控硅控制电路、乐曲发声电路和交流降压整流电路等。BH-SK-IV是电路的核心器件3.2电路原理分析外界产生的声音控制信号，由驻极体电容传声器BM转变为电信号，并经电容C1耦合至三极管VT1进行电压放大。VT1的输出信号经二极管VD2驱动三极管VT2导通，使电源电压加到音乐集成电路IC的脚（触发端），音乐IC脚发出音乐信号，经VT3放大后，驱动扬声器B发出宏亮的乐声。与些同时，发光二极管VD3、VD4随着音乐的大小而频频闪光，犹如洋娃娃两只闪亮的大眼睛。调节电路中电位器RP的阻值，可以改变BM的工作电压，从而起到改变声控灵敏度的作用。电容C2是防止误触发，避免浪涌电流冲击面设置的SK-IV内有三级反相放大器，可通过开关SB拨接至I，II，III位置，进行三种不同灵敏度的选择。14，15脚为特定时间控制端，外接的R4，C5的时间常数大小决定了输出脉宽的宽窄，阻容常数打，宽度宽，常数小，宽度窄。若在该特定宽度内连续焠发三次声音，芯片内的二级单稳态电路和触发电路才翻转，其输出端（10脚）才输出特定宽度的高电平控制信号。该信号分二路输出：一路经R5使VT1导通，触发可控硅VS，并使之导通，电灯H得电点亮，点亮时间即高电平的宽度；另一路信号经R6加至IC2的触发端TG。IC2采用KD-9300系列音乐集成电路，该系列的芯片内储一首世界名曲或国内流行歌曲的主旋律，俊采用电平，不保持触发方式，即一旦触发就播放内储的乐曲。KD-9300的芯片内加至VT2，VT3复合放大器，放大后信号驱动扬声器B发声BH-SK-IV的典型工作电压为6V，KD-9300的工作电压为1.35V，设计的交流降压整流电路的输出电压为5.5V。在KD-9300的供电电压线上串接了VD1，VD2，以降低加在KD-9300的电压，确保其工作安全。在调试时，可调试RP1使a点电平略高于1/2VDD，即调整在3V附近，会使声控更灵敏。在元件选用上，声能传感器BM可选用高灵敏度的驻极体话筒，如CRZ2-113F型等。RP1选用WH5型合成膜电位器；R1-R8采用RT-1/8W型碳膜电阻器；R9选用RT-2W750k金属膜电阻器；C1C4选用CC4D-40V型独石电容器；C5选用CA-16V型坦电解电容器；C6采用CD11-16V-330uF铝电解电容器；C7选用CL11-400V-0.75uF涤纶电容器；VT1VT3分别选用9013或9014小功率三极管，要求hfe100;VS选用1A/400V或1A/600V的MAC94A4或MAC97A6等；VD1，VD2选用1N4001;VD3选用1N4004整流二极管；VDW采用稳压二极管2CW104(6V);B采用YD100-4型（8）的电动式扬声器。4 控制电路的软件描述（VHDL）以前进行声控灯的控制，需要进行模拟电路和数字电路设计，使用的芯片多，电路复杂，出现问题不易查找，不易进行功能扩展。随着EDA(Electronics Design Automation)技术的出现，改变了传统的设计电路的方法，人们可以用一片芯片实现所需要的各种功能，这就是可编程逻辑器件。与传统电路设计方法相比，可编程逻辑器件功能强大，开发过程投资小、周期短，可反复编程修改，保密性极好，开发工具智能化等特点，特别是随着电子工艺的不断改进，低成本FPGAICPLD器件推陈出新，促使FPGAICPLD成为当今硬件设计的首选方式之一。EDA关键技术之一就是采用硬件描述语言对硬件电路进行描述，且具有系统级仿真和综合能力。目前应用比较广泛的硬件描述语言就是VHDL(Very High speed lntegrated Circuit Hardware Description language)4.1 VHDL简介VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可是部分,及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。4.2 VHDL语言的特点1.用VHDL代码而不是用原理图进行设计，意味着整个电路板的模型及性能可用计算机模拟进行验证。2.VHDL元件的设计与工艺无关，与工艺独立，方便工艺转换。3.VHDL支持各种设计方法，自顶向下、自底向上或者混合的都可以。4.可以进行从系统级到逻辑级的描述，即混合描述。5.VHDL区别于其他的HDL，已形成标准，其代码在不同的系统中可交换建模4.3 VHDL语言编写声控灯程序4.3.1编写VHDL程序 晚上楼梯的灯不可能整夜都亮，为了节省能源.往往要求有人在的时候亮灯，没有人在的时候灯则不会亮。这样既节省了能源又方便了人们生活。以下设计就是用VHDL语言编写的声控灯控制电路程序，使用的开发平台是美国ALTERA公司的QUATUSN软件。本文假设有三层楼，每层安装一个声音传感器用以探测有无行人。当声音传感器探测到有人上楼或者下楼时，立即向照明灯控制器发出需要开灯信号，控制器相应输出开灯信号;若楼层无人，则开灯信号无效，灯灭。 VHDL源程序如下： library ieee; use ieee. stdjogic_1164all; entity zhaomingdengis port (call l，call2，call3:instd_Iogic; clr， clk:in std_Logic; kgl ，kg2， kg3:out std_logic); end zh