声控灯光控制器.doc

五邑大学电子技术课程设计报告题 目：声控灯光控制器院 系 机电工程学院 专 业 机械工程及自动化 学 号 ap0808323 学生姓名 阙吕云 指导教师 王玉清 声控灯光控制器一、题目的要求和意义（一）设计目的：1.培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。2. 利用所学过的知识，通过设计计算元件选取电路板制作调试等环节，初步掌握工程设计的技能。3.掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，使学生巩固和加深对数字逻辑电路的理论知识，锻炼学生的动手能力。4.了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。5.培养严谨的工作作风和科学态度，使学生逐步建立正确的生产观点，经济观点和全局观点。（二）设计要求使用中小型集成运放电路设计电阻密码锁要求完成以下功能用电压比较器实现温度的自动设置；可自行设置温度的上下限；温度可在上下限范围内自动循环；当温度在上下限范围内时，发光二极管亮，锅炉内水开始循环；否则当温度低于其下限值时，发光二极管暗，继续烧锅炉（三）设计意义使用机械手动开关，由于各种原因往往出现许多灯泡点亮长明的现象，故使灯泡寿命短，浪费电量，我们造成经济损失。另外，由于频繁开关或其它人为因素，墙壁开关的损坏率很高。因此，设计研制安全节电，结构简单、安装方便的声控灯是相当必要的。声控灯是一种声控电子照明开关装置。它提供一种操作简便,实用可靠,控制灵敏的装置。此外，利用此装置可以达到省电的目的，响应国家节能的号召。（四）个人所完成的工作到图书馆、上网搜集相关资料，确定设计的整体方案；进行参数设计计算，完成电子电路的原理图设计；在仿真成功后进行面包板电路的调试。系统的主要功能我组所设计的声控灯由信号转换电路,放大电路,滤波电路, T触发器的电路和驱动显示电路等电路组成。将实现LED的开关式控制：击掌一次灯亮，再击掌一次灯灭。二、硬件电路设计和软件设计声控灯的工作与设计原理我们根据设计任务要求绘出如图1所示的电路框图:放大电路由于压电陶瓷片所转换的电信号很微弱，无法直接去触发触发器电路使其工件。所以在设计中选用了一个运算放大器LM386把微弱的信号放大。LM386是专为低损耗电源所设计的功率放大器集成电路。它的内建增益为20，透过1脚和8脚位间电容的搭配，增益最高可达200。LM386可使用电池为供应电源，输入电压范围可由4V12V，无作动时仅消耗4mA电流，且失真低。双D触发器因为TTL电路的功耗大，且要求电7V稳定，而采用CMOS电路318V的电源均可且省电，所以这里我们选用CD4013实现触发器。双D触发器CD4013的工作原理如图所示。工作原理本电路具有声控集成电路的4个组成部分：声音采集、音频放大、整形和双稳态开关。以常用集成块制作的声控灯光控制器电路原理图如所示。这里使用2块集成电路，IC1为LM386音频功率放大器，用于放大压电陶瓷片B接收的击掌声信号，并由其5脚输出。IC2和IC3各为CD4013双D触发器中的一个D触发器。IC2组成单稳态电路，用于对LM386输出的声信号脉冲进行整形，单稳态时间由R1和C4确定，使得每击掌一次，IC2的1脚只有一个稳定的高电平脉冲输出。10组成分频器电路，可用作双稳态输出。当11脚输人第一个脉冲时13脚输出高电平，使晶体管VT饱和导通，继电器K得电，其常开触点K1吸合，点亮电灯。当11脚输人第2个脉冲时，13脚输出低电平，VT截止，电灯熄灭。当11脚输入第3个脉冲时，13脚再次输出高电平，电灯亮，如此循环。也就是说，每击一次掌，照明灯EL就点亮或熄灭一次。硬件电路设计 元器件选择：IC1选用LM386音频功率放大器；IC2和IC3选用CD4013双D触发器；VT选用9013型晶体管；R1选用最大阻值为50K的电位器；R2、R3、R4和R5电阻，分别选用阻值为5M、100R、200R、1K的固定电阻。C1、C3、C4分别选用10uF、1uF、1uF电解电容；C2选用0.1uF的瓷片电容。VL选用工作电压为2V的发管二极管。实物图三、电路的检测与调整1、面包板的检查：检查面包板的连线情况，保证设计连接无误及合理；检查元器件与面包板之间有良好的连接；检查元器件有无损坏。2、集成电路的检查用电压表测量个点的电位，判断是否正常，当电压表读书为0V时，可能是接地短路了，当电压表读数为5V时，可能是断路了；3、咪头MIC的检查用电压表测量A点的点位，看是否在击掌的时候，A点的电位会是否有变化，如果有说明咪头MIC工作正常，不过A点的电位变化比较的少，需要用mV表来测量。4 、LM386的检查用电压表测量LM386的5脚输出电压，击掌的同时，输出电压有明显的变化，LM386的输出电压都会在V级，测量时使用V测量。5、双D触发器功能的检查首先测量输入端6脚的输入电压是否正常（击掌时，就来一个高电平,不击掌处于低电平），正常后，测量CD4013的输出脚13脚。看是否每击一次掌，电平都改变一次。满足后双D触发器功能正常四、调试过程遇到的问题与解决的方法:1、遇到的问题：接上电源，不需要手鼓掌给电路一个声音时，灯一直在亮。 解决方法：通过一些资料文献和与同学的讨论中知道，原来之前电路连接不正确，后来再按照正确的电路连接。2、遇到的问题：连接好电路，在给电路一个声音时灯也能亮，但灯的灵敏度却不够。 解决方法：检查电路导线连接是否牢固，直到给电路一个声音时灯能够很灵敏反应为止。五、课程设计体会 电子课程设计是电类专业学生重要基础实践课是工科专业的必修课。经过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告、使我得到一次较全面的工程实践训练。理论联系实际，提高和培养创新能力，为后续课程的学习，毕业设计，毕业后的工作打下基础。同时，结合EDA 技术，进行仿真设计，可以体现现代化的设计方法和理念，使电子课程设计在培养学生能力方面，得到比较大的提高。在连接过程中也并非一帆分顺，但是我们最终通过了考验，但是谁也没有想到在调试是出现了问题，在调试运行中始终无法看到预期的结果，期间我们考虑了许多可能出现的问题，但是并没有想象中的简单，最终我们将元器件逐个的进行排查然后再重新连接起来，最终出现了满意的结果。通过这个电子课程设计，收到知识，提高能力的同时，我也懂得怎样去制定方案，怎样去实现这个方案，并掌握了在执行过程中怎样克服心理上的不良情绪。因此在以后在生活和学习中，我一定把课程设计的精神带到生活中，不畏艰难，勇往直前！完成课程设计后，我发现我们还有很多不足的地方，已学的知识远远不够，或者是学到的知识不会用到实际上去，但通过学习这次世间，增强了我们的动手能力，并提高和巩固了各方面的知识