声控灯的设计与制作哈工大电子技术课程设计综述

1、 HarbinInstituteof 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： 声控灯的设计与制作 院 系： 航天学院控制科学与工程系 班 级： 班 设 计 者： 学 号： 指导教师： 刘 英 设计时间： 2012 年 12 月 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名：万超 院 （系）：航天学院控制科学与工程系 专 业：自动化 班 号： 1004101 任务起至日期： 2011 年 12 月1 日至 2012 年 12 月 15 日 课程设计题目：具有可调延时、计数功能的声控灯的设计与制作 已知技术参数和设计要求： 1. 话筒接收到一

2、定强度的声音信号后， LED 发光二极管发光，同时计数器开始计 数，并且数字显示在数码管上。 2. 发光持续一定时间（延时）后，发光二极管熄灭，计数器停止计数并清零。 3. 发光持续时间可调，计数器计数频率可调。 4. 当二极管熄灭时，计数器停止计数并清零，数码管显示清零。 工作量： 1. 电路设计与仿真 2. 实际电路连接与调试 3. 利用示波器观察信号与电路验收 4. 完成课程设计报告 工作计划安排： 1. 电路设计与仿真 2. 连接电路并测试 3. 检测关键点处的信号 4. 完成设计报告 同组设计者及分工： 同组设计者：李朋 刘艾一 分工：共同完成 指导教师签字 年月日 教研室主任意见：

3、 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。 声控灯的设计与制作 1 设计任务及原理 1.1 设计任务 设计一个声控灯，要求如下： 1. 话筒接收到一定强度的声音信号后， LED 发光二极管发光，同时计数器 开始计数，并且数字显示在数码管上。 2. 发光持续一定时间（延时）后，发光二极管熄灭，计数器停止计数并清 零。 3. 发光持续时间可调，计数器计数频率可调。 4. 当二极管熄灭时，计数器停止计数并清零，数码管显示清零。 1.2 设计原理 声控灯是将声音信号转换为电信号、电信号再转换为光信号的装置。 输入部分可由一个驻极体话筒实现。 话筒的高分子极化膜生产时就注入了一 定

4、的永久电荷。在声波的作用下，极化膜随着声音震动，电容是随声波变化。于 是电容两极间的电压就会成反比的变化。 将电容两端的电压取出来， 就可以得到 和声音对应的电压了。但是这个电压信号非常小，不能驱动 LED 灯。对这个电 压信号进行放大、整形，才能得到足够大的电压。 声控灯的延时可以由一个单稳态触发电路实现。 单稳态电路的暂态时间就是 发光二极管的发光持续时间。 用前面经放大的电压作为触发脉冲输送给单稳态触 发电路， 会得到一个持续特定时间的电压输出。 这个输出来驱动发光二极管， 就 达到了声控、发光的目的。 计数器部分首先需要一个时钟源。 时钟源脉冲可由多谐振荡器获得。 将单稳 态电路的输出

5、与时基脉冲结合， 控制计数器的计数与清零， 就可以使计数部分与 发光部分同步工作。 计数结果再经译码输送给共阳极数码管，显示出来。 2 设计过程 2.1 声控灯电路原理： 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、施密特触发器整形后， 触发单稳态延时电路， 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。电路的流程图如图 1 所示： VCC 图1 2.2 电路设计 2.2.1 放大电路设计： 放大电路由两个三极管实现， 将驻极体话筒采集的声音信号转换成的电信号 进行放大。 2.2.

6、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， 放大后的尖峰脉冲经整形 2 电路后，得到的波形接近方波，当尖峰脉冲信号大于2Vcc 时，输出为低电平； 3 1 1 2 当尖峰脉冲信号小于 1Vcc时，输出为高电平；当尖峰脉冲信号大于 1 Vcc小于 2Vcc 3 3 3 时，输出为保持原电平。 2.2.3 单稳态延时电路设计 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 tw 1.1RC ，通过调节滑动变阻器，时间可调。 2.2.4 时基电路设计 时基电路由 555 定时器构成的多谐振荡器实现， T 0.7( RA 2RB)C ，占空 比为

7、D RA RB 100% 。 RA 2RB 时基电路产生方波， 为计数器提供时钟脉冲。通过调节滑动变阻器，可以改 变输出方波的占空比，进而计数器的计数快慢。 2.2.5 计数译码显示电路设计 计数译码器显示电路将根据单稳态延时电路、 门电路及时基电路决定的主脉 冲给计数器。计数器由 74LS90构成，译码器由 74LS47 构成，显示电路由数码 管构成。 最终设计完成的电路如图 2 所示 图2 3 对电路图仿真 根据以上所述设计的声控灯仿真电路如图 3 所示。 图3 4 电路搭建 搭建完成的电路如下图所示 图4 5 电路检测与调试 分别检测从话筒输出的波形、 经第一级放大后的波形以及经过第二级放大后 的波形和第三个 555 定时器产生的方波，示波器显示分别如下所示。 图 5 话筒输出的波形 图 6 第一级放大后的波形 图 7 第二级放大后的波形 图 8 多谐振荡器输出地波形 6 设计总结与心得 通过这次课程设计，我了解了声控灯的原理，体会到了理论知识在 实际生活中的应用， 提高了我学习课程的热情。 我学会了如何使用面 包