聲控燈的設計與制作哈工大電子技術課程設計綜述

1、 HarbinInstituteof Technology 課程設計說明書（論文） 課程名稱： 數字電子技術基礎 設計題目： 聲控燈的設計與制作 院 系： 航天學院控制科學與工程系 班 級： 班 設 計 者： 學 號： 指導教師： 劉 英 設計時間： 2012 年 12 月 哈爾濱工業(yè)大學 哈爾濱工業(yè)大學課程設計任務書 姓 名：萬超 院 （系）：航天學院控制科學與工程系 專 業(yè)：自動化 班 號： 1004101 任務起至日期： 2011 年 12 月1 日至 2012 年 12 月 15 日 課程設計題目：具有可調延時、計數功能的聲控燈的設計與制作 已知技術參數和設計要求： 1. 話筒接收到一

2、定強度的聲音信號后， LED 發(fā)光二極管發(fā)光，同時計數器開始計 數，并且數字顯示在數碼管上。 2. 發(fā)光持續(xù)一定時間（延時）后，發(fā)光二極管熄滅，計數器停止計數并清零。 3. 發(fā)光持續(xù)時間可調，計數器計數頻率可調。 4. 當二極管熄滅時，計數器停止計數并清零，數碼管顯示清零。 工作量： 1. 電路設計與仿真 2. 實際電路連接與調試 3. 利用示波器觀察信號與電路驗收 4. 完成課程設計報告 工作計劃安排： 1. 電路設計與仿真 2. 連接電路并測試 3. 檢測關鍵點處的信號 4. 完成設計報告 同組設計者及分工： 同組設計者：李朋 劉艾一 分工：共同完成 指導教師簽字 年月日 教研室主任意見：

3、 教研室主任簽字 年月日 *注：此任務書由課程設計指導教師填寫。 聲控燈的設計與制作 1 設計任務及原理 1.1 設計任務 設計一個聲控燈，要求如下： 1. 話筒接收到一定強度的聲音信號后， LED 發(fā)光二極管發(fā)光，同時計數器 開始計數，并且數字顯示在數碼管上。 2. 發(fā)光持續(xù)一定時間（延時）后，發(fā)光二極管熄滅，計數器停止計數并清 零。 3. 發(fā)光持續(xù)時間可調，計數器計數頻率可調。 4. 當二極管熄滅時，計數器停止計數并清零，數碼管顯示清零。 1.2 設計原理 聲控燈是將聲音信號轉換為電信號、電信號再轉換為光信號的裝置。 輸入部分可由一個駐極體話筒實現。 話筒的高分子極化膜生產時就注入了一 定

4、的永久電荷。在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動，電容是隨聲波變化。于 是電容兩極間的電壓就會成反比的變化。 將電容兩端的電壓取出來， 就可以得到 和聲音對應的電壓了。但是這個電壓信號非常小，不能驅動 LED 燈。對這個電 壓信號進行放大、整形，才能得到足夠大的電壓。 聲控燈的延時可以由一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路實現。 單穩(wěn)態(tài)電路的暫態(tài)時間就是 發(fā)光二極管的發(fā)光持續(xù)時間。 用前面經放大的電壓作為觸發(fā)脈沖輸送給單穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)電路， 會得到一個持續(xù)特定時間的電壓輸出。 這個輸出來驅動發(fā)光二極管， 就 達到了聲控、發(fā)光的目的。 計數器部分首先需要一個時鐘源。 時鐘源脈沖可由多諧振蕩器獲得。 將單穩(wěn) 態(tài)電路的輸出

5、與時基脈沖結合， 控制計數器的計數與清零， 就可以使計數部分與 發(fā)光部分同步工作。 計數結果再經譯碼輸送給共陽極數碼管，顯示出來。 2 設計過程 2.1 聲控燈電路原理： 當駐極體話筒接受到一定強度的聲音信號時， 聲音信號轉換為電壓信號， 經 三極管放大、施密特觸發(fā)器整形后， 觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)延時電路， 產生一個寬度可調的 脈沖信號，驅動發(fā)光二極管發(fā)光。同時，該脈沖信號作為選通信號，使計數器計 數，并用數碼管顯示延時時間。電路的流程圖如圖 1 所示： VCC 圖1 2.2 電路設計 2.2.1 放大電路設計： 放大電路由兩個三極管實現， 將駐極體話筒采集的聲音信號轉換成的電信號 進行放大。 2.2.

6、2 整形電路設計 整形電路由 555 定時器構成的施密特觸發(fā)器實現， 放大后的尖峰脈沖經整形 2 電路后，得到的波形接近方波，當尖峰脈沖信號大于2Vcc 時，輸出為低電平； 3 1 1 2 當尖峰脈沖信號小于 1Vcc時，輸出為高電平；當尖峰脈沖信號大于 1 Vcc小于 2Vcc 3 3 3 時，輸出為保持原電平。 2.2.3 單穩(wěn)態(tài)延時電路設計 單穩(wěn)態(tài)延時電路由 555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實現， 高電平觸發(fā)， 其中 tw 1.1RC ，通過調節(jié)滑動變阻器，時間可調。 2.2.4 時基電路設計 時基電路由 555 定時器構成的多諧振蕩器實現， T 0.7( RA 2RB)C ，占空 比為

7、D RA RB 100% 。 RA 2RB 時基電路產生方波， 為計數器提供時鐘脈沖。通過調節(jié)滑動變阻器，可以改 變輸出方波的占空比，進而計數器的計數快慢。 2.2.5 計數譯碼顯示電路設計 計數譯碼器顯示電路將根據單穩(wěn)態(tài)延時電路、 門電路及時基電路決定的主脈 沖給計數器。計數器由 74LS90構成，譯碼器由 74LS47 構成，顯示電路由數碼 管構成。 最終設計完成的電路如圖 2 所示 圖2 3 對電路圖仿真 根據以上所述設計的聲控燈仿真電路如圖 3 所示。 圖3 4 電路搭建 搭建完成的電路如下圖所示 圖4 5 電路檢測與調試 分別檢測從話筒輸出的波形、 經第一級放大后的波形以及經過第二級放大后 的波形和第三個 555 定時器產生的方波，示波器顯示分別如下所示。 圖 5 話筒輸出的波形 圖 6 第一級放大后的波形 圖 7 第二級放大后的波形 圖 8 多諧振蕩器輸出地波形 6 設計總結與心得 通過這次課程設計，我了解了聲控燈的原理，體會到了理論知識在 實際生活中的應用， 提高了我學習課程的熱情。 我學會了如何使用面 包