電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告聲控走廊燈

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)課題：聲 控 走 廊 燈 目錄1. 摘要············································

2、83;·····32. 課題簡(jiǎn)介···········································&

3、#183;··33. 方案設(shè)計(jì)··············································

4、;4 系統(tǒng)框圖··············································4 系統(tǒng)框圖分析·

5、83;········································44. 各單元電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算·······

6、;·······················5 傳感器電路·························

7、3;··················5 放大電路······························

8、3;···············5 t觸發(fā)器·································

9、3;···········6 單穩(wěn)態(tài)電路·····································

10、83;······7 驅(qū)動(dòng)電路··········································

11、83;···75. 系統(tǒng)調(diào)試和測(cè)試結(jié)果·····································9 測(cè)試儀器······&#

12、183;·······································9 測(cè)試環(huán)境·········&#

13、183;····································9 測(cè)試方法············&#

14、183;·································9 測(cè)試數(shù)據(jù)···············&#

15、183;······························96. 設(shè)計(jì)總結(jié)··················

16、····························107. 參考文獻(xiàn)····················

17、83;·························108. 附·······················

18、83;····························10 摘要 本系統(tǒng)用駐極體話筒來(lái)接受聲音信號(hào),并將其轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào).用lm324構(gòu)成運(yùn)放將微弱的信號(hào)放大.用兩片cd4013分別構(gòu)成t'觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)電路,再加上一個(gè)單刀雙置開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)接在t'觸發(fā)器即可實(shí)現(xiàn)擊掌一次燈亮，再擊掌一次燈滅。當(dāng)開(kāi)

19、關(guān)接在單穩(wěn)態(tài)電路上即可實(shí)現(xiàn)擊掌一次燈亮，過(guò)一段時(shí)間燈自動(dòng)熄滅。我們用三極管來(lái)作為發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)。 關(guān)鍵詞：駐極體 lm324 cd4013 三極管 一課題簡(jiǎn)介:聲控走廊燈在目前已得到廣泛的使用，它給人們的生活帶來(lái)了很大的方便，與其他燈相比最突出的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)約了很大一部分電能。生活中，不管是在居民的小區(qū)里，還是在工作的高樓大廈里，我們都能看到聲控走廊燈的聲影。聲控走廊燈是把聲音信號(hào)（如腳步聲）通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，用電信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)電燈泡。聲控走廊燈具有的特點(diǎn)：1 穩(wěn)定性好，及時(shí)的為人們提供照明。2 作用時(shí)間合理，人進(jìn)樓道口時(shí)亮，人盡可能離開(kāi)時(shí)熄滅，不要人在中途時(shí)就熄滅。3 節(jié)能性好，聲控走廊燈

20、需很少的電就能工作很長(zhǎng)時(shí)間。聲控走廊燈的設(shè)計(jì)要求：（a） 開(kāi)關(guān)式控制：擊掌一次燈亮，再擊掌一次燈滅。（b） 延時(shí)式控制：一次擊掌后燈亮，延時(shí)3秒后自動(dòng)熄滅。聲控走廊燈的設(shè)計(jì)原理：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，首先要將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，這需要傳感器電路，由于傳感器電路輸出的電信號(hào)比較微弱，所以我們需要放大電路，經(jīng)放大后的電信號(hào)要實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)式控制和延時(shí)式控制兩種控制方法，開(kāi)關(guān)式控制中要求擊掌一次燈亮，擊掌一次燈滅，如果將擊掌信號(hào)視為觸發(fā)脈沖，這上述現(xiàn)象恰好與t觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)功能相一致，到另一端所以我們選用t觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)失控制；延時(shí)式控制要求擊掌一次后燈亮10秒鐘自動(dòng)熄滅，如果我們將上述擊掌信號(hào)視為觸發(fā)信號(hào)

21、，將此觸發(fā)信號(hào)加到一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器上恰好可以滿足上述要求，所以我們?cè)诜糯箅娐泛竺嬗靡粋€(gè)雙路開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)上述兩種控制方式，開(kāi)關(guān)撥到一端實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)式控制，開(kāi)關(guān)撥到另一端實(shí)現(xiàn)延時(shí)式控制，經(jīng)過(guò)t觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，驅(qū)動(dòng)能力略顯不足，所以我們考慮增加一級(jí)驅(qū)動(dòng)放大電路，然后再輸出給電燈控制電路。二.方案的論證 單穩(wěn)態(tài)電路部分 方案一:用分立元件構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路,不過(guò)此電路得到的波形不是相當(dāng)可靠,可能會(huì)引起較大的誤差. 方案二:用555定時(shí)器來(lái)作單穩(wěn)態(tài)電路,此電路能產(chǎn)生較好的波形,電路如圖4.23和4.24所示: 方案三:用cd4013來(lái)作單穩(wěn)態(tài)電路,此電路也能產(chǎn)生較好的波形. 方案的選取:從

22、上面三個(gè)方案可以看出,方案二和方案三符合題意,但是從資源的利用上來(lái)說(shuō),方案三更好,故選擇方案三.三方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖：t觸發(fā)器放大電路傳感器電路驅(qū)動(dòng)顯示電路聲音信號(hào)單穩(wěn)態(tài)電路 圖1 電路原理框圖系統(tǒng)框圖分析：1.傳感器是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，我們常用的是話筒。市場(chǎng)上話筒的種類(lèi)很多，我們選用的是駐極體話筒，駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無(wú)線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。2.放大電路是將信號(hào)放大，由于這里對(duì)放大的信號(hào)沒(méi)什么特殊的要求，所以我們采用lm324即可。3.t觸發(fā)器，由于廠家一般只生產(chǎn)jk觸發(fā)器和d觸發(fā)器，所以t觸發(fā)器需要用d觸發(fā)

23、器改裝得到。4.單穩(wěn)態(tài)電路，單穩(wěn)態(tài)電路可以用分離元件自己搭，可以用555定時(shí)器構(gòu)成。我們這里仍用d觸發(fā)器，因?yàn)橐黄琧d4013有兩個(gè)d觸發(fā)器，做t只需一個(gè)d觸發(fā)器，還有一個(gè)不能浪費(fèi)，要充分利用資源，這樣才會(huì)節(jié)省成本。5.驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路我們采用常規(guī)的三極管驅(qū)動(dòng)。因?yàn)檫@里的信號(hào)功率不大，所以我們采用9013.9013是npn型的小功率三極管，在此電路中已滿足條件。四各單元電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算：1.傳感器電路本課題將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器選用駐極體話筒，駐極體話筒的電路如圖所示，通過(guò)查找駐極體話筒的工作原理，可知輸出電阻極高，考慮到電路的匹配，要求后級(jí)的放大電路有高輸入阻抗與之匹配。圖中的1

24、00千歐電阻是為電容提供一個(gè)放電通路。 圖2 駐極體話筒電路 圖3 同相比例放大電路2.放大電路 選用lm324放大電路如圖3所示，lm324引腳圖如圖4所示。由于駐極體話筒輸入阻抗高，我們選用高輸入阻抗的同相比例放大電路，反相比例放大電路的輸入阻抗較低。還有后續(xù)連接的是數(shù)字電路，如果后級(jí)選用ttl電路，要求本級(jí)輸出的電壓信號(hào)幅度大于2v，如果后級(jí)選用cmos電路，要求本級(jí)輸出的電壓信號(hào)幅度大于3.5v如圖3所示，設(shè)經(jīng)駐極體話筒轉(zhuǎn)換的電信號(hào)ua=20mv，經(jīng)放大后的電壓如果選用cmos電路，則要求放大后輸出電壓ub>3v，這個(gè)放大后的輸出電壓也不要過(guò)高，以免過(guò)于靈敏。這樣有下式：au=1

25、+rf/r3=ub/ua>3/0.02=150取au=200 這樣rf=200r3.而在同相比例放大電路中，r3的取值范圍為1千歐到幾千歐，rf的取值范圍幾十千歐到幾百千歐，最大可為幾兆。 圖4 lm324引腳圖 因此取r3=1千歐，rf=200千歐。對(duì)于lm324的電源，我們采用6v的干電池單電源連接方式供電，故r3上再串聯(lián)上一個(gè)小電容接地。放大后的輸出信號(hào)最好再經(jīng)過(guò)一次整形處理我們采用圖5的二極管1n4148和電容c構(gòu)成的濾波電路，圖中的10千歐電阻是為濾波電路的電容c提供了一個(gè)放電通路。 圖6 cd4013的引腳圖 3.t觸發(fā)器 采用cmos電路實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)閠tl電路的功耗大，且

26、要求電源5v穩(wěn)定，而采用cmos電路3到18v的電源均可且省點(diǎn)，所以選用cd4013實(shí)現(xiàn)t觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)電路。cd4013的引腳圖如圖6所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將擊掌信號(hào)即為觸發(fā)信號(hào)，利用cd4013中的一個(gè)d觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)t觸發(fā)器的電路圖如圖7所示。 圖7 t觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)電路 圖8 驅(qū)動(dòng)顯示電路4.單穩(wěn)態(tài)電路選用cd4013加外圍電路實(shí)現(xiàn)，如圖7單穩(wěn)態(tài)電路所示，這里運(yùn)用三要素法對(duì)電路中的r,c進(jìn)行計(jì)算。cmos電路的閾值電壓ut=0.5vcc。當(dāng)有擊掌信號(hào)即觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，q置1對(duì)c開(kāi)始充電，當(dāng)充電電壓到達(dá)閾置電平時(shí)ut時(shí)復(fù)位信號(hào)r有效，q復(fù)位，單穩(wěn)態(tài)過(guò)程結(jié)束。 f(t)=f()+f(0+)-f(

27、)e-t/t上式中f()=vcc, f(0+)=0,以t=510s為例進(jìn)行計(jì)算，代入上式得：1/2vcc=vcc+0-vcce-5/t 得t=7.1414.2由于t=rc，取c=220微發(fā)，r=51千歐。 在圖1的電路原理框圖中，開(kāi)關(guān)放在數(shù)字電路，但考慮到上述t'觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)電路之間不能直接線與，所以將上述開(kāi)關(guān)修正到數(shù)字電路后。5.驅(qū)動(dòng)顯示電路 選用三極管電流放大電路，采用發(fā)光二極管模擬燈的的顯示，如圖8所示。下面對(duì)基極電阻rb和集電極電阻rc的選取進(jìn)行計(jì)算。發(fā)光二極管如果選用普亮的發(fā)光二極管，流過(guò)的電流要求為510ma，選用高亮的發(fā)光二極管，流過(guò)的電流要求為1ma，發(fā)光二極管的管壓降為1.82v。下面以選用普亮的發(fā)光二極管id=510ma為例進(jìn)行計(jì)算。 rc=vcc-ud-uces/id=(6-2-0.3)v/510ma=370740歐，故圖8中的r7=510歐。三極管選用npn型三極管9013，其電流發(fā)達(dá)倍數(shù)為60