電子技術(shù)課程設(shè)計報告

1、聲音傳輸系統(tǒng) 目 錄1 選題背景311指導(dǎo)思想312 方案論證313 基本設(shè)計任務(wù)414 發(fā)揮設(shè)計任務(wù)415電路特點(diǎn)42 電路設(shè)計42.1 總體方框圖42.2 工作原理43 各主要電路及部件工作原理53.1 ne555多諧振蕩電路53.2 ne555簡要說明63.3 74ls161計數(shù)電路73.4 74ls161簡要說明73.5 lm386放大電路83.6lm386簡要說明83.7 lm567選頻電路103.8 lm567簡要說明104 原理總圖125 元器件清單列表126 調(diào)試過程及測試數(shù)據(jù)136.1 通電前檢查136.2 通電檢查136.2.1撥動開關(guān)的檢查136.2.2 ne555多諧振

2、蕩電路檢測136.2.3 74hc161計數(shù)電路檢測136.2.4喇叭發(fā)聲部分檢測136.2.5 lm386放大部分檢測146.2.6 lm567選頻電路檢測146.3 結(jié)果分析147 小結(jié)148 設(shè)計體會及今后的改進(jìn)意見158.1 體會158.2 本方案特點(diǎn)及存在的問題158.3 改進(jìn)意見15參考文獻(xiàn)161 選題背景隨著當(dāng)今信息技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，如何準(zhǔn)確的傳輸和接受信息，以保證生產(chǎn)生活的安全和實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控顯得越來越重要?；诂F(xiàn)實(shí)需要，聲音傳輸系統(tǒng)可以為特定的消費(fèi)群體帶來便利。如部分檢測部門，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備或儀器發(fā)生故障，可以通過聲音傳輸部分發(fā)出特定信號，從而引起接收部分的相應(yīng)變化以實(shí)

3、現(xiàn)智能控制，為生產(chǎn)和生活的安全與便捷保駕護(hù)航。11 指導(dǎo)思想通過門控信號產(chǎn)生周期性音頻脈沖信號，驅(qū)動喇叭發(fā)聲；通過接收設(shè)備將信號進(jìn)行接收，再通過放大和選頻電路篩選出周期性音頻脈沖信號，然后經(jīng)過顯示電路即可完成。12 方案論證方案一：（1）聲音產(chǎn)生系統(tǒng)采用兩片ne555接成兩個多諧振蕩電路，將兩個多諧振蕩的輸出通過與門電路后接到喇叭上以實(shí)現(xiàn)聲音產(chǎn)生系統(tǒng)。（2）聲音接收系統(tǒng)先采用麥克風(fēng)將音頻信號進(jìn)行接收，接收到的信號經(jīng)過lm386進(jìn)行放大處理后輸入到lm567進(jìn)行選頻處理以選出有用信號，再將lm567的輸出通過保護(hù)電阻接到led上來顯示聲音信號已經(jīng)接收到。方案二：（1）聲音產(chǎn)生系統(tǒng)采用一片ne55

4、5接成多諧振蕩電路，再通過74ls161的計數(shù)功能產(chǎn)生間歇性的脈沖進(jìn)位信號，將兩個信號的輸出通過與門電路后接到喇叭上以實(shí)現(xiàn)聲音產(chǎn)生系統(tǒng)。（2）聲音接收系統(tǒng)同方案一聲音接收系統(tǒng)部分。方案三：（1）聲音產(chǎn)生系統(tǒng)先采用一片ne555接成多諧振蕩電路，其輸出作為另一個ne555的輸入，再將另一個ne555也接成多諧電路，通過第一片555的矩形波供電，可以從第二個555的輸出端得到間歇性脈沖。（2）聲音接收系統(tǒng)同方案一聲音接收系統(tǒng)部分。綜合考慮，方案二更優(yōu)。理由是方案一雖然比方案二電路簡單，但存在的問題就是兩片555的輸出接與門電路后產(chǎn)生的間歇性波形不夠穩(wěn)定，易產(chǎn)生失真；而方案三種第一個555的輸出電壓

5、可能會達(dá)不到第二個555的工作電壓（5v）而產(chǎn)生較大失真。13 基本設(shè)計任務(wù)先設(shè)計聲音產(chǎn)生系統(tǒng)，采用以上方案二，再設(shè)計聲音接收系統(tǒng)，最后將兩個電路作為整體進(jìn)行調(diào)試，完成設(shè)計要求。14 發(fā)揮設(shè)計任務(wù)可以對接收部分電路做一個改進(jìn)，如在led后面加一個計數(shù)功能，如果led燈連續(xù)閃爍10次，可產(chǎn)生一個進(jìn)位脈沖來控制發(fā)生部分的喇叭，時期停止發(fā)聲，實(shí)際應(yīng)用在于如果在檢測現(xiàn)場如果有工作人員在喇叭響后知道故障存在，就沒有必要再讓喇叭一直發(fā)聲了。15電路特點(diǎn)此電路只能接收固定頻率的聲音信號，即由555接成的多諧振蕩電路和74ls161構(gòu)成的5進(jìn)制計數(shù)電路決定的聲音頻率，而對其他頻率的聲音信號不產(chǎn)生響應(yīng)。體現(xiàn)的是

6、一對一的設(shè)計思想，這在實(shí)際生活中是很有必要的，例如在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中只有在發(fā)生工業(yè)意外時才進(jìn)行報警，此電路在一定發(fā)面就可以做此應(yīng)用。2 電路設(shè)計2.1 總體方框圖2.2 工作原理首先是555接成多諧振蕩電路，其中555接成矩形波的頻率為900hz，然后用161接成五進(jìn)制計數(shù)器，經(jīng)過與門電路后驅(qū)動喇叭發(fā)聲；然后用麥克風(fēng)接收喇叭發(fā)出的音頻信號，但此時麥克風(fēng)接收到的信號很微弱，只有20mv左右，因此緊跟著需要接一個放大電路，此處lm386放大倍數(shù)為40倍，放大后的信號接到lm567的3腳進(jìn)行選頻，再將選頻后的信號接到led顯示部分，整個電路便結(jié)束。 3 各主要電路及部件工作原理3.1 ne555多諧振

7、蕩電路設(shè)計時要求555的輸出頻率為900hz，可由公式f=1/(r1+2r2)cln2和q=(r1+r2)/(r1+2r2)=0.75計算出相應(yīng)的元件參數(shù)，其中令c=0.1uf3.2 ne555簡要說明ne555為8腳時基集成電路，各腳主要功能：1地gnd 2觸發(fā)3輸出 4復(fù)位5控制電壓 6門限(閾值)7放電 8電源電壓vcc應(yīng)用十分廣泛，可裝如下幾種電路：1。單穩(wěn)類-作用：定延時，消抖動，分（倍）頻，脈沖輸出，速率檢測等。2。雙穩(wěn)類-作用：比較器，鎖存器，反相器，方波輸出及整形等。3。無穩(wěn)類-作用：方波輸出，電源變換，音響報警，玩具，電控測量，定時等。3.3 74ls161計數(shù)電路3.4 7

8、4ls161簡要說明4 位二進(jìn)制同步計數(shù)器 簡要說明： 161 為可預(yù)置的 4 位二進(jìn)制同步計數(shù)器，161 的清除端是異步的。當(dāng)清除端 mr 為低電平時，不管時鐘 端 clock 狀態(tài)如何，即可完成清除功能。 161 的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器 load 為低電平時，在 clock 上升沿作用下，輸出端 qaqd 與數(shù)據(jù)輸入端 d0d3相一致。對于 54/74161，當(dāng) clock 由低至高跳變或跳變前，如果計數(shù)控制端 enp、 ent 為高電平，則 load 應(yīng)避免由低至高電平的跳變，而 54/74ls161 無此種限制。 161 的計數(shù)是同步的，靠 clock 同時加在四個觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)

9、的。 當(dāng) enp、ent 均為高電平時，在 clock 上升沿作用下 qaqd 同時變 化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于 54/74161，只 有當(dāng) clock 為高電平時，enp、ent 才允許由高至低電平的跳變，而 54/74ls161 的 enp、ent 跳變與 clock 無關(guān)。 161 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計數(shù)溢出時，進(jìn)位輸出端（rco）輸出 一個高電平脈沖，其寬度為 qa 的高電平部分。 在不外加門電路的情況下，可級聯(lián)成 n 位同步計數(shù)器。 對于 54/74ls161，在 clock 出現(xiàn)前，即使 enp、ent、mr 發(fā) 生變化，電路的功能也不受影響。rco進(jìn)位輸出端

10、 clock 時鐘輸入端（上升沿有效） mr 異步清除輸入端（低電平有效） enp 計數(shù)控制端 ent 計數(shù)控制端 d0 - d3 并行數(shù)據(jù)輸入端 load 同步并行置入控制端（低電平有效） qaqd 輸出端。3.5 lm386放大電路3.6lm386簡要說明lm386是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大 器,主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半,在6v電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為24mw,使得lm386特別適用于電池供電的場

11、合。 lm386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。特性(features):靜態(tài)功耗低,約為4ma,可用于電池供電。 工作電壓范圍寬,4-12v or 5-18v。 外圍元件少。 電壓增益可調(diào),20-200。 低失真度。lm386電源電壓4-12v，音頻功率0.5w。lm386音響功放是由nsc制造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到15v，消耗靜態(tài)電流為4ma，當(dāng)電源電壓為12v時，在8歐姆的負(fù)載情況下，可提供幾百mw的功率。它的典型輸入阻抗為50k。典型應(yīng)用電路3.7 lm567選頻電路3.8 lm567簡要說明管腳功能描述:、腳通常分別通過一電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路

12、單級低通濾波網(wǎng)絡(luò)。腳所接電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。腳所接電容的容量應(yīng)至少是腳電容的2倍。腳是輸入端，要求輸入信號25mv。、腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率f0，且 f011.1rc腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個集電極開路的三極管，允許最大灌電流為100ma。lm567電氣參數(shù):lm567的工作電壓為4.759v，工作頻率從直流到500khz，靜態(tài)工作電流約8ma。lm567芯片使用:lm567為通用音調(diào)譯碼器，主要用于外界接電阻20比1范圍，邏輯兼容輸出具有吸收100ma電流能力。它的技術(shù)指標(biāo)：1.可調(diào)寬帶從0%至14%；2.寬信號輸出與噪聲的高抑制

13、；3.對假信號抗干擾；4.高穩(wěn)定的中心頻率；5.中心頻率調(diào)節(jié)從0.01hz到500khz；6.電源電壓5v至15v，推薦使用8v。應(yīng)用舉例：輸入端接104電容，輸出端接上拉電阻10k，c1、c2為0.1uf。r1、c1決定振蕩頻率，一般c1為104電容，r1為10k至200k。電源電壓為8v。4 原理總圖5 元器件清單列表6 調(diào)試過程及測試數(shù)據(jù)為使電路便于調(diào)試我們采用分塊調(diào)試的方法。6.1 通電前檢查電路安裝完畢后，經(jīng)檢查電路各部分接線正確，電源、元器件之間無短路，器件無接錯現(xiàn)象。6.2 通電檢查6.2.1撥動開關(guān)的檢查首先將撥動開關(guān)和其他電路模塊斷開，只留開關(guān)部分。其次，將萬用表打到發(fā)聲檔，

14、兩表筆分別接開關(guān)的兩個引腳，開關(guān)斷開時萬用表不發(fā)出聲音，撥動開關(guān)按鈕后萬用表發(fā)聲則說明焊接良好。6.2.2 ne555多諧振蕩電路檢測在555的8腳接上直流5v穩(wěn)定電壓后，其3腳應(yīng)該輸出穩(wěn)定的脈沖，如下圖所示：經(jīng)過實(shí)驗(yàn)確能得到上述波形，因此555電路部分沒有問題。6.2.3 74hc161計數(shù)電路檢測 本次設(shè)計中將61設(shè)計成為5進(jìn)制計數(shù)器，其實(shí)設(shè)計成其他進(jìn)制如6進(jìn)制7進(jìn)制均可，理由是為了讓發(fā)生部分產(chǎn)生間歇性矩形脈沖信號，由于題目中并未要求具體的脈沖周期，因此可不比細(xì)究161的進(jìn)制，可采用法官二極管進(jìn)行測試。具體做法是把161的進(jìn)位信號經(jīng)過510保護(hù)電阻后接到發(fā)光二極管上，若二極管每隔一定時間閃

15、爍一次則證明計數(shù)器工作良好，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)確能讓二極管每隔五秒發(fā)光一次，說明計數(shù)電路沒有問題。6.2.4喇叭發(fā)聲部分檢測將555和161的輸出信號經(jīng)過與門74hc08后輸出到喇叭上，此處不加保護(hù)電阻的原因是與門輸出的信號在3.4v4.5v之間，喇叭為81w型號，因此不會燒壞。經(jīng)檢測與門輸出波形為6.2.5 lm386放大部分檢測麥克風(fēng)接收到的信號幅度范圍在10mv30mv之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法驅(qū)動后續(xù)電路進(jìn)行工作，因此需要加放大電路。經(jīng)檢測10mv30mv交流小信號經(jīng)過lm386的3腳輸入5腳輸出放大后，電壓可以達(dá)到1000mv左右，因此放大部分功能也是好的。6.2.6 lm567選頻電路檢測由于麥克風(fēng)在接

16、受聲音產(chǎn)生系統(tǒng)的音頻信號時也接收了周圍環(huán)境中的噪聲信號，再經(jīng)過386放大，如果沒有選頻電路，而直接將信號接到led顯示上，則led不僅顯示產(chǎn)生系統(tǒng)的音頻信號，還會顯示周圍環(huán)境場中的噪聲信號，因此選頻環(huán)節(jié)是必須的。由上述內(nèi)容已經(jīng)知道聲音產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生的音頻信號頻率為900hz，但實(shí)際用示波器進(jìn)行測量時只有820hz左右，因此，567的5、6引腳之間的電阻取值要合適，由公式f011.1rc，電阻值為12k可以算出電容值約為0.1uf。6.3 結(jié)果分析當(dāng)給各個ic芯片供上電，并在161的cp脈沖端加上頻率為1hz的脈沖信號后，喇叭發(fā)出間歇性的聲音信號，與此同時led燈也隨著喇叭的發(fā)聲頻率有規(guī)律的進(jìn)行著

17、亮滅的過程，說明電路實(shí)現(xiàn)了設(shè)計要求。7 小結(jié)本次課程設(shè)計是對大二一學(xué)年所學(xué)知識進(jìn)行的一次檢測，也是為大三的專業(yè)課進(jìn)行的一次秣馬厲兵，不僅考驗(yàn)的是我們的理論知識，更考驗(yàn)的是我們的動手能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。課設(shè)過程中遇到了很多問題，有專業(yè)方面的問題，也有專業(yè)以外的知識，經(jīng)過這次鍛煉，以及在老師同學(xué)的幫助下，我覺得自己收獲很多。8 設(shè)計體會及今后的改進(jìn)意見8.1 體會經(jīng)過這次課設(shè)首先有的感覺就是課本上的理論知識和實(shí)際的設(shè)計制作之間還是有很大差距的，舉個例子來說，在聲音接收系統(tǒng)部分的設(shè)計中原本經(jīng)過lm386的放大和lm567的選頻后可以直接經(jīng)過保護(hù)電阻將信號輸入到led顯示，但實(shí)際操作過程發(fā)現(xiàn)，如果如上

18、所述進(jìn)行操作就會發(fā)現(xiàn)，led不僅在喇叭響時發(fā)光，喇叭不響是偶爾也會發(fā)光。其實(shí)原因很簡單，信號經(jīng)過386放大后不僅放大了有用信號，無用信號也進(jìn)行了放大，雖然經(jīng)過后續(xù)567進(jìn)行了選頻操作，但567選頻時還是存在問題，不能非常嚴(yán)格的僅僅選出單一信號，因此還需要在567的輸出和保護(hù)電阻之間加上濾波電容，以進(jìn)一步濾除一些無用信號，這樣一來再將信號接到二極管上就會發(fā)現(xiàn)效果明顯好了。其次，經(jīng)過這次課程設(shè)計，明顯發(fā)現(xiàn)自己的知識面有所拓寬，原本只會一些課本上的皮毛知識，對于實(shí)際電路設(shè)計來說根本就無法滿足要求，但經(jīng)過老師的指導(dǎo)同學(xué)的幫助以及自己的學(xué)習(xí)，能對涉及到課設(shè)內(nèi)容的知識有一個更加清楚地研究，感覺收獲很大。比如以前在課本上根本就沒有學(xué)過繼電器的相關(guān)知識，但經(jīng)過這次鍛煉，我對繼電器也有了一些了解。再比如，74hc系列和ls系列書本的理論課本上指出是可以通用的，但實(shí)際操作時發(fā)現(xiàn)其輸出的電壓值之間差別很大。還有，這次課程設(shè)計對我們的動手能力和電路圖的識別能力也是一次鍛煉，通過自己親身經(jīng)歷和練習(xí)，焊接水平以及識圖能力都有很大提高。最后，經(jīng)過這次課設(shè)，讓我也感受到了團(tuán)隊合作的重要，只有團(tuán)隊成員分工明確，各司其職才能有所進(jìn)步，如果只是一味的相互推諉逃脫責(zé)任，那將事倍功半。8.2 本方案特點(diǎn)及存在的問題特點(diǎn)：本方案最大的特點(diǎn)就是設(shè)計電路簡單，沒有涉及到太過復(fù)雜的知識，由于