電子技術課程設計報告---聲控走廊燈

1、電子技術課程設計電子技術課程設計報告 設計課題：聲 控 走 廊 燈 14 目錄1. 摘要··········································

2、3;·······32. 課題簡介·········································&#

3、183;····33. 方案設計············································

4、··4 系統(tǒng)框圖··············································4 系統(tǒng)框圖

5、分析··········································44. 各單元電路設計和參數(shù)計算·····

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

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

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

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

10、3;········7 驅(qū)動電路········································

11、3;·····75. 系統(tǒng)調(diào)試和測試結果·····································9 測試儀器····

12、83;·········································9 測試環(huán)境·······

13、83;······································9 測試方法··········

14、83;···································9 測試數(shù)據(jù)·············

15、83;································96. 設計總結················&

16、#183;·····························107. 參考文獻··················

17、3;···························108. 附·····················

18、3;······························10 摘要 本系統(tǒng)用駐極體話筒來接受聲音信號,并將其轉(zhuǎn)化為聲音信號.用lm324構成運放將微弱的信號放大.用兩片cd4013分別構成t'觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)電路,再加上一個單刀雙置開關，當開關接在t'觸發(fā)器即可實現(xiàn)擊掌一次燈亮

19、，再擊掌一次燈滅。當開關接在單穩(wěn)態(tài)電路上即可實現(xiàn)擊掌一次燈亮，過一段時間燈自動熄滅。我們用三極管來作為發(fā)光二極管的驅(qū)動。 關鍵詞：駐極體 lm324 cd4013 三極管 一課題簡介: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了很大的方便，與其他燈相比最突出的優(yōu)點就是節(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（如腳步聲）通過傳感器轉(zhuǎn)化成電信號，用電信號來驅(qū)動電燈泡。聲控走廊燈具有的特點：1 穩(wěn)定性好，及時的為人們提供照明。2 作用時間合理，人進樓道口時亮，人盡可能離開時熄滅，不要人在中途時就熄滅。3

20、 節(jié)能性好，聲控走廊燈需很少的電就能工作很長時間。聲控走廊燈的設計要求：（a） 開關式控制：擊掌一次燈亮，再擊掌一次燈滅。（b） 延時式控制：一次擊掌后燈亮，延時3秒后自動熄滅。聲控走廊燈的設計原理：根據(jù)設計任務的要求，首先要將聲音信號轉(zhuǎn)化成電信號，這需要傳感器電路，由于傳感器電路輸出的電信號比較微弱，所以我們需要放大電路，經(jīng)放大后的電信號要實現(xiàn)開關式控制和延時式控制兩種控制方法，開關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)器實現(xiàn)開關失控制；延時式控制要求擊掌一次后燈亮10秒鐘自動熄滅，如果我們將上

21、述擊掌信號視為觸發(fā)信號，將此觸發(fā)信號加到一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器上恰好可以滿足上述要求，所以我們在放大電路后面用一個雙路開關實現(xiàn)上述兩種控制方式，開關撥到一端實現(xiàn)開關式控制，開關撥到另一端實現(xiàn)延時式控制，經(jīng)過t觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的信號是數(shù)字信號，驅(qū)動能力略顯不足，所以我們考慮增加一級驅(qū)動放大電路，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:用分立元件構成單穩(wěn)態(tài)電路,不過此電路得到的波形不是相當可靠,可能會引起較大的誤差. 方案二:用555定時器來作單穩(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來作單穩(wěn)態(tài)電路,此電路也能產(chǎn)生較好的

22、波形. 方案的選取:從上面三個方案可以看出,方案二和方案三符合題意,但是從資源的利用上來說,方案三更好,故選擇方案三.三方案設計系統(tǒng)框圖：t觸發(fā)器放大電路傳感器電路驅(qū)動顯示電路聲音信號單穩(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轉(zhuǎn)變成電信號，我們常用的是話筒。市場上話筒的種類很多，我們選用的是駐極體話筒，駐極體話筒具有體積小、結構簡單、電聲性能好、價格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。2.放大電路是將信號放大，由于這里對放大的信號沒什么特殊的要求，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

23、以t觸發(fā)器需要用d觸發(fā)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定時器構成。我們這里仍用d觸發(fā)器，因為一片cd4013有兩個d觸發(fā)器，做t只需一個d觸發(fā)器，還有一個不能浪費，要充分利用資源，這樣才會節(jié)省成本。5.驅(qū)動電路，驅(qū)動電路我們采用常規(guī)的三極管驅(qū)動。因為這里的信號功率不大，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。四各單元電路設計和參數(shù)計算：1.傳感器電路本課題將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號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，要求后級的放大電路有高輸入

24、阻抗與之匹配。圖中的100千歐電阻是為電容提供一個放電通路。 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，如果后級選用ttl電路，要求本級輸出的電壓信號幅度大于2v，如果后級選用cmos電路，要求本級輸出的電壓信號幅度大于3.5v如圖3所示，設經(jīng)駐極體話筒轉(zhuǎn)換的電信號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，這個放大后的輸出電壓也不要過高，以免過于靈敏

25、。這樣有下式：au=1+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)上一個小電容接地。放大后的輸出信號最好再經(jīng)過一次整形處理我們采用圖5的二極管1n4148和電容c構成的濾波電路，圖中的10千歐電阻是為濾波電路的電容c提供了一個放電通路。 圖6 cd4013的引腳圖 3.t觸發(fā)器 采用cmos電路實現(xiàn)，這是因為

26、ttl電路的功耗大，且要求電源5v穩(wěn)定，而采用cmos電路3到18v的電源均可且省點，所以選用cd4013實現(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)設計要求，將擊掌信號即為觸發(fā)信號，利用cd4013中的一個d觸發(fā)器實現(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)動顯示電路4.單穩(wěn)態(tài)電路選用cd4013加外圍電路實現(xiàn)，如圖7單穩(wěn)態(tài)電路所示，這里運用三要素法對電路中的r,c進行計算。cmos電路的閾值電壓ut=0.5vcc。當有擊掌信號即觸發(fā)脈沖到來時，q置1對c開始充電，當充電電壓到達閾置電平時ut時復位信號r有效，q復位，單穩(wěn)態(tài)過程結束。 f(t)=f

27、()+f(0+)-f()e-t/t上式中f()=vcc, f(0+)=0,以t=510s為例進行計算，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，開關放在數(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，所以將上述開關修正到數(shù)字電路后。5.驅(qū)動顯示電路 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。下面對基極電阻rb和集電極電阻rc的選取進行計算。發(fā)光二極管如果選用普亮的發(fā)光二極管，流過的電流要求為510ma，選用高亮的發(fā)光二極管，流過的電流要求為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為例進行計算。 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)達倍數(shù)為6