聲控開關(guān)的設(shè)計與制作課程設(shè)計1

1、信息工程學院課程設(shè)計（論文）湖北民族學院信息工程學院課程設(shè)計報告書題目: 聲控開關(guān)的設(shè)計與制作課 程：電子線路課程設(shè)計專 業(yè)：電子信息科學與技術(shù)班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 2012年 11月 15日 信息工程學院課程設(shè)計任務(wù)書學 號 學生姓名 專業(yè)（班級）電子信息科學與技術(shù) 設(shè)計題目聲控開關(guān)的設(shè)計與制作設(shè)計技術(shù)參數(shù)電阻 200 100k 6.2k 4.7k 300 1 k電位器 100k 瓷片電容器 0.01F電解電容器 100F 555定時器 74LS90 74LS47共陽極數(shù)碼管 發(fā)光二極管 話筒設(shè)計要求給出聲音信號后，發(fā)光二極管可以發(fā)光并維持一段時間，并且維持時間可調(diào)；二

2、極管發(fā)光時計數(shù)器進行計數(shù)，并且可以調(diào)節(jié)技術(shù)的速度，二極管停止發(fā)光時，數(shù)器自動清零。1、接收到一定強度的聲音后，聲控開關(guān)點亮發(fā)光二極管（電流510mA），延時時間在115s之間可調(diào)。2、延時時間用數(shù)字顯示（采用共陽極數(shù)碼管），時間單位可調(diào)，顯參考資料1康華光，陳大欽. 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）M. 北京：高等教育出版社，20052 黃繼昌，郭繼忠，張海貴，范倫才，徐巧魚. 數(shù)字集成電路應(yīng)用300例 M. 北京：人民郵電出版社,20043李銀華. 電子線路設(shè)計指導 M.北京：北京航空航天大學出版社，20074姜立華. 常用電工電子線路200列 M. 中國電力出版社，20105張延琪. 常用電

3、子電路280例解析 M 中國電力出版社6謝自美. 電子線路設(shè)計實驗測試(第三版) M.武漢：華中科技大學出版社，2002 2012年11月15日 學生姓名： 學號： 專業(yè)（班級）：電子信息科學與技術(shù) 課程設(shè)計題目：聲控開關(guān)的設(shè)計與制作 成績： 指導教師： 年 月 日信息工程系課程設(shè)計成績評定表摘 要聲控開關(guān)，全稱是聲控延時開關(guān)，是一種內(nèi)無接觸點，在特定環(huán)境光線下采用聲響效果激發(fā)拾音器進行聲電轉(zhuǎn)換來控制用電器的開啟，并經(jīng)過延時后能自動斷開電源的節(jié)能開關(guān)。 生活中，好多地方都使用聲控燈照明，聲光雙控延時照明燈白天自動關(guān)閉，夜間有人走動時，其腳步聲或談話聲可使電燈自動點亮，聲音過后30s電燈又會自動

4、熄滅。這種延時照明控制開關(guān)能有效地消除長明燈、節(jié)約電能；聲控開關(guān)，即采用模電數(shù)電混合集成電路，進行邏輯運算，控制電路中電流。其中重要部件光控電子開關(guān)，它的“開”和“關(guān)”是通過可控硅的通斷來實現(xiàn)，而可控硅的通斷又受自然光的亮度（或人為亮度）控制，故聲控燈又名為聲光控燈。該裝置適合廣泛用于樓梯、走廊、路燈和廁所等場所的照明，起到日熄夜亮的控制作用，以節(jié)約用電。 由于設(shè)計條件限制，該課程設(shè)計只涉及了聲控部分和計數(shù)器部分，對光控部分不再進行分析。本次設(shè)計主要是利用三極管基本放大電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多謝振蕩器等基本電路，利用、等芯片實現(xiàn)電路聲控的功能，做到聲音信號發(fā)出時，二極管可以指示發(fā)光，計數(shù)器可以同

5、步計數(shù)，聲音信號消失時，二極管熄滅，計數(shù)停止進行清零。聲控器件，就是利用聲音來控制電路的一種元件，當聲音信號來臨時，電路動作，一般聲控器件是對震動敏感的物質(zhì)，有聲音時就接通（電阻變?。瑳]有聲音時就斷開（電阻變的很大）。再通過電路和芯片做個延時，就可以使有聲音時電路接通一段時間。計數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中用的較多的基本邏輯器件，它的基本功能是統(tǒng)計時鐘脈沖的個數(shù)，即實現(xiàn)計數(shù)操作，它也可用與分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列等。例如，計算機中的時序發(fā)生器、分頻器、指令計數(shù)器等都要使用計數(shù)器。 本次直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計，使用proteus軟件，對原理圖進行繪制；借助示波器和萬用表等器械，對電路進行仿真分析。

6、這一設(shè)計方案能夠快速、輕松、高效地對電路進行設(shè)計和驗證產(chǎn)生，從而縮短建模循環(huán)。關(guān)鍵詞：proteus 聲控開關(guān) 集成電路 計數(shù)器15目 錄1任務(wù)提出與方案論證51.1任務(wù)61.2 要求61.3 基本工作原理及原理圖62 相關(guān)芯片介紹82.1 集成芯片55582.2 十進制計數(shù)器74LS9092.3 74LS47芯片103 總體設(shè)計123.1 二級標題共射極基本放大電路123.2 整形電路部分123.3 單穩(wěn)態(tài)電路部分133.4 多諧振蕩器部分133.5 計數(shù)器以及譯碼器部分144 總體設(shè)計圖155 總結(jié)16參考文獻171任務(wù)提出與方案論證聲控開關(guān)在實際中的應(yīng)用相當廣泛，是一些聲控燈基本組成部分

7、，其原理適用于很多聲控器械，它涉及到時序邏輯電路如何設(shè)計、分析和工作等方面。通過此電路更深刻的了解時序邏輯部件的工作原理，從而掌握如何根據(jù)需要設(shè)計滿足要求的各種電路圖，解決生活中的實際問題，將所學知識應(yīng)用于實踐中。本課題要求根據(jù)電路原理圖裝配與調(diào)試聲控計數(shù)器電路。本電路采用聲音控制方式進行計數(shù)，有數(shù)碼管顯示計數(shù)結(jié)果，計數(shù)范圍是099，它具有快捷、方便、直觀和準確的優(yōu)點，可用于自動控制、統(tǒng)計等場合。1.1任務(wù)設(shè)計一個聲控開關(guān)，控制對象為發(fā)光二極管1.2 要求 1、接收到一定強度的聲音后，聲控開關(guān)點亮發(fā)光二極管（電流510mA），延時時間在115s之間可調(diào)。 2、延時時間用數(shù)字顯示（采用共陽極數(shù)碼

8、管），時間單位可調(diào)，顯示范圍為115s。1.3 基本工作原理及原理圖此方案采用74LS90計數(shù)器，74ls47譯碼器，晶體管放大電路，555構(gòu)成的整形電路，555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，還有74ls00等門電路。駐極體話筒接收到一定強度的聲音信號后，聲音信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，幅度很小，經(jīng)放大、整形后，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)延時電路，產(chǎn)生一個寬度可調(diào)的脈沖信號，驅(qū)動發(fā)光二極管顯示。同時，這個脈沖信號作為選通信號，使計數(shù)器計數(shù)，并用數(shù)碼管顯示延時。原理圖：兩級放大電路電路門電路時基電路計數(shù) 器譯碼顯示話筒整形電路單穩(wěn)延時Vcc圖1.1電路圖：圖1.22 相關(guān)芯片介紹2.1 集成芯片5552.1.1 55

9、5集成電路的工作原理555集成電路開始是作定時器應(yīng)用的，所以叫做555定時器或555時基電路。但后來經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時延時控制外，還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計量檢測。此外，還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。由于它工作可靠、使用方便、價格低廉，目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中，555集成電路內(nèi)部有幾十個元器件，有分壓器、比較器、基本R-S觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等，電路比較復雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。2.1.2 555芯片管腳介紹555集成電路是8腳封裝，雙列直插型，如圖2(A)所示，按輸入輸出的排列可看成如圖2

10、(B)所示。其中6腳稱閾值端(TH)，是上比較器的輸入；2腳稱觸發(fā)端(TR)，是下比較器的輸入；3腳是輸出端(Vo)，它有O和1兩種狀態(tài)，由輸入端所加的電平?jīng)Q定；7腳是放電端(DIS)，它是內(nèi)部放電管的輸出，有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定；4腳是復位端(MR)，加上低電平時可使輸出為低電平；5腳是控制電壓端(Vc),可用它改變上下觸發(fā)電平值；8腳是電源端，1腳是地端。圖2.1 555集成電路封裝圖2.1.3 典型應(yīng)用電路555的應(yīng)用電路很多，只要改變555集成電路的外部附加電路，就可以構(gòu)成幾百種應(yīng)用電路，大體上可分為555單穩(wěn)、555雙穩(wěn)及555無穩(wěn)(即振蕩器)三類。2.2 十進

11、制計數(shù)器74LS902.2.1 74LS90功能：十進制計數(shù)器（÷2 和÷5）原理說明：本電路是由4 個主從觸發(fā)器和用作除2 計數(shù)器及計數(shù)周期長度為除5 的3 位2 進制計數(shù)器所用的附加選通所組成。有選通的零復位和置9 輸入。為了利用本計數(shù)器的最大計數(shù)長度（十進制），可將B 輸入同QA 輸出連接，輸入計數(shù)脈沖可加到輸入A 上，此時輸出就如相應(yīng)的功能表上所要求的那樣。LS90 可以獲得對稱的十分頻計數(shù)，辦法是將QD 輸出接到A 輸入端，并把輸入計數(shù)脈沖加到B 輸入端，在QA 輸出端處產(chǎn)生對稱的十分頻方波。2.1.2 74ls90真值表Reset Inputs復位輸入輸出R0(

12、1)R0(2)R9(1)R9(2)QDQCQBQAHHLXLLLLHHXLLLLLXXHHHLLHXLXLCOUNTCOUNTCOUNTCOUNTLXLXLXXLXLLX表2.1 74ls90真值表BCD 計數(shù)順序Count輸出QDQCQBQA0LLLL1LLLH2LLHL3LLHH4LHLL5LHLH6LHHL7LHHH8HLLL9HLLH表2.2 BCD 計數(shù)順序5-2 進制計數(shù)順序Count輸出QAQDQCQB0LLLL1LLLH2LLHL3LLHH4LHLL5HLLL6HLLH7HLHL8HLHH9HHLL表2.3 5-2 進制計數(shù)順序2.3 74LS47芯片74LS47是BCD-7段

13、數(shù)碼管譯碼器/驅(qū)動器，74LS47的功能用于將BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字,通過它解碼， 可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字，從而簡化了程序，節(jié)約了 單片機的IO開銷。因此是一個非常好的芯片！但是由于目前從節(jié)約成本的角度考慮，此類芯片已較少用，大部份情況下都是用動態(tài)掃描數(shù)碼管的形式來實現(xiàn)數(shù)碼管顯示。圖2.2 74LS47引腳圖2.3 74LS47內(nèi)部結(jié)3 總體設(shè)計由上面的原理框圖可知方案設(shè)有信號發(fā)生電路，共射極基本放大電路，整形電路，單穩(wěn)延時，多謝振蕩器電路，計數(shù)器以及譯碼顯示。各部分功能明確且之間的聯(lián)系容易理解，所以采用這種方案。3.1 二級標題共射極基本放大電路共射基本放大電路的電壓放大

14、倍數(shù)可以表示為： 可見，共射級基本放大電路輸出電壓與輸入電壓反相，且具有電壓放大的能力，通過調(diào)節(jié)電阻可以調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)。經(jīng)兩級放大，可以輸出放大后的正脈沖。3.2 整形電路部分聲音信號轉(zhuǎn)化成的電信號經(jīng)過放大后持續(xù)時間還是較短，仍為一瞬間出現(xiàn)的脈沖信號，為了使二極管可以穩(wěn)定發(fā)光，因此使用整形電路將較大的正脈沖整形成為一個標準的負的方波信號，這要使用芯片構(gòu)成整形電路，即為施密特觸發(fā)器電路，電路如下圖： 圖2.4 斯密特觸發(fā)器3.3 單穩(wěn)態(tài)電路部分輸入的脈沖信號經(jīng)過電路整形，變?yōu)闃藴实呢摰姆讲}沖信號，接下來還要進一步將信號時間延長，這就要使用單穩(wěn)態(tài)電路，將負的方波脈沖轉(zhuǎn)化為正的方波脈沖，同時延長

15、穩(wěn)態(tài)時間，來使二極管穩(wěn)定發(fā)光，基本電路如下圖：圖2.5單穩(wěn)態(tài)電路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以將輸入的負的方波脈沖信號轉(zhuǎn)換成為正的方波脈沖信號，高電平時間：.故可以通過調(diào)節(jié)電阻和電容，調(diào)節(jié)脈沖時間，以此調(diào)節(jié)二極管發(fā)光時間以及芯片計數(shù)時間，作為控制信號使用。電路要求時間可調(diào)，故在實際搭接中選用滑動變阻器。最后再使用一級三極管共射基本放大電路，將高電平轉(zhuǎn)換成低電平，此時，二極管兩端電壓滿足導通要求，導通發(fā)光，發(fā)光時間由單穩(wěn)態(tài)電路的高電平時間決定，可以調(diào)節(jié)電位器來進行調(diào)節(jié)。二極管發(fā)光部分基本單元電路的選用就基本完成了。3.4 多諧振蕩器部分接下來是數(shù)字計數(shù)部分的設(shè)計，對于數(shù)字部分，需要進行計數(shù)功能的實現(xiàn)，這就要使

16、用計數(shù)器，顯示譯碼器以及數(shù)碼管。對于計數(shù)器，需要時鐘信號對其進行觸發(fā)，此時，應(yīng)使用定時器組成的多諧振蕩器，產(chǎn)生需要的時鐘信號，通過調(diào)節(jié),可以調(diào)節(jié)時鐘周期，這里選用滑動變阻器代替來對始終周期進行調(diào)節(jié)，從而可以調(diào)節(jié)計數(shù)器計數(shù)的速度，從而可以調(diào)節(jié)顯示的數(shù)字大小。多諧振蕩器電路如下圖：圖2.6 多謝振蕩器多諧振蕩器的輸出波形如下圖所示，其中：.（+）,=.，故通過調(diào)節(jié)電阻和電容值可以設(shè)定的值，來產(chǎn)生滿足要求的時鐘信號驅(qū)動計數(shù)器計數(shù)。3.5 計數(shù)器以及譯碼器部分該電路將根據(jù)單穩(wěn)延時電路和時基電路決定的主脈沖給計數(shù)器。計數(shù)器由十進制計數(shù)器74ls90構(gòu)成，譯碼器由74ls47構(gòu)成。時鐘信號產(chǎn)生后，應(yīng)接入計

17、數(shù)器，由于一般采用的芯片為十進制計數(shù)器，這時要進行計數(shù)進制的轉(zhuǎn)換，由十進制轉(zhuǎn)換成為百進制，要對芯片進行級聯(lián)。由于百進制計數(shù)器，個位與十位均要計滿十個數(shù)，因此可以直接將第一個芯片的高位端接入下一片芯片的端，作為高位計數(shù)芯片的時鐘輸入信號，這樣百進制計數(shù)器就完成了。完成計數(shù)功能后，要進行顯示，這里使用顯示譯碼器以及共陽極數(shù)碼管組合進行數(shù)字的顯示，兩片芯片分別接芯片的高位以及低位芯片，再接入相應(yīng)的共陽極數(shù)碼管，同時接入保護電阻即可完成數(shù)字部分的功能實現(xiàn)。數(shù)字部分與二極管控制部分要實現(xiàn)對接，以實現(xiàn)聲音信號對于計數(shù)器裝置的控制，這時，可以將單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的正的方波脈沖信號作為清零端的控制信號，來實現(xiàn)計

18、數(shù)與清零的控制，結(jié)束一次的聲音顯示。由于是高電平信號清零，低電平信號計數(shù)，因此，要實現(xiàn)聲音信號出現(xiàn)時計數(shù)，就要使高電平的信號轉(zhuǎn)換成為低電平信號，這里使用與非門芯片實現(xiàn)，將芯片的置九端直接接地，將與非門輸出信號接入清零端，這樣，在控制信號來臨時，清零端輸入低電平，芯片進入計數(shù)狀態(tài)，當控制信號消失時，計數(shù)器的清零端懸空，相當于接入高電平，計數(shù)器清零，這樣就完成了預期的數(shù)字部分的功能。4 總體設(shè)計圖此方案采用74LS90計數(shù)器，74ls47譯碼器，晶體管放大電路，555構(gòu)成的整形電路，555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，還有74ls00等門電路。駐極體話筒接收到一定強度的聲音信號后，聲音信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，幅度很小，經(jīng)放大、整形后，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)延時電路，產(chǎn)生一個寬度可調(diào)的脈沖信號，驅(qū)動發(fā)光二極管顯示。同時，這個脈沖信號作為選通信號，使計數(shù)器計數(shù)，并用數(shù)碼管顯示延時。5 總結(jié)在本次課程設(shè)計過程中，我增強了自己的動手能力和分析能力。通過跟老師和同學的交流，也通過自己的努力，我按時完成了這次課程設(shè)計。在此過程中，我學會了很多，也看到了很多自己的不足之處。在以后的學習生活中，我會努力學習專業(yè)知識，完善自我，為將來的發(fā)展做好充分的準備?？傊?，在這次課程設(shè)計中，我受益匪淺，學到了很多書本上所沒