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文档简介

1、Harbin Institute of Technology课程设计说明书(论文) 课程名称: 电子技术课程设计 设计题目: 声控开关的设计与制作 院 系: 航天学院控制科学与工程系 班 级: 自动化2班 设 计 者: 陈若兰 学 号: 1110410223 指导教师: 张岩 设计时间: 2013.11.25- 2013.12.01 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名: 陈若兰 院 (系):航天学院控制科学与工程系 专 业: 自动化 班 号:1104102 任务起至日期: 2013年11月25日 至 2013年12月01日 课程设计题目:声控开关的设计与制作 已知技术参数和设计

2、要求:(1)设计一个声控开关,控制对象为发光二极管;(2)采用施密特触发器、单稳态触发器、和多谐振荡器等电路实现整形、延时和时基电路。(3)发光二极管点亮时间具有计时功能,计数采用级联方式;(4)计数通过显示译码器和数码管构成选择显示电路;(5)可扩展部分:发光二极管点亮时间延时显示。 工作量:(1)完成电路设计、器件选取、电路搭建、电路联调、实验测试等工作;(2)一周内完成电路验收,并提交课程设计报告。 工作计划安排:1、 实验课之前研究好电路图,并进行了电路的仿真和搭建。二、第一节实验课和同组人对连好的电路进行了检查、调试与修改。三、第二节实验课对电路的输出结果进行了记录,并给予老师验收。

3、四、课后处理实验记录下的数据与图形。 同组设计者及分工: 一、同组设计者:李晨阳 二、分工:(1)电路的搭建:李晨阳同学搭建并调试了电路的模拟电路部分,数字电路部分的搭 建与调试则由我完成;(2)电路的检查、调试与修改则有两人共同完成。 指导教师签字_ 年 月 日 教研室主任意见: 教研室主任签字_ 年 月 日*注:此任务书由课程设计指导教师填写。声控开关的设计与制作摘要:声控开关,全称是声控延时开关,是一种内无接触点,在特定环境光线下采用声响效果激发拾音器进行声电转换来控制用电器的开启,并经过延时后能自动断开电源的节能电子开关。关键词:声控 延时 声控开关1 课设基础知识1.1 课题简介本课

4、程设计涉及了声控部分和计数器。本次设计主要是利用三极管基本放大电路、单稳态触发器、多谢振荡器等基本电路。其中、等芯片实现了电路声控的功能。当有声音信号时,二极管指示发光,计数器同步计数;当声音信号消失时,二极管熄灭,计数停止进行清零。声控器件,一般是对震动敏感的物质。当声音信号来临时,电路接通(电阻变小);当无声音信号时,电路断开(电阻变的很大)。若通过电路和芯片添加一个延时电路,就可以使有声音时电路接通持续一段时间。计数器是数字系统中用的较多的基本逻辑器件,它的基本功能是统计时钟脉冲的个数,即实现计数功能。本课题要求根据电路原理图搭建与调试声控计数器电路。课题采用声音控制方式进行计数,数码管

5、显示计数结果。1.2 任务与要求:1.2.1任务设计一个声控开关,控制对象为发光二极管。1.2.2要求 (1)接收到一定强度的声音后,声控开关点亮发光二极管(电流510mA),延时时间在115s之间可调。 (2)延时时间用数字显示(采用共阳极数码管),时间单位可调,显示范围为115s。1.3 原理图2 工作原理2.1 共射极基本放大电路共射基本放大电路的电压放大倍数可以表示为:共射级基本放大电路输出电压与输入电压反相,且具有电压放大的能力,通过调节电阻可以调节电压放大倍数。经两级放大,可以输出放大后的正脉冲。2.2 整形电路部分声音信号转化成的电信号经过放大后持续时间还是较短,仍为一瞬间出现的

6、脉冲信号,为了使二极管可以稳定发光,因此使用整形电路将较大的正脉冲整形成为一个标准的负的方波信号,这要使用芯片构成整形电路,即为施密特触发器电路。2.3 单稳态电路部分输入的脉冲信号经过电路整形,变为标准的负的方波脉冲信号,接下来还要进一步将信号时间延长,这就要使用单稳态电路,将负的方波脉冲转化为正的方波脉冲,同时延长稳态时间,来使二极管稳定发光。单稳态触发器可以将输入的负的方波脉冲信号转换成为正的方波脉冲信号,高电平时间:.故可以通过调节电阻和电容,调节脉冲时间,以此调节二极管发光时间以及芯片计数时间,作为控制信号使用。电路要求时间可调,故在实际搭接中选用滑动变阻器。若再使用一级三极管共射基

7、本放大电路,将高电平转换成低电平,此时,二极管两端电压满足导通要求,导通发光,发光时间由单稳态电路的高电平时间决定,可以调节电位器来进行调节。二极管发光部分基本单元电路的选用就基本完成了。2.4 多谐振荡器部分对于数字部分,需要进行计数功能的实现,这就要使用计数器,显示译码器以及数码管。对于计数器,需要时钟信号对其进行触发,此时,应使用定时器组成的多谐振荡器,产生需要的时钟信号,通过调节,可以调节时钟周期,这里选用滑动变阻器代替来对始终周期进行调节,从而可以调节计数器计数的速度,从而可以调节显示的数字大小。对于输出:.(+),=.,故通过调节电阻和电容值可以设定的值,来产生满足要求的时钟信号驱

8、动计数器计数。2.5 计数器以及译码器部分该电路将根据单稳延时电路和时基电路决定的主脉冲给计数器。计数器由十进制计数器74ls90构成,译码器由74ls47构成。时钟信号产生后,应接入计数器,由于一般采用的芯片为十进制计数器,这时要进行计数进制的转换,由十进制转换成为百进制,要对芯片进行级联。由于百进制计数器,个位与十位均要计满十个数,因此可以直接将第一个芯片的高位端接入下一片芯片的端,作为高位计数芯片的时钟输入信号,这样百进制计数器就完成了。完成计数功能后,要进行显示,这里使用显示译码器以及共阳极数码管组合进行数字的显示,两片芯片分别接芯片的高位以及低位芯片,再接入相应的共阳极数码管,同时接

9、入保护电阻即可完成数字部分的功能实现。数字部分与二极管控制部分要实现对接,以实现声音信号对于计数器装置的控制,这时,可以将单稳态触发器输出的正的方波脉冲信号作为清零端的控制信号,来实现计数与清零的控制,结束一次的声音显示。由于是高电平信号清零,低电平信号计数,因此,要实现声音信号出现时计数,就要使高电平的信号转换成为低电平信号,这里使用与非门芯片实现,将芯片的置九端直接接地,将与非门输出信号接入清零端,这样,在控制信号来临时,清零端输入低电平,芯片进入计数状态,当控制信号消失时,计数器的清零端悬空,相当于接入高电平,计数器清零,这样就完成了预期的数字部分的功能。由此,设计中的基本电路的选用就已经分析完成了。3 实验操作余结果3.1实验操作点路图3.2实验结果3.2.1 话筒输出波形:一个幅值较小的脉冲3.1.2 第一级放大电路输出波形:一个幅值较大的负脉冲3.1.3 第二级放大电路输出波形:一个幅值更大的正脉冲 3.1.4 多谐振荡器部分的输出时钟信号4 结论4.1实验

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