電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)---聲控開關(guān)

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1、Harbin Institute of Technology 課程設(shè)計(jì)說明書（論文） 課程名稱：六系電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 聲控開關(guān) 院 系： 英才學(xué)院 班 級(jí)： 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師：呂超 設(shè)計(jì)時(shí)間：2013年2月26日—3月2日 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 姓 名： 院 （系）：英才學(xué)院 專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班 號(hào)： 任務(wù)起至日期： 2013 年

2、2月 26 日至 2013 年 3月 2日 課程設(shè)計(jì)題目：聲控開關(guān)設(shè)計(jì) 已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求： 已知技術(shù)參數(shù)： 駐極式話筒、NPN三極管、D5011A/B、E555P、SN74LS90、74LS00、74LS47、 設(shè)計(jì)要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)聲控開關(guān)，敲擊駐極式話筒，數(shù)碼管在二極管燈亮的時(shí)間計(jì)數(shù)。 二極管燈滅后數(shù)碼管示數(shù)再顯示一會(huì)并自動(dòng)清零。 1：聯(lián)線簡單，安排合理； 2：能調(diào)整二極管亮度和數(shù)碼管顯示頻率；

3、 工作量： 1. 利用仿真軟件進(jìn)行仿真； 2. 按照設(shè)計(jì)的電路圖，實(shí)體連接各部分； 3. 根據(jù)設(shè)計(jì)構(gòu)思擴(kuò)展部分，尋求解決方案； 4. 調(diào)試電路并能正常工作 工作計(jì)劃安排： 1、分析電路圖，分析電路原理（第一天） 2、利用軟件進(jìn)行仿真（第二天） 3、電路的實(shí)現(xiàn)與調(diào)試（第三、四天） 4、擴(kuò)展部分的設(shè)計(jì)（第五天） 5、擴(kuò)展部分的實(shí)現(xiàn)，總體電路的調(diào)試（第六天） 6、演示及驗(yàn)收 同組設(shè)計(jì)者及分工： 付永建(本人)：駐極式話筒，

4、信號(hào)放大，波形整形，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)及發(fā)光部分的分析與實(shí)現(xiàn)，擴(kuò) 展部分的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。 鄭偉龍(同組人)：時(shí)鐘部分，選通電路，計(jì)數(shù)器，譯碼器及顯示器的原理分析與實(shí)現(xiàn)，總電路的調(diào)試。 指導(dǎo)教師簽字___________________ 年 月 日

5、 教研室主任意見： 教研室主任簽字___________________ 年 月 日 *注：此任務(wù)書由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師填寫 一、 簡介 聲控開關(guān)，全稱是聲控延時(shí)開關(guān)，是一種內(nèi)無接觸點(diǎn)，在特定環(huán)境光線下采用聲響效果激發(fā)拾音器進(jìn)行聲電轉(zhuǎn)換來控制用電器的開啟，并經(jīng)過延時(shí)后能自動(dòng)斷開電源的節(jié)能電子開關(guān)。 聲控開關(guān)，即采用模電數(shù)電混合集成電路，進(jìn)行邏輯運(yùn)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(shí)現(xiàn)，而可控硅的通斷又受自然光的

6、亮度（或人為亮度）控制，故聲控?zé)粲置麨槁暪饪責(zé)?。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。 聲控器件，就是利用聲音來控制電路的一種元件，當(dāng)聲音信號(hào)來臨時(shí)，電路動(dòng)作，一般聲控器件是對(duì)震動(dòng)敏感的物質(zhì)，有聲音時(shí)就接通（電阻變小），沒有聲音時(shí)就斷開（電阻變的很大）。再通過電路和芯片做個(gè)延時(shí)，就可以使有聲音時(shí)電路接通一段時(shí)間。 計(jì)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(jì)時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)，即實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)操作，它也可用與分頻、定時(shí)、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列等。例如，計(jì)算機(jī)中的時(shí)序發(fā)生器、分頻器、指令計(jì)數(shù)器等都要使用計(jì)數(shù)器。 二、 整體要求

7、實(shí)驗(yàn)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)聲控開關(guān)，敲擊駐極式話筒，通過延時(shí)電路使發(fā)光二級(jí)管點(diǎn)亮并保持一會(huì)兒，同時(shí)數(shù)碼管在燈亮的時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)。 拓展要求：計(jì)數(shù)結(jié)束后數(shù)碼管顯示所記數(shù)字保持一會(huì)。 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：功能完善，垂直水平走線，減少跨接；各處波形測試符合要求；發(fā)光時(shí)間可調(diào)；計(jì)數(shù)頻率可調(diào)。 三、 主要元器件技術(shù)參數(shù) 555定時(shí)器： 三種典型功能：斯密特觸發(fā)器，在上升過程中，時(shí)為高電平，時(shí)為低電平；在下降過程中，時(shí)為低電平，時(shí)為高電平。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)時(shí)間。 多諧振蕩器， 四、 邏輯電路圖 兩級(jí)放大電路 電路 門電路 時(shí)基電路 計(jì) 數(shù) 器 譯碼顯示 話筒 整形 電路 單穩(wěn)延時(shí)

8、Vcc 電路圖繪制及仿真軟件Proteus 五、 電路圖 基本部分 拓展部分 仿真結(jié)果 六、 數(shù)碼管顯示 七、各部分分析及計(jì)算(含擴(kuò)展功能)： 說明：由于我們組獲得的兩片47存在型號(hào)上的差異，需調(diào)節(jié)Vcc為4.5V才能工作，下面所有的分析中Vcc均為4.5V。 1、 前級(jí)放大電路： 駐極式話筒接入聲音經(jīng)過兩級(jí)放大電路后產(chǎn)生一個(gè)短時(shí)尖脈沖。測試波形如下： 2、 施密特觸發(fā)器： 斯密特觸發(fā)器，在上升過程中，時(shí)為高電平，時(shí)為低電平；在下降過程中，時(shí)為低電平，時(shí)為高電平。前級(jí)輸入高電平為3.7V，低電平為-0.5V，可以滿足要求。 3、 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器： 當(dāng)觸發(fā)脈沖為負(fù)脈

9、沖時(shí)，且低電平低于，高電平高于時(shí)，電平寬度小于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間時(shí)，產(chǎn)生暫穩(wěn)態(tài)。其中輸入電平寬度約小于1ms，(滑動(dòng)變阻器阻值) 波形圖： 四、擴(kuò)展部分 施密特觸發(fā)器起到反向的作用，接到74LS90計(jì)數(shù)器的R0(1)和R0(2)上起到計(jì)數(shù)開始清零的作用。沒有使用74LS00的與非門作為反相器的原因是：00工作時(shí)，反向電壓上升過慢，無法起到短時(shí)清零的作用，而且在脈沖時(shí)間內(nèi)有可能根本無法達(dá)到清零所需電平，不能實(shí)現(xiàn)其作用。 4、 多諧振蕩器： 其中 則 其中滑動(dòng)變阻器的最大阻值： 波形顯示： 5、 計(jì)數(shù)器等器件： 異步計(jì)數(shù)器74LS90，外接譯碼器47，最后接到數(shù)碼管，予以顯示。

10、 六、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 敲擊駐極式話筒，發(fā)光二極管亮，亮燈期間，兩片數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)，燈滅后，計(jì)數(shù)不變。調(diào)節(jié)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器外接的滑動(dòng)變阻器，可以調(diào)節(jié)發(fā)光時(shí)間；調(diào)節(jié)多謝振蕩器的滑動(dòng)變阻器，可以調(diào)節(jié)計(jì)數(shù)的快慢。 實(shí)物圖展示： 七、 缺點(diǎn)和不足： 1：剛開始做的時(shí)候沒做好界面的布局工作，導(dǎo)致各種線太亂，不得已重新做； 2“改進(jìn)部分中，當(dāng)二極管燈滅之后，數(shù)碼管會(huì)保持一會(huì)。但是無法清零；需要下一個(gè)脈沖到來的時(shí)候才能清零，產(chǎn)生一定的誤差； 九、 心得體會(huì)： 1：在整個(gè)項(xiàng)目開始之前，應(yīng)該做好布局工作，盡量減少跨線，使界面美觀； 2：應(yīng)當(dāng)檢查器件是否可用，我們就是因?yàn)樵捦矇牧藳]有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，走了許多彎路； 3：要熟知各部分電路的工作原理，輸入是什么輸出是什么，這樣才能連貫工作； 4：當(dāng)各自把自己的電路整合在一起的時(shí)候，要互相檢查問題； 5：分工合作，收獲許多 十、 十、致謝 感謝同組的鄭偉龍同學(xué)，感謝呂超老師給予幫助！