电子技术课程设计声控走廊灯报告

电子技术课程设计报告设计课题：声控走廊灯

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一、 课题简介 ………………………………………………2 二、 方案设计 ………………………………………………2 三、 各单元电路设计 ………………………………………3~5 四、 总电路图 ………………………………………………5~6 五、 焊接调试过程 …………………………………………7~8 六、 设计总结 ………………………………………………8 七、 参考资料 ………………………………………………9 一、

课题简介

声控灯是一种声控电子照明开关装置。它提供一种操作简便,实用可靠,控制灵敏的装置。此外，利用此装置可以达到省电的目的，响应国家节能的号召。

此次课程设计的声控灯由话筒,音频放大电路,选频电路,倍压整流电路,鉴幅限幅电路,延时关闭等电路组成。将实现：（a ）开关式控制：击掌一次灯亮，再击掌一次灯灭；（b ）延时式控制：一次击掌后灯亮，延时3秒后自动熄灭。 二、 方案设计

根据设计任务的要求，首先要将声音信号转换成电信号，这需要传感器电路，由于传感器电路输出的电信号比较微弱，所以我们需要放大电路，经放大后的电信号要实现开关式控制和延时式控制两种控制方式，开关式控制中要求击掌一次灯亮、击掌一次灯灭，如果将击掌信号视为触发脉冲，则上述现象恰好与T ,触发器的翻转功能相一致，所以我们选用T ,触发器实现开关式控制；延时式控制要求击掌一次后灯亮10秒钟自动熄灭，如果我们将上述击掌信号视为触发信号，将此触发信号加到一个单稳态触发器上恰好可以满足上述要求，所以我们在放大电路后用一个双路开关实现上述两种控制方式，开关拨到一端实现开关式控制，开关拨到另一端实规延时式控制，经过T ,触发器或单稳态触发器输出的信号是数字信号，驱动能力略显不足，所以我们考虑增加一级驱动放人电路，然后再输出给电灯控制电路。综上所述，我们根据设计任务要求绘出如图所示的电路框图。

三、 各单元电路设计 1、 传感器电路

本课题将声音信号转换成电信号的传感器选用驻极体话筒，驻极体话筒的电路如图2所示。图中的100 k Ω电阻.是为电容提供一个放电通路。

图 1 电路原理

框图

2、放大电路

选用LM324或LM258均可，放入电路如图3所示，LM324引脚图如图4所示。由于驻极体话筒输出阻抗高，我们选用高输入阻抗的同相比例放人电路，反相比例放人电路的输入阻杭较低。

如图所示，设驻极体话筒装换的电信号uΑ=20mV,经放大后的电压如果选用CMOS电路，则要求放大后的输出电压u B>3u，这个放大后的输入电压也不要过高，以免过于灵敏。这样有下式：

u u=1+

u u

u3

=

u u

u u

>

3

0.02

=150

取u u=200这样u u=200u3。我们取u3=1Ω，u u=200kΩ。

对于LM32=4的电源，我们采用6V的干电池单电源连接方式供电，故R3上再串联一个

小电容接地。放大后的输出信号最好再经过一次整形处理，我们采用图5的二极管1N4148和电容C构成的滤波电路，图中的10kΩ电阻是为滤波电路的电容C 提供，一个放电通路。

3、u，触发器

采用CMOS电路实现，这是因为TTL电路的功耗大，且要求电源5V稳定，而采用CMOS电路3~18V的电源均可且省电，所以选用CD4013实现u，触发器和单图2 驻极体话筒

电路

图 3 同相比例放

大电路

图4 LM324引

脚图

图 5 滤波

电路

图6 CD4013引

脚图

稳态电路。CD4013的引脚图如图6所示。根据设计要求，将击掌信号即为触发信号，利用CD4013中的一个D 触发器实现u ，触发器的电路图如图7所示。

4、单稳态电路

选用CD4013加外围电路实现，如图7单稳态电路所示，这里利用三要素法对电路中的阈值电平u u =1

u uu 。当有击掌信号即触发脉冲到来时，

Q 置1对C 开始充电，当充电电压到达阈值电平u u 时复位信号R 有效，Q 复位，

单稳态过程结束。 u (u )=u (∞)+[u (0+)−u (∞)]u −

u

u

上式中，u (∞)=u uu 、u (0+)=0、以t=5~10s 为例计算，代入上式得：

τ=7.14~14.2

由于τ=RC，取C =220μF、R=51k Ω。

5、驱动显示电路

选用三极管电流放大电路，采用发光二极管模拟灯的显示，如图8所示。下面对基极电阻u u 和集电极电阻u u 的选取进行计算。发光二极管如果选用普亮的发光二极管，流过电流要求为5~10mA ，选用高亮的发光一极管，流过的电流要求为1 mA ，发光二极管的管压

降u u 为~2V 。下面以选用普亮的发光二极管u u =5~10mA 为例进行计算。

u u =u uu −u u −u uuu u =(6−2−0.3)V

5~10mA

=370~740Ω

故图8中的R 7=510Ω。三极管选用NPN 型三极管9013，其电流放大倍数β=60~120，I CS =5~10mA。取β=100，I CS =10mA，故u uu =

u uu u

=100μA。

u u =

u uu −0.7

u u

,而u u

=（3~5）u uu 较好，代入上式得R B =10~17kΩ，故取

图7 u ，触发器和单稳态电路 图8 驱动显示

电路