声控开关的设计课程设计

沈阳航空航天大学

课程设计

（说明书）

声控开关的设计

班级 / 学号

学生姓名

指导教师

1

沈阳航空航天大学

课程名称数字逻辑课程设计

院（系）计算机学院专业计算机科学与技术

班级学号姓名

课程设计题目声控开关的设计

课程设计时间: 2010 年07 月15 日至2010 年07 月24 日

课程设计的内容及要求：

一、设计说明

设计一个声控开关，控制对象为发光二极管。

电路原理框图如图1所示。驻极体话筒接收到一定强度的声音信号后，声音信号转换为电压信号，幅度很小，经放大、整形后，触发单稳态延时电路，产生一个宽度可调的脉冲信号，驱动发光二极管显示。同时，这个脉冲信号作为选通信号，使计数器计数，并用数码管显示延时时间。

图1 声控开关原理框图

二、技术指标

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5~10mA)，延时时间在1~10s之间可调。

2．延时时间用LED数码管显示，时间单位为0.1s，显示范围为0~9.9s。

三、设计要求

1．在选择器件时，应考虑成本。

2．根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。

3．主要器件：(1)555定时器；(2)计数器74LS90或74LS160；(3)译码器74LS47或74LS48；(4)LED数码管。

四、实验要求

1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。

2．进行实验数据处理和分析。

五、推荐参考资料

1.谢自美. 电子线路设计·实验·测试. [M]武汉：华中理工大学出版社，2000年

2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年

3.付家才. 电子实验与实践. [M]北京：高等教育出版社，2004年

六、按照要求撰写课程设计报告

指导教师年月日

负责教师年月日

学生签字年月日

成绩评定表

3

声控开关的设计

一、概述

声控开关在实际中的应用相当广泛，是一些声控灯基本组成部分，其原理适用于很多声控器械，它涉及到时序逻辑电路如何设计、分析和工作等方面。通过此电路更深刻的了解时序逻辑部件的工作原理，从而掌握如何根据需要设计满足要求的各种电路图，解决生活中的实际问题，将所学知识应用于实践中。

设计任务技术指标；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5~10mA)，延时时间在1~10s之间可调。

2．延时时间用LED数码管显示，时间单位为0.1s，显示范围为0~9.9s。

二、方案说明

此方案采用74ls160计数器，74ls47译码器，集成运放放点电路，555构成的单稳态触发器和多谐振荡器以及施密特触发器，还有74ls00等问电路。驻极体话筒接收到一定强度的声音信号后，声音信号转换为电压信号，幅度很小，经放大、整形后，触发单稳态延时电路，产生一个宽度可调的脉冲信号，驱动发光二极管显示。同时，这个脉冲信号作为选通信号，使计数器计数，并用数码管显示延

原理框图如图1所示。

图1 声控开关原理框图

从以上方案中可知，方案设有信号发生电路，放大整形电路，单稳延时，实基电路，计数器以及译码显示。各部分功能明确且之间的联系容易理解，所以采用这种方案。

三、电路设计

1. 放大整形电路

因为集成运放起着放大的作用，所以它的输出信号应为输入信号的101倍。用555定时器构成的施密特触发器起整形作用。如图2电路所示。

图2 放大整形电路原理框图

2单稳延时电路

用555定时器构成的单稳态触发器起单稳延时作用，高电平触发，其中tw=1.1RC。时间是0—10s可调，C取100uF，可计算出R为0—900千欧的电位器。如图3电路所示。

图3 单稳延时电路原理框图

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3. 时基电路

用555定时器构成多谐振荡器，控制单位时间，t=（R1+2R2）Cln2，其中t=0.1s，C取10uF，可计算出R=4.8千欧。如图4电路所示。

图4 时基电路原理框图

4. 计数译码电路

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74ls160构成，译码器由74ls47构成。如图5电路所示。

图5 计数译码电路原理框图

四、性能的测试

1.放大整形电路的性能测试。放大倍数为101倍。用信号发生器代替声音信号。仿真电路如图6所示。放大电路性能测试如图7所示。整形电路性能测试如图8所示。

图6 放大整形仿真电路

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图7 放大电路性能测试图

图8 整形电路性能测试图

3.单稳延时电路性能测试。输入信号为1000Hz，幅值为5V的信号源。仿真电路如图9所示。性能测试如图10所示。

图9 单稳延时仿真电路

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图10 单稳延时电路性能测试

4.时基电路性能测试。时基仿真电路如图11所示。时基电路性能测试如图12所示。

图11 时基仿真电路

图12 时基电路性能测试

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5.计数译码器电路性能测试。用频率为1000Hz，幅值为10V的信号发生器的触发脉冲。性能测试如图13所示。

图13 计数译码器电路性能测试

。

五、结论、性价比

该声控开关电路实现了任务书中的性能指标，具有亮灯功能，其亮灯时间可以被存储；已输入信号开始计算，输入和输出以及中间计算过程通过LED数码显示器显示出来，非常直观。由表1可知，该电路误差不大，符合标准。

该电路主要用到了集成运放，555定时器，74ls160计数器，74ls47译码器这几钟器件，各元件功能明确联系紧密，对声控原理的实现简明易了。所用元器件种类较少性价比比较合适。

七、课设体会及合理化建议

通过此次设计，我们进一步加深了对数字电路知识的认识与理解，掌握了数显频率计的设计、组装与调试方法。更加熟练的运用仿真软件，并学习了运用软件测试、调试、改进电路。培养了独立思考、分析、解决问题的能力，并培养了我们的动手能力。

在设计过程，经常会遇到这样的情况，就是心里老想着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了。所以这几天的学习中，脑子里总是想着如何解决这些问题，如何想出更好的连接方法。通过查阅资料以及向老师请教，终于想到了更好的连接方法，第一次看到自己做的东西能够运行，心里有种说不出的喜悦。

本次设计是本人第一次运用数字电路模拟实际的东西。因而在许多方面都还

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