电子技术课程设计报告
设计课题：声控走廊灯
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目录
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 kΩ电阻.是为电容提供一个放电通路。
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，
图1 电路原理框图
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
则要求放大后的输出电压u B>3V，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：
Αu=1+R f
R3
=
u B
u A
>
3
0.02
=150
取Αu=200这样R f=200R3。
我们取R3=1Ω，R f=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、T，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T，触发器和单稳态电路。
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T，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 T=1
2V CC。
当有击掌信号即触发脉冲到来时，
图7 T，触发器和单稳态电路
图8 驱动显示电路
Q置1对C开始充电，当充电电压到达阈值电平U T时复位信号R有效，Q复位，单稳态过程结束。
f(t)=f(∞)+[f(0+)−f(∞)]e−t τ
上式中，f(∞)=V CC、f(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=51kΩ。
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R B和集电极电阻R C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 D为1.8~2V。
下面以选用普亮的发光二极管I D=5~10mA为例进行计算。
R C=V CC−U D−U CES
I D
=
(6−2−0.3)V
5~10mA
=370~740Ω
故图8中的R7=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I BS=I CS
β
=100μA。
R B=V CC−0.7
R B
,而I B=（3~5）I BS较好，代入上式得R B=10~17kΩ，故取R B= 10kΩ，即图8中的R6=10kΩ。
四、总电路图。