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
R B=10kΩ，即图8中的R6=10kΩ。
四、总电路图
元器件清单
1、焊接前清点各元器件清单，检查是否有缺损现象。
2、通过书刊、网络查找元器件的管脚等信息，为实际焊接做好必要的准备。
3、按照电路图进行实物焊接。
4、调试过程：
接通5V电源，将拨动开关拨向左端（里端），理论上将实现开关式控制，即击掌一次灯亮，再击掌一次灯灭。
将拨动开关拨向右端（外端），理论上将实现延时式控制，一次击掌后灯亮，3秒后自动熄灭。
在实际检验过程中，发现，没有预期效果的出现，通过万用表检测发现发光二极管两端电压小于5V，所以初步猜测：电路某处开路。
进一步调试，二极管出有虚焊现象。
至此，调试完成，到达预期效果。
六、设计总结
经过这为期两周的电子技术课程设计，在设计“声控开关”的过程中，我终于知道了在做这样的一个课程设计的时候，应该从什么地方着手，应该怎样构造自己的思路，怎样利用已学知识来实现自己的设计方案，并通过不断地查找资料来实现它的功能。
在此过程中，不但让我体会到设计的繁琐与艰辛，同时也让我更好地巩固了以前所学的知识。
以前我一直这样认为，我们只要学好课本的专业知识就行，但我们并不一定要知道如何利用利用课本知识来完成某些设计，并实现它的功能。
而通过这次的课程设计让我大大改变了自己以前错误的想法。
学以致用，这句话是说：为了实际应用而学习。
脱离了实际，学习再多的东西，也无用武之地，今后学习过程中要特别注意这点。
通过这次电子设计，使我对电子工艺的理论有了更深的了解。
了解到了焊普通元件与电路元件的技巧等。
这些知识不仅在课堂上有效，在日常生活中更是有着现实意义，也对自己的动手能力是个很大的锻炼。
在实习中，我锻炼了自己动手能力，提高了自己解决问题的能力。
通过本次实习培养了我理论联系实际的能力，提高了我分析问题和解决问题的能力，增强了独立工作的能力，比如：熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围。
总之，这次课程设计，使我的各个方面都有一定的认识与提高。
七、参考资料
1、《模拟电子技术基础实验与课程设计》李万臣等编着
2、《实验单元电路及其应用》黄继昌等编着
3、《新型实用电路制作200例》杨邦文编着
4、《数字电子技术基础》（第五版）阎石主编
5、《模拟电子技术基础》（第四版）童诗白等编着。