声控延时电路设计报告
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声控延时电路设计报告
一、课题组组成人员简介及分工
二、设计的基本思路和系统特点
设计基本思路：1、电路接受声音输入，把声音信号转化为电信号。
2、转化后的信号触发开关，电路启动。
3、电路经过延时电路的延时，实现了延时效果。
4、在信号延时的期间内，向发光二级管输进高电平使其发光。
元件：
1、驻体式话筒（拾音器）：
用驻极体材料作成的一种电容式话筒，其结构是由一个张紧的被敷有金属薄
膜的振膜和驻极体作 ，背极组成的平行板电容器。
声波作用时，振膜与驻极体背极间的距离改变，使平行板电容器电容量发生变化，两端电压随之改变，其变化与声振动相对应，完成声电转换过程。
2、 三极管：
晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，晶体三极管有三种工作状态 。
截止状态：基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。
放大状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数β＝ΔIc/ΔIb，这时三极管处放大状态。
饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。
三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。
3、运算放大器：
运算放大器（常简称为“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。
在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。
由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。
4、发光二极管:
发光二极管是能将电信号转化为光信号的电路元件，当二极管正接时，二极管会发光；若二极管反接，则不会发光。
各部分电路：
1、声电信号转化：用信号源和开关模拟驻体式话筒接收声音信号的一瞬
间，把声音信号转化为电信号。
（图）
2、开关电路：利用三极管饱和导通的功能，令其充当一个开关。
（图）
3、延时电路：在电流输进的一瞬间，利用电容充放电，使运放作为一个运
算比较器的作用，维持发光二极管的发光。
（图）
三、电路工作原理和工作过程说明
工作原理：
（1）电压比较器一般有两个输入端，一个输出端，通过对输入端的两个电压进行比较，根据两个输入电压的大小关系经电压比较器运行后输出相对应的电压值。
（2）电容进行充放电的过程中，用电压比较器实行发光二极管的发光延时作用。
工作过程：
（1）外部输进一个声音信号，通过驻体式话筒转化为电信号。
（2）声音达到一定程度的时候，令三极管处于饱和导通状态。
电源向电流提供电流。
（3）电流通过电阻的时候，因为电阻比较大，所以电路可以看做无电流状态。
此时，电容同时充电。
运算比较器输出进行比较，输出高电平使发光二极管发光。
（4）当电流消失后，电容开始放电，在电容放电的同时，发光二极管同时维持发光。
放电完毕，发光二极管熄灭，电路恢复原来状态。
四、各主要单元电路设计和元件参数
三极管
产品型号最大
耗散
功率
/W
最大
工作
电流
/A
特征
频率
/MHZ
集电极
基极击
穿电压
/V
集电极
发射极
击穿电
压/V
发射极
基极击
穿电压
/V
集电极
发射极
饱和压
降/V
基极发
射极饱
和压降
/V
材
料
C90
14
0.4 0.1 150 50 45 5 0.3 1 Ge
发光二级管
产品型号最大
耗散
功率
/W
最大
工作
电流
/mA
正向
电压
/V
反向电
压/V
反向电
流/µA
波长
/nm
发光
颜色
材料
BT102 0.05 20 ≤2.5 ≥5 ≤50 700 红CaP 电压比较器
产品型号工作
电压
Min.
(V)
工作
电压
Max.
(V)
通
道
数
输入
失调
电压
Max.
(mV)
输入
失调
电流
Max.
(nA)
输入偏
置电流
Max.(m
A)
静态
电流
(total)
(mA)
响
应
时
间
(ns)
电源
供电
方式
封装/
温度
(℃)
描述
LM 393 D 2,±1.
36,±
18
2 5 ±50400 1
130
单/
双
SOP8
L/-40
～85
低失调
电压，2
比较器
拾音器
计算过程如下：
发光二极管的最大工作电流为20 mA，电阻约为125 Ω，而其
两端电压为3V，故需串联电阻，取R5=500 Ω。
取拾音器输出电压为5 V，由于三极管发射极基极击穿电压为5 V，所以需要电阻分压，为防止电流过大电容被击穿，取R1=R2=500 Ω。
由于流过二极管的电流较小，为提高R3两端电压，取R3=600 KΩ。
五、测试仪器及测试调试方法
用Electronics Workbench Demo 软件进行测试
（1）通过输入一段方波来模拟声音的传入，初始状态时，发光二极管不发光。
（如图）
（2）快速进行一次开关的闭合打开操作，此时三极管先导通，然后又迅速断开，发光二极管发光持续约五秒，随后熄灭。
（如图）
六、应用价值分析
1.在电路中加入加入电铃后，可以做为报警器，发生危险被困而又无法去按求救铃时，通过高声呼喊即可报警，有利于最大限度的减少损失。
2.可运用于娱乐场所，当掌声或喝彩声响起时，灯亮。
无需人控制，自动为现场增添气氛。
3.安装在楼道或者床头，开启方便，还可以避免“长明灯”现象。
整机电路图
元器件清单及电路整机成本估算明细表名称型号价格数量公司
拾音器14元/个1个
旺声电子有限公司
（/Company/OfferDetail/1-
808023.html）
电压比较器LM393 0.20元/个1个
东莞鹏宇有限公司
（/）
发光二极管LED发光二
极管，SMD
发光二极管
等
0.15元/个1个北京振远科技公司（）
电阻器绕线电阻器0.20元/件7个
盐城同泰电子有限公司
（/supplyself/35150149.html
电容器0.25元/个2个东莞鹏宇有限公司二极管0.15元/个1个东莞鹏宇有限公司总预算15.2元。