铜陵学院数电课设声控开关Word文档格式.docx
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1.4实验要求…………………………………………………………………………4
第2章声控开关的设计…………………………………………………………5
2.1概述…………………………………………………………………………………5
2.2方案说明……………………………………………………………………………5
2.3电路设计……………………………………………………………………………6
2.3.1放大整形电路的设计…………………………………………………………6
2.3.2单稳延时电路的设计…………………………………………………………7
2.3.3时基电路的设计………………………………………………………………8
2.3.4计数译码器电路的设计………………………………………………………8
2.4电路的性能测试……………………………………………………………………9
2.4.1放大整形电路的性能测试…………………………………………………9
2.4.2单稳延时电路的性能测试…………………………………………………11
2.4.3时基电路的性能测试………………………………………………………13
2.4.4计数译码器电路的性能测试………………………………………………14
2.5结论、性价比………………………………………………………………………16
2.6课设体会及合理化建议……………………………………………………………16
附录…………………………………………………………………………………………17
附录A参考文献…………………………………………………………………………17
附录B元器件清单…………………………………………………………………………17
任务书及评分表…………………………………………………………………………18
第1章绪论
声控开关介绍
声控开关,全称是声控延时开关,是一种内无接触点,在特定环境光线下采用声响效果激发拾音器进行声电转换来控制用电器的开启,并经过延时后能自动断开电源的节能电子开关。
生活中,好多地方都使用声控灯照明,声光双控延时照明灯白天自动关闭,夜间有人走动时,其脚步声或谈话声可使电灯自动点亮,声音过后30s电灯又会自动熄灭。
这种延时照明控制开关能有效地消除长明灯、节约电能;
声控开关,即采用模电数电混合集成电路,进行逻辑运算,控制电路中电流。
其中重要部件光控电子开关,它的“开”和“关”是通过可控硅的通断来实现,而可控硅的通断又受自然光的亮度(或人为亮度)控制,故声控灯又名为声光控灯。
该装置适合广泛用于楼梯、走廊、路灯和厕所等场所的照明,起到日熄夜亮的控制作用,以节约用电。
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。
1.1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
1.2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。
1.3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;
(3)译码器74LS47;
(4)与非门74LS00;
(5)LED数码管;
(6)晶体管2N2219;
(7)电阻和电容。
1.4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。
第二章声控开关的设计
2.1概述
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。
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。
2.2方案说明
此方案采用74ls90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等门电路。
原理框图如图1所示。
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。
2.3电路设计
2.3.1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
2.3.2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
2.3.3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
2.3.4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74ls90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
2.4性能的测试
2.4.1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
图7放大电路性能测试图
图8整形电路性能测试图
2.4.2单稳延时电路性能测试
输入信号为50Hz,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单稳延时仿真电路图
图10单稳延时电路性能测试
2.4.3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
2.4.4计数译码器电路性能测试。
用频率为50Hz,幅值为5V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
总电路图仿真结果:
2.5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,74ls90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。
2.6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不熟练,不如说对一些元器件的功能还不完全了解,不能熟练运用,因而不能完全的一次性设计好该电路。
不过通过本次的课程设计我们学到了学多的知识,学会了Multisim的一些基本使用方法,培养了我们独立思考问题解决问题的能力,加深了我们对数电、模电知识的理解,巩固了我们的学习知识,有助于我们今后的学习。
总之,在这次的课程设计过程中,我们都收获了很多,既为以后的毕业设计有很大的帮助,也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。
附录
附录I总电路图
附录A附录元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
1
U1
集成运算放大器
OPAMP_3T_BASIC
2
U2,U3,U4
555定时器
LM555CN
3
U5
二输入端与非门
74lLS00
4
LED
发光二极管
LED2
5
U6,U7
计数器
74LS90D
6
U8,U9
译码器
74LS47D
7
Q1
晶体管
2N2219
附录B参考文献
[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
任务书
课题名称
声控开关的设计
指导教师(职称)
倪琳
执行时间
2014~2015学年第一学期第13周
学生姓名
学号
承担任务
丁萍
1209111152
声控开关原理图和计数译码器电路设计及仿真
陈梦婷
1209111151
声控开关原理图和放大整形电路的设计及仿真
李莉
1209111154
声控开关原理图和单稳延时电路的设计及仿真
王萍
1209111158
声控开关原理图和时基电路的设计及仿真
苏饶
1209111157
魏亚茹
1209111159
声控开
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- 关 键 词:
- 铜陵 学院 数电课设 声控 开关