數(shù)電課程設計--聲控開關的設計與制作

1、<p>　　課程設計說明書（論文）</p><p>　　課程名稱： 電子技術課程設計 </p><p>　　設計題目： 聲控開關的設計與制作 </p><p>　　院 系： </p><p>　　班 級： </p><p>　　設 計 者：

2、 </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　工業(yè)大學課程設計任務書</p><p>　　*注：此任務書由課程設計指導教師填寫。</p><p><b>　　目錄</b>

3、;</p><p><b>　　系統(tǒng)整體結構1</b></p><p><b>　　模擬電子部分1</b></p><p><b>　　聲音傳感器1</b></p><p><b>　　放大電路1</b></p><p>&

4、lt;b>　　整形電路2</b></p><p><b>　　單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2</b></p><p><b>　　發(fā)光二極管模塊3</b></p><p><b>　　數(shù)字電子部分3</b></p><p><b>　　時鐘發(fā)生電路3<

5、;/b></p><p>　　計數(shù)器與選通電路4</p><p>　　譯碼器和數(shù)碼顯示管5</p><p>　　整體結構分析、仿真與實現(xiàn)6</p><p>　　電路調試及各模塊波形6</p><p><b>　　設計心得體會7</b></p><p><

6、;b>　　參考文獻7</b></p><p><b>　　系統(tǒng)整體結構</b></p><p>　　該系統(tǒng)可以分為兩大部分：第一部分為模擬電路，第二部分為數(shù)字電路。模擬電路部分主要功能是將聲音傳感器的產生的脈沖信號進行放大、整形、維持一定時間的暫態(tài)使發(fā)光二極管工作，并用來控制第二部分的數(shù)字電路的工作時間。數(shù)字電路部分的主要功能是用數(shù)碼管顯示發(fā)光二極

7、管的工作時間。根據模擬電路部分和數(shù)字電路部分的功能可設計出系統(tǒng)的整體結構框圖如圖1所示：</p><p>　　圖 1 系統(tǒng)的整體結構框圖</p><p><b>　　模擬電子部分</b></p><p><b>　　聲音傳感器</b></p><p>　　聲音傳感器為一個駐極體話筒。有兩個接口，一個

8、接口與外殼相接，這個接口在電路中應該接地，另一個接一個上拉電阻與5V高電平相接，并作為信號輸出端；當有聲音信號時聲音傳感器能產生一個脈沖信號。</p><p><b>　　放大電路</b></p><p>　　由于聲音傳感器所產生的電信號的電壓太小不宜直接進行整形，因此要對該電信號進行適當?shù)姆糯螅覀冞x用了三極管共射級放大電路，因為共射級放大電路會使輸入電信號的相位滯

9、后180度，因此使用兩級放大，放大電路如圖 2所示。</p><p><b>　　圖 2 放大電路</b></p><p><b>　　整形電路</b></p><p>　　施密特觸發(fā)器的有一個很重要的應用是脈沖整形，經過施密特觸發(fā)器的整形之后，脈沖信號可以變成比較理想的舉行脈沖信號。施密特觸發(fā)器電路如圖 3所示。<

10、/p><p>　　圖 3 施密特觸發(fā)器</p><p><b>　　單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</b></p><p>　　因為經過整形電路之后的脈沖寬度太窄，使發(fā)光二極管工作的時間和計數(shù)時間都非常短，為了能夠使發(fā)光二極管工作的時間和計數(shù)時間變長達到10s左右，必須使用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，這里我們選用555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其電路圖以及輸出波形分別如圖 4所示

11、。因為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫態(tài)時間為</p><p>　　tw=1.1R2C2</p><p>　　故取C2 =100uf，使用R2=100k的電位器，使時間可調。</p><p>　　圖 4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p><b>　　發(fā)光二極管模塊</b></p><p>　　發(fā)光二極管的功能是，當單

12、穩(wěn)觸發(fā)器輸出穩(wěn)態(tài)電壓時，發(fā)光二極管不發(fā)光，當單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出暫態(tài)電壓時，發(fā)光二極管發(fā)光作為最終輸出。</p><p><b>　　數(shù)字電子部分</b></p><p><b>　　時鐘發(fā)生電路</b></p><p>　　計數(shù)器工作時必須有穩(wěn)定的時鐘發(fā)生電路為計數(shù)器提供時鐘信號，在本課程設計中我們使用了555定時器構成的多

13、諧振蕩器來產生時鐘信號，其電路圖如圖 5所示，輸出時鐘信號如圖 6所示。時鐘電路的輸出時鐘信號周期等于多諧振蕩器的振蕩周期，多諧振蕩器的振蕩周期：T=T1+T2</p><p>　　其中 T1=0.7(RA+RB)C</p><p><b>　　T2=0.7RBC</b></p><p>　　所以 T=0.7(RA+2RB)C&

14、lt;/p><p>　　令時鐘的周期為1，也即是使計數(shù)器每隔1秒鐘記一次數(shù)，</p><p>　　所以 T=0.7(RA+2RB)C=1</p><p>　　取 C=100uf、 RA =200歐，則 RB =7.043k，RB 為可調電位器。</p><p>　　圖 5 555定時器構成的多諧振蕩器</p><p&g

15、t;　　圖 6 輸出時鐘信號</p><p><b>　　計數(shù)器與選通電路</b></p><p>　　我們學過的計數(shù)器芯片有很多種，老師給我們提供了兩片74LS90芯片，74LS90芯片為上升沿異步計數(shù)的十進制計數(shù)器，該計數(shù)器按照8421BCD碼進行計數(shù)，因為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫態(tài)時間tw=1.1R2C2=8秒，時鐘周期T=0.7(RA+2RB)C=1秒，計數(shù)器必須能記

16、8個數(shù)，此電路使用74LS90的級聯(lián)（電路如圖 7所示），用以計十以上的數(shù)。</p><p>　　選通器使用的74LS00芯片的與非門，當單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1輸出穩(wěn)態(tài)電壓（低電平）時，單穩(wěn)態(tài)輸出與時鐘通過與非門接到74LS90的CP端，控制計數(shù)開始，單穩(wěn)態(tài)輸出1觸發(fā)另外的一個單穩(wěn)態(tài)時鐘2，二者通過或非門控制74LS90的R01、R02清零端；當單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1輸出暫態(tài)電壓（高電平）時，與非門輸出低電平，計數(shù)器開始計數(shù)。當

17、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1輸出由暫態(tài)電壓變?yōu)榉€(wěn)態(tài)電壓時，74LS90計數(shù)停止，單穩(wěn)態(tài)時鐘2受到觸發(fā)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1輸出與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2輸出通過或非門，延時一段時間后對74LS90清零。</p><p>　　圖 7 74LS90計數(shù)器的級聯(lián)</p><p><b>　　圖 8 延時電路</b></p><p><b>　　譯碼器和數(shù)碼顯示管<

18、/b></p><p>　　本實驗中使用74LS47譯碼器驅動共陽極LED數(shù)碼管，74LS90計數(shù)器輸出的是8421BCD碼，74LS47譯碼器是對8421BCD碼進行譯碼，使共陽極LED數(shù)碼管顯示從零到一的數(shù)，其電路圖如圖 9所示</p><p>　　圖 9 74LS47譯碼器驅動共陽極LED數(shù)碼管</p><p>　　整體結構分析、仿真與實現(xiàn)</p&

19、gt;<p>　　根據系統(tǒng)整體結構框圖將模擬電路部分和數(shù)字電路部分結合起來，繪制整體電路圖并在Multisim上進行仿真，將聲音傳感器用脈沖信號代替，仿真圖如圖 10所示。仿真結果顯示當沒有脈沖輸入時，兩個數(shù)碼管都顯示零，當輸入脈沖信號時，發(fā)光二極管變亮而且數(shù)碼顯示管從零開始計數(shù)，當數(shù)碼顯示管顯示到16之后，發(fā)光二極管熄滅，計數(shù)停止，并保持一段時間后再清零，數(shù)碼顯示管又都變成0。仿真結果符合設計要求。</p>

20、<p>　　圖 10 實驗仿真電路</p><p>　　電路調試及實際電路圖(調試視頻見附錄)</p><p>　　電路調試中解決了如電路圖上電阻未標而自己選擇阻值過小導致功能無法實現(xiàn)、電路圖上為共陰極七位數(shù)碼管而在本實驗中使用的是共陽極數(shù)碼管、數(shù)碼管忘記接限流電阻等種種問題后，電路成功實現(xiàn)，實際電路圖如下：</p><p>　　圖 11 實際電路圖&l

21、t;/p><p><b>　　設計心得體會</b></p><p>　　在這次設計中根據老師給出的電路圖，將電路輸入Multisim進行分析仿真，并修改各元器件的參數(shù)查看效果。在所有功能模塊的電路都設計好之后，再將所模塊連接在一起，驗證其功能，并在面包板上搭連起來，到實驗室進行調試，測量各模塊的輸出波形，驗證電路的功能。</p><p>　　雖然實

22、驗中遇到了諸如電路圖上電阻未標而自己選擇阻值過小導致功能無法實現(xiàn)、電路圖上為共陰極七位數(shù)碼管而在本實驗中使用的是共陽極數(shù)碼管、數(shù)碼管忘記接限流電阻等種種問題，但整個實驗的過程也是解決問題的過程，很高興我們能作為全班第一個將電路成功搭出的小組。</p><p>　　而這次實驗在鞏固《模擬電子技術基礎》和《數(shù)字電子技術基礎》兩門課程學習的知識的同時，也讓我們親身體驗了一個綜合性的電路搭建過程，發(fā)現(xiàn)了實際搭建系統(tǒng)相對于