哈尔滨工业大学数字电子技术课程设计报告：声控灯的设计与制作.doc

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文） 课程名称： 数字电子技术基础 设计题目： 声控灯的设计与制作 院 系： 航天学院控制科学与工程系 班 级： 0904102班 设 计 者： 123456 学 号： 1111111111 指导教师： 刘　英 设计时间： 2011年12月 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名：111111 院 （系）：航天学院控制科学与工程系 专 业：自动化 班 号：0904102 任务起至日期： 2011 年 11 月 25 日至 2011 年 12 月 10 日 课程设计题目：具有可调延时、计数功能的声控灯的设计与制作 已知技术参数和设计要求： 话筒接收到一定强度的声音信号后，LED发光二极管发光，同时计数器开始计数，并且数字显示在数码管上。 发光持续一定时间（延时）后，发光二极管熄灭，计数器停止计数并清零。 发光持续时间可调，计数器计数频率可调。 当二极管熄灭时，计数器停止计数并清零，数码管显示清零。 工作量： 电路设计与仿真 实际电路连接与调试 利用示波器观察信号与电路验收 完成课程设计报告 工作计划安排： 电路设计与仿真 连接电路并测试 检测关键点处的信号 完成设计报告 同组设计者及分工： 同组设计者：111111 分工：共同完成 指导教师签字___________________ 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字___________________ 年 月 日 *注：此任务书由课程设计指导教师填写。声控灯的设计与制作 设计任务及原理 设计任务 设计一个声控灯，要求如下： 1. 话筒接收到一定强度的声音信号后，LED发光二极管发光，同时计数器开始计数，并且数字显示在数码管上。 2. 发光持续一定时间（延时）后，发光二极管熄灭，计数器停止计数并清零。 3. 发光持续时间可调，计数器计数频率可调。 4. 当二极管熄灭时，计数器停止计数并清零，数码管显示清零。 设计原理 声控灯是将声音信号转换为电信号、电信号再转换为光信号的装置。 输入部分可由一个驻极体话筒实现。话筒的高分子极化膜生产时就注入了一定的永久电荷。在声波的作用下，极化膜随着声音震动，电容是随声波变化。于是电容两极间的电压就会成反比的变化。将电容两端的电压取出来，就可以得到和声音对应的电压了。但是这个电压信号非常小，不能驱动LED灯。对这个电压信号进行放大、整形，才能得到足够大的电压。 声控灯的延时可以由一个单稳态触发电路实现。单稳态电路的暂态时间就是发光二极管的发光持续时间。用前面经放大的电压作为触发脉冲输送给单稳态触发电路，会得到一个持续特定时间的电压输出。这个输出来驱动发光二极管，就达到了声控、发光的目的。 计数器部分首先需要一个时钟源。时钟源脉冲可由多谐振荡器获得。将单稳态电路的输出与时基脉冲结合，控制计数器的计数与清零，就可以使计数部分与发光部分同步工作。 计数结果再经译码输送给共阳极数码管，显示出来。 设计过程 声控灯电路原理： 当驻极体话筒接受到一定强度的声音信号时，声音信号转换为电压信号，经三极管放大、施密特触发器整形后，触发单稳态延时电路，产生一个宽度可调的脉冲信号，驱动发光二极管发光。同时，该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。电路的流程图如图 1所示： 图 1 电路设计 放大电路设计： 放大电路由两个三极管实现，将驻极体话筒采集的声音信号转换成的电信号进行放大。 整形电路设计 整形电路由555定时器构成的施密特触发器实现，放大后的尖峰脉冲经整形电路后，得到的波形接近方波，当尖峰脉冲信号大于时，输出为低电平；当尖峰脉冲信号小于时，输出为高电平；当尖峰脉冲信号大于小于时，输出为保持原电平。 单稳态延时电路设计 单稳态延时电路由555定时器构成的单稳态触发器实现，高电平触发，其中，通过调节滑动变阻器，时间可调。 时基电路设计 时基电路由555定时器构成的多谐振荡器实现，，占空比为。 时基电路产生方波，为计数器提供时钟脉冲。通过调节滑动变阻器，可以改变输出方波的占空比，进而计数器的计数快慢。 计数译码显示电路设计 计数译码器显示电路将根据单稳态延时电路、门电路及时基电