數(shù)電課程設(shè)計(jì)--聲控開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與制作

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）</p><p>　　課程名稱(chēng)： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 聲控開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與制作 </p><p>　　院 系： </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　設(shè) 計(jì) 者：

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　　*注：此任務(wù)書(shū)由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師填寫(xiě)。</p><p><b>　　目錄</b>

3、;</p><p><b>　　系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)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(shí)鐘發(fā)生電路3<

5、;/b></p><p>　　計(jì)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(jié)構(gòu)分析、仿真與實(shí)現(xiàn)6</p><p>　　電路調(diào)試及各模塊波形6</p><p><b>　　設(shè)計(jì)心得體會(huì)7</b></p><p><

6、;b>　　參考文獻(xiàn)7</b></p><p><b>　　系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)</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(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大、整形、維持一定時(shí)間的暫態(tài)使發(fā)光二極管工作，并用來(lái)控制第二部分的數(shù)字電路的工作時(shí)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(shí)間。根據(jù)模擬電路部分和數(shù)字電路部分的功能可設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：</p><p>　　圖 1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)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(gè)駐極體話筒。有兩個(gè)接口，一個(gè)

8、接口與外殼相接，這個(gè)接口在電路中應(yīng)該接地，另一個(gè)接一個(gè)上拉電阻與5V高電平相接，并作為信號(hào)輸出端；當(dāng)有聲音信號(hào)時(shí)聲音傳感器能產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)。</p><p><b>　　放大電路</b></p><p>　　由于聲音傳感器所產(chǎn)生的電信號(hào)的電壓太小不宜直接進(jìn)行整形，因此要對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?，我們選用了三極管共射級(jí)放大電路，因?yàn)楣采浼?jí)放大電路會(huì)使輸入電信號(hào)的相位滯

9、后180度，因此使用兩級(jí)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(gè)很重要的應(yīng)用是脈沖整形，經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器的整形之后，脈沖信號(hào)可以變成比較理想的舉行脈沖信號(hào)。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?yàn)榻?jīng)過(guò)整形電路之后的脈沖寬度太窄，使發(fā)光二極管工作的時(shí)間和計(jì)數(shù)時(shí)間都非常短，為了能夠使發(fā)光二極管工作的時(shí)間和計(jì)數(shù)時(shí)間變長(zhǎng)達(dá)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(shí)器構(gòu)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?yàn)閱畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫態(tài)時(shí)間為</p><p>　　tw=1.1R2C2</p><p>　　故取C2 =100uf，使用R2=100k的電位器，使時(shí)間可調(diào)。</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(dāng)單

12、穩(wěn)觸發(fā)器輸出穩(wěn)態(tài)電壓時(shí)，發(fā)光二極管不發(fā)光，當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出暫態(tài)電壓時(shí)，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(shí)鐘發(fā)生電路</b></p><p>　　計(jì)數(shù)器工作時(shí)必須有穩(wěn)定的時(shí)鐘發(fā)生電路為計(jì)數(shù)器提供時(shí)鐘信號(hào)，在本課程設(shè)計(jì)中我們使用了555定時(shí)器構(gòu)成的多

13、諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，其電路圖如圖 5所示，輸出時(shí)鐘信號(hào)如圖 6所示。時(shí)鐘電路的輸出時(shí)鐘信號(hào)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(shí)鐘的周期為1，也即是使計(jì)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(diào)電位器。</p><p>　　圖 5 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器</p><p&g

15、t;　　圖 6 輸出時(shí)鐘信號(hào)</p><p><b>　　計(jì)數(shù)器與選通電路</b></p><p>　　我們學(xué)過(guò)的計(jì)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(jì)數(shù)的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器按照8421BCD碼進(jìn)行計(jì)數(shù)，因?yàn)閱畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫態(tài)時(shí)間tw=1.1R2C2=8秒，時(shí)鐘周期T=0.7(RA+2RB)C=1秒，計(jì)數(shù)器必須能記

16、8個(gè)數(shù)，此電路使用74LS90的級(jí)聯(lián)（電路如圖 7所示），用以計(jì)十以上的數(shù)。</p><p>　　選通器使用的74LS00芯片的與非門(mén)，當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1輸出穩(wěn)態(tài)電壓（低電平）時(shí)，單穩(wěn)態(tài)輸出與時(shí)鐘通過(guò)與非門(mén)接到74LS90的CP端，控制計(jì)數(shù)開(kāi)始，單穩(wěn)態(tài)輸出1觸發(fā)另外的一個(gè)單穩(wěn)態(tài)時(shí)鐘2，二者通過(guò)或非門(mén)控制74LS90的R01、R02清零端；當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1輸出暫態(tài)電壓（高電平）時(shí)，與非門(mén)輸出低電平，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。當(dāng)

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(shí)，74LS90計(jì)數(shù)停止，單穩(wěn)態(tài)時(shí)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(guò)或非門(mén)，延時(shí)一段時(shí)間后對(duì)74LS90清零。</p><p>　　圖 7 74LS90計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)</p><p><b>　　圖 8 延時(shí)電路</b></p><p><b>　　譯碼器和數(shù)碼顯示管<

18、/b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)中使用74LS47譯碼器驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極LED數(shù)碼管，74LS90計(jì)數(shù)器輸出的是8421BCD碼，74LS47譯碼器是對(duì)8421BCD碼進(jìn)行譯碼，使共陽(yáng)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(qū)動(dòng)共陽(yáng)極LED數(shù)碼管</p><p>　　整體結(jié)構(gòu)分析、仿真與實(shí)現(xiàn)</p&

19、gt;<p>　　根據(jù)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖將模擬電路部分和數(shù)字電路部分結(jié)合起來(lái)，繪制整體電路圖并在Multisim上進(jìn)行仿真，將聲音傳感器用脈沖信號(hào)代替，仿真圖如圖 10所示。仿真結(jié)果顯示當(dāng)沒(méi)有脈沖輸入時(shí)，兩個(gè)數(shù)碼管都顯示零，當(dāng)輸入脈沖信號(hào)時(shí)，發(fā)光二極管變亮而且數(shù)碼顯示管從零開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)數(shù)碼顯示管顯示到16之后，發(fā)光二極管熄滅，計(jì)數(shù)停止，并保持一段時(shí)間后再清零，數(shù)碼顯示管又都變成0。仿真結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。</p>

20、<p>　　圖 10 實(shí)驗(yàn)仿真電路</p><p>　　電路調(diào)試及實(shí)際電路圖(調(diào)試視頻見(jiàn)附錄)</p><p>　　電路調(diào)試中解決了如電路圖上電阻未標(biāo)而自己選擇阻值過(guò)小導(dǎo)致功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)、電路圖上為共陰極七位數(shù)碼管而在本實(shí)驗(yàn)中使用的是共陽(yáng)極數(shù)碼管、數(shù)碼管忘記接限流電阻等種種問(wèn)題后，電路成功實(shí)現(xiàn)，實(shí)際電路圖如下：</p><p>　　圖 11 實(shí)際電路圖&l

21、t;/p><p><b>　　設(shè)計(jì)心得體會(huì)</b></p><p>　　在這次設(shè)計(jì)中根據(jù)老師給出的電路圖，將電路輸入Multisim進(jìn)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(shè)計(jì)好之后，再將所模塊連接在一起，驗(yàn)證其功能，并在面包板上搭連起來(lái)，到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試，測(cè)量各模塊的輸出波形，驗(yàn)證電路的功能。</p><p>　　雖然實(shí)

22、驗(yàn)中遇到了諸如電路圖上電阻未標(biāo)而自己選擇阻值過(guò)小導(dǎo)致功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)、電路圖上為共陰極七位數(shù)碼管而在本實(shí)驗(yàn)中使用的是共陽(yáng)極數(shù)碼管、數(shù)碼管忘記接限流電阻等種種問(wèn)題，但整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程也是解決問(wèn)題的過(guò)程，很高興我們能作為全班第一個(gè)將電路成功搭出的小組。</p><p>　　而這次實(shí)驗(yàn)在鞏固《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》和《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》兩門(mén)課程學(xué)習(xí)的知識(shí)的同時(shí)，也讓我們親身體驗(yàn)了一個(gè)綜合性的電路搭建過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了實(shí)際搭建系統(tǒng)相對(duì)于