声音传输系统 目 录1 选题背景 31．1 指导思想 31．2 方案论证 31．3 基本设计任务 41．4 发挥设计任务 41．5电路特点 42 电路设计 42.1 总体方框图 42.2 工作原理 43 各主要电路及部件工作原理 53.1 NE555多谐振荡电路 53.2 NE555简要说明 63.3 74LS161计数电路 73.4 74LS161简要说明 73.5 LM386放大电路 83.6LM386简要说明 83.7 LM567选频电路 103.8 LM567简要说明 104 原理总图 125 元器件清单列表 126 调试过程及测试数据 136.1 通电前检查 136.2 通电检查 136.2.1拨动开关的检查 136.2.2 NE555多谐振荡电路检测 136.2.3 74HC161计数电路检测 136.2.4喇叭发声部分检测 136.2.5 LM386放大部分检测 146.2.6 LM567选频电路检测 146.3 结果分析 147 小结 148 设计体会及今后的改进意见 158.1 体会 158.2 本方案特点及存在的问题 158.3 改进意见 15参考文献 161 选题背景随着当今信息技术的发展和生活水平的提高，如何准确的传输和接受信息，以保证生产生活的安全和实现实时监控显得越来越重要。
基于现实需要，声音传输系统可以为特定的消费群体带来便利如部分检测部门，如果发现设备或仪器发生故障，可以通过声音传输部分发出特定信号，从而引起接收部分的相应变化以实现智能控制，为生产和生活的安全与便捷保驾护航1．1 指导思想通过门控信号产生周期性音频脉冲信号，驱动喇叭发声；通过接收设备将信号进行接收，再通过放大和选频电路筛选出周期性音频脉冲信号，然后经过显示电路即可完成1．2 方案论证方案一：（1）声音产生系统采用两片NE555接成两个多谐振荡电路，将两个多谐振荡的输出通过与门电路后接到喇叭上以实现声音产生系统2）声音接收系统先采用麦克风将音频信号进行接收，接收到的信号经过LM386进行放大处理后输入到LM567进行选频处理以选出有用信号，再将LM567的输出通过保护电阻接到LED上来显示声音信号已经接收到方案二：（1）声音产生系统采用一片NE555接成多谐振荡电路，再通过74LS161的计数功能产生间歇性的脉冲进位信号，将两个信号的输出通过与门电路后接到喇叭上以实现声音产生系统2）声音接收系统同方案一声音接收系统部分方案三：（1）声音产生系统先采用一片NE555接成多谐振荡电路，其输出作为另一个NE555的输入，再将另一个NE555也接成多谐电路，通过第一片555的矩形波供电，可以从第二个555的输出端得到间歇性脉冲。
2）声音接收系统同方案一声音接收系统部分综合考虑，方案二更优理由是方案一虽然比方案二电路简单，但存在的问题就是两片555的输出接与门电路后产生的间歇性波形不够稳定，易产生失真；而方案三种第一个555的输出电压可能会达不到第二个555的工作电压（5V）而产生较大失真1．3 基本设计任务先设计声音产生系统，采用以上方案二，再设计声音接收系统，最后将两个电路作为整体进行调试，完成设计要求1．4 发挥设计任务可以对接收部分电路做一个改进，如在LED后面加一个计数功能，如果LED灯连续闪烁10次，可产生一个进位脉冲来控制发生部分的喇叭，时期停止发声，实际应用在于如果在检测现场如果有工作人员在喇叭响后知道故障存在，就没有必要再让喇叭一直发声了1．5电路特点此电路只能接收固定频率的声音信号，即由555接成的多谐振荡电路和74LS161构成的5进制计数电路决定的声音频率，而对其他频率的声音信号不产生响应体现的是一对一的设计思想，这在实际生活中是很有必要的，例如在工业监控系统中只有在发生工业意外时才进行报警，此电路在一定发面就可以做此应用2 电路设计2.1 总体方框图2.2 工作原理首先是555接成多谐振荡电路，其中555接成矩形波的频率为900HZ，然后用161接成五进制计数器，经过与门电路后驱动喇叭发声；然后用麦克风接收喇叭发出的音频信号，但此时麦克风接收到的信号很微弱，只有20mV左右，因此紧跟着需要接一个放大电路，此处LM386放大倍数为40倍，放大后的信号接到LM567的3脚进行选频，再将选频后的信号接到LED显示部分，整个电路便结束。
3 各主要电路及部件工作原理3.1 NE555多谐振荡电路设计时要求555的输出频率为900Hz，可由公式f=1/(R1+2R2)Cln2和q=(R1+R2)/(R1+2R2)=0.75计算出相应的元件参数，其中令C=0.1uF3.2 NE555简要说明NE555为8脚时基集成电路，各脚主要功能：1地GND 2触发3输出 4复位5控制电压 6门限(阈值)7放电 8电源电压Vcc应用十分广泛，可装如下几种电路：1单稳类-----作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等双稳类-----作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等无稳类-----作用：方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等3.3 74LS161计数电路3.4 74LS161简要说明4 位二进制同步计数器 简要说明： 161 为可预置的 4 位二进制同步计数器，161 的清除端是异步的当清除端 MR 为低电平时，不管时钟 端 CLOCK 状态如何，即可完成清除功能 161 的预置是同步的当置入控制器 LOAD 为低电平时，在 CLOCK 上升沿作用下，输出端 QA－QD 与数据输入端 D0－D3相一致。
对于 54/74161，当 CLOCK 由低至高跳变或跳变前，如果计数控制端 ENP、 ENT 为高电平，则 LOAD 应避免由低至高电平的跳变，而 54/74LS161 无此种限制 161 的计数是同步的，靠 CLOCK 同时加在四个触发器上而实现的 当 ENP、ENT 均为高电平时，在 CLOCK 上升沿作用下 QA－QD 同时变 化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰对于 54/74161，只 有当 CLOCk 为高电平时，ENP、ENT 才允许由高至低电平的跳变，而 54/74LS161 的 ENP、ENT 跳变与 CLOCK 无关 161 有超前进位功能当计数溢出时，进位输出端（RCO）输出 一个高电平脉冲，其宽度为 QA 的高电平部分 在不外加门电路的情况下，可级联成 N 位同步计数器 对于 54/74LS161，在 CLOCk 出现前，即使 ENP、ENT、MR 发 生变化，电路的功能也不受影响RCO进位输出端 CLOCK 时钟输入端（上升沿有效） MR 异步清除输入端（低电平有效） ENP 计数控制端 ENT 计数控制端 D0 - D3 并行数据输入端 LOAD 同步并行置入控制端（低电平有效） QA－QD 输出端。
3.5 LM386放大电路3.6LM386简要说明LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大 器,主要应用于低电压消费类产品为使外围元件最少,电压增益内置为20但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场 合 LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式特性(Features):静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电 工作电压范围宽,4-12V or 5-18V 外围元件少 电压增益可调,20-200 低失真度 LM386电源电压4--12V，音频功率0.5wLM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率它的典型输入阻抗为50K典型应用电路3.7 LM567选频电路3.8 LM567简要说明管脚功能描述:①、②脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。
①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍③脚是输入端，要求输入信号≥25mV⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f0，且 f0≈11.1RC⑧脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mALM567电气参数:LM567的工作电压为4.75～9V，工作频率从直流到500kHz，静态工作电流约8mALM567芯片使用:LM567为通用音调译码器，主要用于外界接电阻20比1范围，逻辑兼容输出具有吸收100mA电流能力它的技术指标：1.可调宽带从0%至14%；2.宽信号输出与噪声的高抑制；3.对假信号抗干扰；4.高稳定的中心频率；5.中心频率调节从0.01HZ到500KHZ；6.电源电压5V至15V，推荐使用8V应用举例：输入端接104电容，输出端接上拉电阻10K，C1、C2为0.1uFR1、C1决定振荡频率，一般C1为104电容，R1为10K至200K电源电压为8V4 原理总图5 元器件清单列表6 调试过程及测试数据为使电路便于调试我们采用分块调试的方法6.1 通电前检查电路安装完毕后，经检查电路各部分接线正确，电源、元器件之间无短路，器件无接错现象。
6.2 通电检查6.2.1拨动开关的检查首先将拨动开关和其他电路模块断开，只留开关部分其次，将万用表打到发声档，两表笔分别接开关的两个引脚，开关断开时万用表不发出声音，拨动开关按钮后万用表发声则说明焊接良好6.2.2 NE555多谐振荡电路检测在555的8脚接上直流5V稳定电压后，其3脚应该输出稳定的脉冲，如下图所示：经过实验确能得到上述波形，因此555电路部分没有问题6.2.3 74HC161计数电路检测 本次设计中将61设计成为5进制计数器，其实设计成其他进制如6进制7进制均可，理由是为了让发生部分产生间歇性矩形脉冲信号，由于题目中并未要求具体的脉冲周期，因此可不比细究161的进制，可采用法官二极管进行测试具体做法是把161的进位信号经过510Ω保护电阻后接到发光二极管上，若二极管每隔一定时间闪烁一次则证明计数器工作良好，经过实验确能让二极管每隔五秒发光一次，说明计数电路没有问题6.2.4喇叭发声部分检测将555和161的输出信号经过与门74HC08后输出到喇叭上，此处不加保护电阻的原因是与门输出的信号在3.4V~4.5V之间，喇叭为8Ω1W型号，因此不会烧坏经检测与门输出波形为6.2.5 LM386放大部分检测麦克风接收到的信号幅度范围在10mV~30mV之间，远远无法驱动后续电路进行工作，因此需要加放大电路。
经检测10mV~30mV交流小信号。