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1、声控灯光控制器一、 题目的要求和意义课程设计的目的1.培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。2. 利用所学过的知识，通过设计计算元件选取电路板制作调试等环节，初步掌握工程设计的技能。3.掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，使学生巩固和加深对数字逻辑电路的理论知识，锻炼学生的动手能力。4.了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。5.培养严谨的工作作风和科学态度，使学生逐步建立正确的生产
2、观点，经济观点和全局观点课程设计的要求本次课程设计要求使用中小型集成电路设计交函数发生器，并要求具有以下功能：用压电陶瓷片来接收声音信号；以发光二极管的亮与灭代表灯的开与关；每击掌一次，二极管点亮或熄灭一次，达到声控开关的目的。课程设计的意义这个课程设计要求我们独立地完成电子线路分析和设计，并完成系统的调整和测试，是一次要求思考性，独立性比较强的课程设计。我先从网上和有关的参考书中查阅相关的资料，确定了完成该交函数发生器所要求实现功能的电路图设计方案，选择好电路器件和电路的参数，然后用PROTEL画出相应的电路图并进行了仿真，最后在实验室制作PCB电路板，对电路设计进行了调试和处理。但我所做的
3、系统没有完成题目所要求实现的功能，通电之后，二极管一直点亮，不会因为外界的声音而点亮或者熄灭。二、 硬件电路设计电路图工作原理本电路在左端采用的是+7V直流电源，整个电路具有声控集成电路的3个组成部分：放大、整形和双稳态开关。这里使用2块集成电路，IC1为LM386音频功率放大器，用于放大压电陶瓷片B接收的击掌声信号，并由其5脚输出。 IC2和IC3各为双D触发器中的一个D触发器。IC2组成单稳态电路，用于对LM386输出的声信号脉冲进行整形，单稳态时间由R1和C4确定，使得每击掌一次，IC2的1脚只有一个稳定的高电平脉冲输出。10组成分频器电路，可用作双稳态输出。当11脚输人第一个脉冲时13
4、脚输出高电平，使晶体管VT饱和导通，二极管点亮。当11脚输人第2个脉冲时，13脚输出低电平，VT截止，二极管熄灭。当11脚输入第3个脉冲时，13脚再次输出高电平，二极管亮，如此循环。也就是说，每击一次掌，二极管就点亮或熄灭一次，达到声控开关的目的。元器件参数选择IC1选用I.M386音频功率放大器，IC2和IC3选用CD4013双D触发器；VT选用9013型晶体管，起到放大电流的作用；VD5选用I N4007型二极管，其单向导电性用来确定1脚和11脚之间每次只有一个稳定的高电平脉冲VD6在电路设计中可以去掉的；R1电阻选用5m，C4选用1uF电容器，两者用来确定IC2的单稳态时间，也就是二极管
5、点亮的延迟时间；R2选用1 k电阻，起到保护电路的作用C2为耦合电容，将电台高频信号输入LM386的同相输入端，故 选用10uF电容器， C3选用1uF电容器，起到消除高频噪声的作用J为发光二级管和新添加的一个1 k的电阻，起到保护发光二极管的作用。三、软件设计流程及描述1.绘制声控灯光控制器原理图（1）、新建一个元件电气图形符号库文件，绘制LM386和CD4013的电气图形符号（2）新建一个原理图设计文件，绘制好原理图。2.声控灯光控制器的印制电路板的设计（1）、新建一个元件封装图形库文件，建立“电容”“电阻”“二极管”“压电陶瓷片”“发光二级管”“LM386”“CD4013”的封装图（2）
6、、在原理图中给各元器件指定采用的封装（3）、在原理图中电器检查（ERC）及生成材料清单（4）、创建PCB设计文件并作相应的设定，然后画出电路板的边框（5）、在原理图中通过UPDATE PCB的方式实现原理图文件与印制板文件之间的信息交换（6）、元件位置调整后直接进行手工布线（7）、打印输出。四、源程序代码1.元器件电气图形CD4013 LM3862.原理图文件3、各元器件封装图形 电容 电阻 二极管 压电陶瓷片CD4013和LM386分别采用双插直列式DIP14和DIP8管脚封装4.材料清单 5.PCB电路图6.PCB电路图的打印输出五、调试过程遇到的问题与解决的方法（1）我在调试的过程中遇到
7、了很多问题，主要的问题是刚焊接完成的时候无论接上多少伏的电源，发光二极管都没有点亮。因此我先用万用表一一检查了各个元器件的的性能，在排除了元器件故障的前提下，检查各个焊点的质量。基本上的故障就都是手工锡焊的质量不过关造成的，用吸焊器和焊条对各个焊点逐一进行改善，排除“虚焊”和“短路”的现象。最后，二极管点亮了；（2）二极管点亮之后，但不够稳定，经常亮一下，灭一下。但我一按紧CD4013时，二极管就会稳定点亮了，于是我更换了CD4013，二极管就稳定点亮了；（3）二极管点亮之后，刚开始一通电就直接点亮了，用力吹压电陶瓷片之后二极管就会熄灭，重新吹压电陶瓷片时二极管就会重新点亮了，基本上能够符合课
8、程设计的要求。后来在真正调试的时候，二极管一通电之后就一直点亮了，不管如何吹压电陶瓷片，二极管都无动于衷了。现在重新思考一下，电路的设计应该是能够符合课程设计的要求的，只是很有可能是压电陶瓷片损坏了或者压电陶瓷片的管脚没有焊接好，LM386音频功率放大器无法用于放大压电陶瓷片B接收的击掌声信号，因此一通电后二极管一直点亮；（4）二极管为什么会在通电之后就一直点亮，直到发出声音之后二极管才会熄灭，有可能是发光二极管在电路图中位置装反了，根据二极管的单向导电性，一通电就马上导通了。六、课程设计体会 经过这一周的电子课程设计，在设计“声控灯光控制器”的过程中，我终于知道了在做这样一个课程设计时，应该
9、从什么地方着手，应该怎样构建自己的思路，怎样把所学的理论知识应用到实践中去。在此次课程设计过程中，让我感觉到了自己所学知识的匮乏，验证了古人所说的“书到用时方恨少”这句话，每做一步实验都要查阅资料，去把以前所学的知识从新复习一遍。这次试验不但锻炼了我的动手能力，也帮助我从新温习了一遍模拟电子技术和数字电子技术。以前我一直都比较重视理论知识，认为只要学懂了理论知识，就不怕动手操作，但这次课程设计之后让我改掉了这种错误的思想，让我重新认识到自己不应该做一个书呆子，而应该要有动手能力，理论结合实践才能实现自己的梦想。有的时候能把原理倒背如流，但是一旦用到实际上，就会出错，不能应对一些紧急故障。比如在
10、焊接上就会出现一系列的问题，我们能把电路图看懂，但是当我们去焊接时就会出现问题，有时是焊接的不够牢固，有时是焊点过于大和别的焊点连接在一起引起短路等一系列的实际操作问题。在设计过程中遇到的疑难问题在老师和同学的帮助下得到了一一的解决。 在这个电子课程设计中，在收获知识的同时，也收获的阅历，收获了成熟。在此过程中，我通过查找大量资料，请教老师，以及自己不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其他的能力上也都有了提高。更重要的是在实验课上，我学会了很多学习方法，而且在日后的学习和生活中都很实用，真是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断地学习、实践，再学习、再实践。七、主要参考文献1 杨素行.模拟电子技术简明教程M.北京：高等教育出版社，1997.2 廖惜春.模拟电子技术基础 M.武汉：华中科技大学出版社，2008.3 陈大钦.模拟电子技术基础M.北京：机械工业出版社, 2006.
