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1、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：声控开关的设计与制作院系： 电气工程及其自动化学院班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：2011.11.212011.12.4哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名：院（系）：电气工程及其自动化学院专业：测控技术与仪器班 号：任务起至日期：2011年 11月 24日至 2011年 12月4日课程设计题目：声控开关的设计与制作已知技术参数和设计要求：技术参数：电阻200 Q 100k Q 6.2k Q 4.7k Q 300 Q 1 kQ电位器 100k Q 瓷片电容器O
2、.OluF电解电容器lOOuF 555定时器 74LS9074LS47共阳极数码管发光二极管话筒技术要求：给出声音信号后，发光二极管可以发光并维持一段时间，并且维持时间可调；二极管 发光时计数器进行计数，并且可以调节技术的速度，二极管停止发光时，计数器自动 清零。1、接收到一定强度的声音后，声控开关点亮发光二极管（电流510mA）,延时时间在 115s之间可调。2、延时时间用数字显示（采用共阳极数码管），时间单位可调，显示工作量：一、根据声控开关原理，构思设计电路实现方法，并用Multisim软件仿真。二、在面包板上，利用所发元器件，进行电路的搭接。三、进入科技园实验室分模块（模拟部分和数字部
3、分）调试电路。四、利用示波器，观察输出波形。五、撰写实验报告。工作计划安排：11.24-11.27根据声控开关原理，构思设计电路实现方法，并用Multisim软件仿真11.27-11.30在面包板上，利用所发元器件，进行电路的搭接12.01-12.03分模块（模拟部分和数字部分）调试12.03-12.04 整理报告同组设计者及分工：同组设计者：具体分工：在搭建电路的过程中，我俩分模拟电路和数字电路两部分，一人负责一部分。调试过 程，仿真过程以及最后的验收过程是两个人并肩奋战，协同攻关的。指导教师签字教研室主任意见：年月日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。声控开关的设计与
4、制作摘要声控开关，全称是声控延时开关，是一种内无接触点，在特定环境光线下采用声响 效果激发拾音器进行声电转换来控制用电器的开启，并经过延时后能自动断开电源的节 能电子开关。生活中，好多地方都使用声控灯照明，声光双控延时照明灯白天自动关闭，夜间有 人走动时，其脚步声或谈话声可使电灯自动点亮，声音过后30s电灯又会自动熄灭。这 种延时照明控制开关能有效地消除长明灯、节约电能； 声控开关，即采用模电数电混合集成电路，进行逻辑运算，控制电路中电流。其中 重要部件光控电子开关，它的“开”和“关”是通过可控硅的通断来实现，而可控硅的 通断又受自然光的亮度（或人为亮度）控制，故声控灯又名为声光控灯。该装置适
5、合广 泛用于楼梯、走廊、路灯和厕所等场所的照明，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。由于设计条件限制，该课程设计只涉及了声控部分和计数器部分，对光控部分不再 进行分析。本次设计主要是利用三极管基本放大电路、单稳态触发器、多谢振荡器等基本电路，利 用7 4LS90、74LS47、74LS00、555等芯片实现电路声控的功能，做到声音信号 发出时，二极管可以指示发光，计数器可以同步计数，声音信号消失时，二极管熄灭，计数停止进行 清零。声控器件，就是利用声音来控制电路的一种元件，当声音信号来临时，电路动 作，一般声控器件是对震动敏感的物质，有声音时就接通（电阻变小），没有声音时就断 开（电阻变的很大
6、）。再通过电路和芯片做个延时，就可以使有声音时电路接通一段时间。计数器是数字系统中用的较多的基本逻辑器件，它的基本功能是统计时钟脉冲的个 数，即实现计数操作，它也可用与分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列等。例如，计 算机中的时序发生器、分频器、指令计数器等都要使用计数器。本次直流稳压电源课程设计，使用 multisim 10 软件，对原理图进行绘制；借助示波 器和万用表等器械，对电路进行仿真分析。这一设计方案能够快速、轻松、高效地对电 路进行设计和验证产生，从而缩短建模循环。1 绪论1.1 课题描述声控开关在实际中的应用相当广泛，是一些声控灯基本组成部分，其原理适用于很多声控器械， 它涉及到时
7、序逻辑电路如何设计、分析和工作等方面。通过此电路更深刻的了解时序逻辑部件的工作 原理，从而掌握如何根据需要设计满足要求的各种电路图，解决生活中的实际问题，将所学知识应用 于实践中。本课题要求根据电路原理图装配与调试声控计数器电路。本电路采用声音控制方式进行计数，有 数码管显示计数结果，计数范围是099,它具有快捷、方便、直观和准确的优点，可用于自动控制、 统计等场合。1.2 设计任务技术指标：1. 任务：设计一个声控开关，控制对象为发光二极管。2. 基本要求1、接收到一定强度的声音后，声控开关点亮发光二极管（电流510mA）,延时时间在115s之间可调。2、延时时间用数字显示（采用共阳极数码管
8、），时间单位可调，显示范围为115s。1.3 基本工作原理及原理图此方案采用74LS90计数器，74ls47译码器，晶体管放大电路，555构成的整形电路， 555构成的单稳态触发器和多谐振荡器，还有74ls00等门电路。驻极体话筒接收到一定 强度的声音信号后，声音信号转换为电压信号，幅度很小，经放大、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，驱动发光二极管显示。同时，这个脉冲信 号作为选通信号，使计数器计数，并用数码管显示延时。原理框图如下：原理图如下所示：R1fi iookn2N2222SU3X1UTSor*nu.ET=*HQ=UZSCOT13HTilzna3E3R1SI O
9、kQIJ1R2QSHOD51进 LED152374L&QQDWHS囂TCCZXTDOTIXS3!ZRICO9SCDTSkGlJeP133,SZJHSJ jsn.i25LI2YKpzGND ML59(D 占丽F 3 I3IL L SOI耳閃 SZJTCCG BOZ BHB2X/GHD 74LS3ODMOD益OEST4LMDUSai.ZK74LSA7DU4图1声控开关原理图2. 相关芯片介绍2.1集成芯片5552.1.1 555集成电路的框图及工作原理555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。但后来经过开发， 它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等
10、多种控制及计量检测。此外，还可以 组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。 由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十 个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路 和数字电路的混合体，如图2所示。图2集成电路的框图2.1.2555芯片管脚介绍555集成电路是8脚封装，双列直插型，如图2(A)所示，按输入输出的排列可看成如图2(B)所示。 其中6脚称阈值端(TH),是上比较器的输入;2脚称触发端(TR),是下比较器的输入;3脚是输出端(Vo), 它有O和
11、1两种状态，由输入端所加的电平决定；7脚是放电端(DIS),它是内部放电管的输出，有悬 空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端(MR),加上低电平时可使输出为低电平； 5脚是控制电压端(Vc)，可用它改变上下触发电平值；8脚是电源端，1脚是地端。555集成电路封装图555实物图2.1.3 典型应用电路555 的应用电路很多，只要改变555 集成电路的外部附加电路，就可以构成几百种应用电路，大 体上可分为555 单稳、555 双稳及 555 无稳（即振荡器）三类。2.2十进制计数器74LS902.2.174LS90功能：十进制计数器（三2和三5）原理说明：本电路是由4 个主从触发
12、器和用作除2计数器及计数周期长度为除5的3 位2进制 计数器所用的附加选通所组成。有选通的零复位和置9 输入。为了利用本计数器的最大计数长度（十进制），可将B输入同QA输出连接，输入计数脉冲可加到输 入A上，此时输出就如相应的功能表上所要求的那样。LS90可以获得对称的十分频计数，办法是将QD输出接到A输入端，并把输入计数脉冲加到B输入 端，在QA输出端处产生对称的十分频方波。2.1.2真值表:Reset Inputs复位输入输出R0R0(2)R9R9(2)QDQCQBQAHHLXLLLLHHXLLLLLXXHHHLLHXLXLCOUNTCOUNTCOUNTCOUNTLXLXLXXLXLLXB
13、CD计数顺序Count输出QDQCQBQA0LLLL1LLLH2LLHL3LLHH4LHLL5LHLH6LHHL7LHHH8HLLL9HLLH5-2进制计数顺序Count输出QAQDQCQB0LLLL1LLLH2LLHL3LLHH4LHLL5HLLL6HLLH7HLHL8HLHH9HHLL匸 RA MC QC Q3 GMO QI Q21413121110974LS90实物图74LS90引脚图2.3 74LS47 芯片74LS47是BCD-7段数码管译码器/驱动器，74LS47的功能用于将BCD码转化成数码块中的数字, 通过它解码，可以直接把数字转换为数码管的显示数字，从而简化了程序，节约了单片机的10开 销。因此是一个非常好的芯片！但是由于目前从节约成本的角度考虑，此类芯片已较少用，大部 份情况下都是用动态扫描数码管的形式来实现数码管显示。16 L5 14 13 12 11 10 号J 74LS471 2 3 4 5 6 7 BC IT IBI/RBO REJ D A -GHD74LS47封装图实物图UCC f gi a b c d e2.4 74LS00以及数码管图片资料MlF r
