声控开关的设计课程设计.doc

课 程 设 计（说明书）声控开关的设计班级 / 学号 学 生 姓 名 指 导 教 师 沈阳航空航天大学课 程 名 称 数字逻辑课程设计 院（系） 计算机学院 专业 计算机科学与技术 班级 学号 姓名 课程设计题目 声控开关的设计 课程设计时间: 2010 年 07 月 15 日 至 2010 年 07 月 24 日课程设计的内容及要求：一、设计说明设计一个声控开关，控制对象为发光二极管。电路原理框图如图1所示。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时间。放大电路门电路时基电路计数 器译码显示驻极体话筒整形电路单稳延时Vcc图1 声控开关原理框图二、技术指标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110s之间可调。2延时时间用LED数码管显示，时间单位为0.1s，显示范围为09.9s。三、设计要求1在选择器件时，应考虑成本。2根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。3主要器件：(1)555定时器；(2)计数器74LS90或74LS160；(3)译码器74LS47或74LS48； (4)LED数码管。 四、实验要求1根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。2进行实验数据处理和分析。五、推荐参考资料1.谢自美. 电子线路设计实验测试. M武汉：华中理工大学出版社，2000年2.阎石. 数字电子技术基础. M北京：高等教育出版社，2006年3.付家才. 电子实验与实践. M北京：高等教育出版社，2004年六、按照要求撰写课程设计报告指导教师 年 月 日负责教师 年 月 日学生签字 年 月 日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：指导教师签字： 日期：成 绩 声控开关的设计一、概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。设计任务技术指标；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110s之间可调。2延时时间用LED数码管显示，时间单位为0.1s，显示范围为09.9s。二、方案说明此方案采用74ls160计数器，74ls47译码器，集成运放放点电路，555构成的单稳态触发器和多谐振荡器以及施密特触发器，还有74ls00等问电路。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，并用数码管显示延原理框图如图1所示。放大电路门电路时基电路计数 器译码显示驻极体话筒整形电路单稳延时Vcc图1 声控开关原理框图从以上方案中可知，方案设有信号发生电路，放大整形电路，单稳延时，实基电路，计数器以及译码显示。各部分功能明确且之间的联系容易理解，所以采用这种方案。三、电路设计1. 放大整形电路因为集成运放起着放大的作用，所以它的输出信号应为输入信号的101倍。用555定时器构成的施密特触发器起整形作用。如图2电路所示。辅助时钟信号100HZ，占空比50% 图2 放大整形电路原理框图2单稳延时电路用555定时器构成的单稳态触发器起单稳延时作用，高电平触发，其中tw=1.1RC。时间是010s可调，C取100uF，可计算出R为0900千欧的电位器。如图3电路所示。图3 单稳延时电路原理框图3. 时基电路用555定时器构成多谐振荡器，控制单位时间，t=（R1+2R2）Cln2，其中t=0.1s，C取10uF，可计算出R=4.8千欧。如图4电路所示。图4 时基电路原理框图4. 计数译码电路该电路将根据单稳延时电路和时基电路决定的主脉冲给计数器。计数器由十进制计数器74ls160构成，译码器由74ls47构成。如图5电路所示。图5 计数译码电路原理框图四、性能的测试1.放大整形电路的性能测试。放大倍数为101倍。用信号发生器代替声音信号。仿真电路如图6所示。放大电路性能测试如图7所示。整形电路性能测试如图8所示。图6 放大整形仿真电路图7 放大电路性能测试图图8 整形电路性能测试图3.单稳延时电路性能测试。输入信号为1000Hz，幅值为5V的信号源。仿真电路如图9所示。性能测试如图10所示。图9 单稳延时仿真电路图10 单稳延时电路性能测试4.时基电路性能测试。时基仿真电路如图11所示。时基电路性能测试如图12所示。附录I 总电路图图11 时基仿真电路图12 时基电路性能测试5.计数译码器电路性能测试。用频率为1000Hz，幅值为10V的信号发生器的触发脉冲。性能测试如图13所示。图13 计数译码器电路性能测试。通过以上性能测试，得表1RwTw实测值误差10k0.11s0.10s0.0920k0.22s0.19s0.1450k0.55s0.57s0.04100k1.1s0.8s0.27150k1.65s1.45s0.12200k2.2s2.0s0.09300k3.3s3.1s0.06400k4.4s4.2s0.05500k5.5s5.7s0.04600k6.6s6.2s0.06五、结论、性价比该声控开关电路实现了任务书中的性能指标，具有亮灯功能，其亮灯时间可以被存储；已输入信号开始计算，输入和输出以及中间计算过程通过LED数码显示器显示出来，非常直观。由表1可知，该电路误差不大，符合标准。该电路主要用到了集成运放，555定时器，74ls160计数器，74ls47译码器这几钟器件，各元件功能明确联系紧密，对声控原理的实现简明易了。所用元器件种类较少性价比比较合适。七、课设体会及合理化建议通过此次设计，我们进一步加深了对数字电路知识的认识与理解，掌握了数显频率计的设计、组装与调试方法。更加熟练的运用仿真软件，并学习了运用软件测试、调试、改进电路。培养了独立思考、分析、解决问题的能力，并培养了我们的动手能力。在设计过程，经常会遇到这样的情况，就是心里老想着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了。所以这几天的学习中，脑子里总是想着如何解决这些问题，如何想出更好的连接方法。通过查阅资料以及向老师请教，终于想到了更好的连接方法，第一次看到自己做的东西能够运行，心里有种说不出的喜悦。本次设计是本人第一次运用数字电路模拟实际的东西。因而在许多方面都还不熟练,不如说对一些元器件的功能还不完全了解，不能熟练运用，因而不能完全的一次性设计好该电路。不过通过本次的课程设计我学到了学多的知识，学会了Multisim的一些基本使用方法，培养了我们独立思考问题解决问题的能力，加深了我们对数电、模电知识的理解，巩固了我们的学习知识，有助于我们今后的学习。总之，在这次的课程设计过程中，我收获了很多，既为我的以后学习设计有很大的帮助，也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。最后，我要感谢老师的指导，在烈日炎炎的夏天，依然在办公室为我辅导，没有她的帮助，我是完不成的，非常谢谢。参考文献1 谢自美. 电子线路设计实验测试. M武汉：华中理工大学出版社，2000年2 阎石. 数字电子技术基础. M北京：高等教育出版社，2006年3 付家才. 电子实验与实践. M北京：高等教育出版社，2004年附录I 总电路图附录I 总电路图附录II 元器件清单附录I 总电路图序号编号名称型号数量1U1集成运算放大器OP