聲控燈光控制器.doc

五邑大學電子技術課程設計報告題 目：聲控燈光控制器院 系 機電工程學院 專 業(yè) 機械工程及自動化 學 號 ap0808323 學生姓名 闕呂云 指導教師 王玉清 聲控燈光控制器一、題目的要求和意義（一）設計目的：1.培養(yǎng)學生根據(jù)需要選學參考書，查閱手冊，圖表和文獻資料的自學能力，通過獨立思考深入鉆研有關問題，學會自己分析解決問題的方法。2. 利用所學過的知識，通過設計計算元件選取電路板制作調試等環(huán)節(jié)，初步掌握工程設計的技能。3.掌握常用儀表的正確使用方法，學會簡單電路的實驗調試和整機指標測試方法，使學生鞏固和加深對數(shù)字邏輯電路的理論知識，鍛煉學生的動手能力。4.了解與課程有關的電子電路以及元器件工程技術規(guī)范，能按課程設計任務書的技術要求，編寫設計說明，能正確反映設計和實驗成果，能正確繪制電路圖。5.培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和科學態(tài)度，使學生逐步建立正確的生產(chǎn)觀點，經(jīng)濟觀點和全局觀點。（二）設計要求使用中小型集成運放電路設計電阻密碼鎖要求完成以下功能用電壓比較器實現(xiàn)溫度的自動設置；可自行設置溫度的上下限；溫度可在上下限范圍內自動循環(huán)；當溫度在上下限范圍內時，發(fā)光二極管亮，鍋爐內水開始循環(huán)；否則當溫度低于其下限值時，發(fā)光二極管暗，繼續(xù)燒鍋爐（三）設計意義使用機械手動開關，由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點亮長明的現(xiàn)象，故使燈泡壽命短，浪費電量，我們造成經(jīng)濟損失。另外，由于頻繁開關或其它人為因素，墻壁開關的損壞率很高。因此，設計研制安全節(jié)電，結構簡單、安裝方便的聲控燈是相當必要的。聲控燈是一種聲控電子照明開關裝置。它提供一種操作簡便,實用可靠,控制靈敏的裝置。此外，利用此裝置可以達到省電的目的，響應國家節(jié)能的號召。（四）個人所完成的工作到圖書館、上網(wǎng)搜集相關資料，確定設計的整體方案；進行參數(shù)設計計算，完成電子電路的原理圖設計；在仿真成功后進行面包板電路的調試。系統(tǒng)的主要功能我組所設計的聲控燈由信號轉換電路,放大電路,濾波電路, T觸發(fā)器的電路和驅動顯示電路等電路組成。將實現(xiàn)LED的開關式控制：擊掌一次燈亮，再擊掌一次燈滅。二、硬件電路設計和軟件設計聲控燈的工作與設計原理我們根據(jù)設計任務要求繪出如圖1所示的電路框圖:放大電路由于壓電陶瓷片所轉換的電信號很微弱，無法直接去觸發(fā)觸發(fā)器電路使其工件。所以在設計中選用了一個運算放大器LM386把微弱的信號放大。LM386是專為低損耗電源所設計的功率放大器集成電路。它的內建增益為20，透過1腳和8腳位間電容的搭配，增益最高可達200。LM386可使用電池為供應電源，輸入電壓范圍可由4V12V，無作動時僅消耗4mA電流，且失真低。雙D觸發(fā)器因為TTL電路的功耗大，且要求電7V穩(wěn)定，而采用CMOS電路318V的電源均可且省電，所以這里我們選用CD4013實現(xiàn)觸發(fā)器。雙D觸發(fā)器CD4013的工作原理如圖所示。工作原理本電路具有聲控集成電路的4個組成部分：聲音采集、音頻放大、整形和雙穩(wěn)態(tài)開關。以常用集成塊制作的聲控燈光控制器電路原理圖如所示。這里使用2塊集成電路，IC1為LM386音頻功率放大器，用于放大壓電陶瓷片B接收的擊掌聲信號，并由其5腳輸出。IC2和IC3各為CD4013雙D觸發(fā)器中的一個D觸發(fā)器。IC2組成單穩(wěn)態(tài)電路，用于對LM386輸出的聲信號脈沖進行整形，單穩(wěn)態(tài)時間由R1和C4確定，使得每擊掌一次，IC2的1腳只有一個穩(wěn)定的高電平脈沖輸出。10組成分頻器電路，可用作雙穩(wěn)態(tài)輸出。當11腳輸人第一個脈沖時13腳輸出高電平，使晶體管VT飽和導通，繼電器K得電，其常開觸點K1吸合，點亮電燈。當11腳輸人第2個脈沖時，13腳輸出低電平，VT截止，電燈熄滅。當11腳輸入第3個脈沖時，13腳再次輸出高電平，電燈亮，如此循環(huán)。也就是說，每擊一次掌，照明燈EL就點亮或熄滅一次。硬件電路設計 元器件選擇：IC1選用LM386音頻功率放大器；IC2和IC3選用CD4013雙D觸發(fā)器；VT選用9013型晶體管；R1選用最大阻值為50K的電位器；R2、R3、R4和R5電阻，分別選用阻值為5M、100R、200R、1K的固定電阻。C1、C3、C4分別選用10uF、1uF、1uF電解電容；C2選用0.1uF的瓷片電容。VL選用工作電壓為2V的發(fā)管二極管。實物圖三、電路的檢測與調整1、面包板的檢查：檢查面包板的連線情況，保證設計連接無誤及合理；檢查元器件與面包板之間有良好的連接；檢查元器件有無損壞。2、集成電路的檢查用電壓表測量個點的電位，判斷是否正常，當電壓表讀書為0V時，可能是接地短路了，當電壓表讀數(shù)為5V時，可能是斷路了；3、咪頭MIC的檢查用電壓表測量A點的點位，看是否在擊掌的時候，A點的電位會是否有變化，如果有說明咪頭MIC工作正常，不過A點的電位變化比較的少，需要用mV表來測量。4 、LM386的檢查用電壓表測量LM386的5腳輸出電壓，擊掌的同時，輸出電壓有明顯的變化，LM386的輸出電壓都會在V級，測量時使用V測量。5、雙D觸發(fā)器功能的檢查首先測量輸入端6腳的輸入電壓是否正常（擊掌時，就來一個高電平,不擊掌處于低電平），正常后，測量CD4013的輸出腳13腳?？词欠衩繐粢淮握?，電平都改變一次。滿足后雙D觸發(fā)器功能正常四、調試過程遇到的問題與解決的方法:1、遇到的問題：接上電源，不需要手鼓掌給電路一個聲音時，燈一直在亮。 解決方法：通過一些資料文獻和與同學的討論中知道，原來之前電路連接不正確，后來再按照正確的電路連接。2、遇到的問題：連接好電路，在給電路一個聲音時燈也能亮，但燈的靈敏度卻不夠。 解決方法：檢查電路導線連接是否牢固，直到給電路一個聲音時燈能夠很靈敏反應為止。五、課程設計體會 電子課程設計是電類專業(yè)學生重要基礎實踐課是工科專業(yè)的必修課。經(jīng)過查資料、選方案、設計電路、撰寫設計報告、使我得到一次較全面的工程實踐訓練。理論聯(lián)系實際，提高和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學習，畢業(yè)設計，畢業(yè)后的工作打下基礎。同時，結合EDA 技術，進行仿真設計，可以體現(xiàn)現(xiàn)代化的設計方法和理念，使電子課程設計在培養(yǎng)學生能力方面，得到比較大的提高。在連接過程中也并非一帆分順，但是我們最終通過了考驗，但是誰也沒有想到在調試是出現(xiàn)了問題，在調試運行中始終無法看到預期的結果，期間我們考慮了許多可能出現(xiàn)的問題，但是并沒有想象中的簡單，最終我們將元器件逐個的進行排查然后再重新連接起來，最終出現(xiàn)了滿意的結果。通過這個電子課程設計，收到知識，提高能力的同時，我也懂得怎樣去制定方案，怎樣去實現(xiàn)這個方案，并掌握了在執(zhí)行過程中怎樣克服心理上的不良情緒。因此在以后在生活和學習中，我一定把課程設計的精神帶到生活中，不畏艱難，勇往直前！完成課程設計后，我發(fā)現(xiàn)我們還有很多不足的地方，已學的知識遠遠不夠，或者是學到的知識不會用到實際上去，但通過學習這次世間，增強了我們的動手能力，并提高和鞏固了各方面的知識