声控电路的设计技术报告

应用电子技术专业13 级
《电子电路实践课程》职业核心技能课程基于工作过程导向的理论与实践融合互动学习
声控电路的设计、安装与调试
技术报告
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2015 年12 月XX 日
声控电路的设计、安装与调试技术报告
摘要：制作是一项实践活动 , 它是理论与实践结合的过程 ,其中,包含着设计的创 意、工艺的创意、外观的创意等。

本实验制作是通过声音信号控制低压电路的通 断，从而通过继电器控制主电路。

关键词：单稳态电路 ; 电子制作 ; 元器件 ; 三极管 ; 电阻器 ; 继电器 ; 声控电路 ; 电容器 ; 发
光二极管 ; 电路板
一、概述 :
声控电路是一种声控电子照明装置， 由音频放大器、 选频电路、 延时开启电 路和可控硅电路组成。

它提供了一种操作简便、灵活、抗干扰能力强，控制灵敏 的声控灯， 它采用人嘴发出约 1秒的控制信号 “嘶”声，即可方便及时地打开和关 闭声控照明装置，并有防误触发而具有的自动延时关闭功能，并设有手动开关， 使其应用更加方便。

声控灯由话筒、音频放大器、选频电路、倍压整流电路、鉴 幅电路、恒压源电路、延时开启电路、可控延时开关电路、可控硅电路组成。

二、制作任务 需对声控电路的理解分析， 进行评测； 对声控电路的设计和测验； 掌
握声控电路 的工作原理和在生活中的实际应用；深入体会声控电路在实际生活中的作用。

三、电路结构原理
电路原理框图
（ 一 ） 、信号放大电路 1.
集成运放的电压传输特性
声控电路原理框图
集成运放输出电压 U o 与输入电压（ uP － uN ）之间的关系曲线称为
图2 用555构成单稳态触发器
1 、稳定状态
接通电源前， u I 为高电平。

接通电源后， V DD 经R 对电容 C 充电，当电容 C 上的 电压 u c ≥2
V DD 时，由于 u I >1
V DD ，555定时器输出为低电平。

放电管 V 导通，电容
33
21
C 经放电管 V 迅速放电， u c ≈0，由于 U TH < 2
V DD , U TR > 1
V DD , 所以 555 定时器保持 0
33
状态不变。

稳态时， u c ＝ 0，u o =0。

2、暂稳态
电压传输特性。

对于采用正负电源供电的集成运放，
电压传输特性如图 1 所示
两个工作区：线性放大区 u
o A
od
（u u ）
饱和区
u o U o 或U o
2. 理想运放的工作特性
（
1）线性区
u o A od （u u ）
因为 Aod ，因此 u+=u- ，称为虚短，
又由 rid 可知， i+=i-=0 称为虚断。

（2）非线性区 输入电阻 rid ，因此 i+=i-=0 ；
O
V+ =15V 1~2V
V om =14V
om
70 V
P -
V -
但由于
uo Aod （u u ）
，不存在 u+=u- ，当u+> u-时，uo=Uo ；当 u+< u- 时，uo=Uo ；
u+=u-为 Uo 与Uo 转折点。

（二）、单稳态触发器
+V DD
V C
7
555 3
25 1
u o
1
在负触发脉冲u I的作用下，低电平触发端TR得到低于1V DD的触发电平，由
3
21
于此时u c＝0，U TH< 2V DD, U TR< 1V DD, 555 定时器输出高电平。

同时放电管V 截33
止，电路进入暂稳态，定时开始。

暂稳态阶段（t1 ~t2 ）, 电容C充电，充电回路为
V DD→ R→ C→地，充电时间常数为RC，u c 按指数上升。

2
可见，输出脉冲宽度tw为电容C上的电压u c由0充到2 V DD所需的时间，其
3 大小可用下式计算: tw=RCln3 ≈ 1.1RC
（三）、D型触发器
1、CD4013双D 触发器
CD4013由两个相同的、相互独立的数据型触发器构成。

每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和Q及Q输出，此器件可用作移位寄存器，且通过将Q输出连接到数据输入，可用作计算器和触发器。

在时钟上升沿触发时，加在D 输入端的逻辑电平传送到Q 输出端。

置位和复位与时钟无关，而分别由置位或复位线上的高电平完成。

2 状态方程及波形
特性方程：Q n !D
CP
C
P
D
Q D
Q
三、电路图及工作原理
1、电路原理图
四、制作工艺一）元器件规格、数量明细表
五、检测与调试
检测与调试过程与方法检测：用信号发生器在MIC 加上脉冲时，用示波器检测观察UA741的6 脚输出的波形，如果有放大的正弦波，则说明放大电路部分没有问题，反之，则要改正；用示波器检测观察NE555的3 脚输出的波形，如果有出现高低电平的方波，则说明单脉冲电路部分没有问题，反之，则要改正；用示波器检测观察CD4013 的3 脚和1 脚输出的波形，如果有出现高低电平，则说明触发电路部分没有问题，反之，则要改正；若前面几部分都没有问题，则可将整个电路连接起来。

调试：在通电调试之前，必须认真检查电路连线是否正确，对照电路图按照一定顺序逐级检测，特别要注意电源是否接错，电源与地是否有短接，二极管是否接反，轻轻拨一拨元器件，观察焊点是否牢固。

安装保险管后才能给电路通电。

电源接通后首先保证安全，观察电路中是否有冒烟、起火等现象。

如果有，应立即断电，故障排除后继续通电，并注意观察各器件引脚电压是否正常。

打开电源，给系统加上激励信号源（如系统的啪手声、打击声），用眼睛直接观察灯泡是否亮和按时熄灭。

先用万用表测量电路有关点电位是否正常。

检查发光二极管是否正常工作。

发现不正常现象时，及时找出原因进行修改，
注意接线不得有误，接入电源，使脉冲发生电路正常工作。

在光电二极管有光与无
光的情况下看总体电路的工作情况。

观察灯泡是否按要求进行亮暗变化。

如不能顺利完成以上功能，则应认真检查电路的连接及功能设计是否有误并作出相应调整。

六、结束语
1、通过演示声控电路，让我们用掌声来控制电灯，激发了学生的学习积极性，极大地提高了学生实习兴趣。

一旦学生对学习发生了浓厚兴趣，就会充分发挥自己的积极性和主动性，就能收到事半功倍的效果。

2、通过讲解声控电路，我们掌握了声控电路的组成和各部分的作用。

本示教装置由电容降压桥式整流直流稳压电源电路、信号放大电路、双稳态触发电路等组成，而对这些单个电路学生都已安装过了，将这样简单电路巧妙地结合在一起组成声控电路，学生的思路更清晰，学习兴趣更能厚。

3、通过安装声控电路，首先我们学会了电子元器件的符号、作用和识别方法，并能与实物一一对应；其次学生掌握了电子元器件的检测方法判断方法，能选择电子元件；第三学生学会了焊接电子元器件的方法和步骤，会使用电烙铁焊接电子元器件；第四学生学会了电子线路的布局和安装。

4、通过调试声控电路，我们学会了常见电子线路的测试方法及故障检修方法和检修步骤。

在实习教学中可以提出以下问题供学生选择和实际安装操作：电容降压桥式整流电路如何改为电容降压半波整流电路？电阻R3 用电位器来代替如何调节声音放大电路的工作点？改变R2 或C3 电路会有什么现象？双稳态电路二种稳态如何测量？如何将电路改为有掌声来继电器得电延时一段时间又失电？
七、心得体会
经过这一次的实验，让我学习了不少知识！自己的实验做得好，整个过程没什么差错，所以很快就做好了。

但是最重要的是，自己做好了，就帮一些没做好的同学检查电路，检测哪里出问题了，这个过程才是让我学得最多的，对声控电路更加一层的认识！！！
参考文献：
刘国光. 任务驱动法在单片机教学中的应用. 中国职业教育技术，2005，（10）：41－42。