xx—声控小夜灯Finall Vision

工程技术综合实践

项目设计报告

（电类）

项目名称：声控小夜灯

指导教师：

项目成员：

西安xx大学工程训练中心

2013年05月25日

目录

工程技术综合实践课程任务书（电类） (3)

项目论证过程 (4)

1.1 结构框图及说明 (4)

1.2 系统原理图及工作原理 (5)

1.3单元电路设计及各电路中元件介绍 (5)

安装及调试 (9)

2.1安装过程 ............................................................................................错误！未定义书签。

2.2 调试过程 (12)

学习心得 (13)

阶段一：protel99se软件学习阶段 (13)

阶段一：焊接调试阶段 (17)

项目组成员及分工 (18)

零件清单 (19)

装置总造价表 (18)

课程总结 (19)

工程技术综合实践成绩评定表 (24)

项目组学生成绩统计表 (25)

工程技术综合实践课程任务书（电类）

项目名称声控小夜灯申请日期201 4年3 月

13日

教师组长xxx 电话xxx E-mail xxx

成员 xxx 人数 4

功能要求

（1）当有较大的非连续声音（例如击掌）产生时，小夜灯自动点亮，延时一定时间之后自动熄灭。

（2）可以利用计算机的USB口和为小夜灯供电，增强小夜灯的实用性和移动性。

（3）小夜灯可实现多种亮灯模式的切换，方便用户的使用。

要完成内容

项目管理；成本核算与记录；资料的收集整理；项目分析与调研；确定项目方案；元器件选择；硬件电路设计；PCB设计与制作；元器件安装与调试；C语言编程与调试；壳体设计与制作；装配与总调试。

技术及工艺要求

（1）使用简易实验板进行前期实验。

（2）进行PCB电路板的制作、装配与总调试。

（3）完成本“声控小夜灯”的外面包装的设计。

（4）最终实现内部电路稳定、外观美观、操作简便、符合实际要求的声控小夜灯。

主要涉及知识等

单片机基础知识、C语言编程、延时电路的设计、运算放大电路的设计、基本元器件的使用、PCB设计与制作（protel），工业设计。

项目工作分配（包括材料成本核算与记录、项目管理、文档与具体工作任务等）

序号工作内容序

号

工作内容

1 项目管理，项目分析与调研 6 C语言编程与调试

2 元器件选择与购买，成本核算与记录7 壳体设计与制作

3 确定项目方案，硬件电路设计8 产品装配与调试

4 PCB设计与制作9

5 元器件安装与调试10

项目论证过程

1.1 结构框图及说明

1.2 系统原理图及工作原理

外界声音 信号

驻极体话筒采集，电信号经过放大

单片机控制相应

I/O 的电平，实现LED 的发光与熄

信号输入到STC89C52的I/O 端口

从上面结构框图及分析，可以画出Atium Designer原理图：

图 1-2-1声控小夜灯原理图

由图1-2-1，可以知道该电路的工作原理。

当外界产生声音信号时，驻极体话筒将声音信号转换为微弱的电信号，电信号经阻容耦合后输入到三极管T1的基极，因为三极管工作在放大区，所以集电极电流ic=β *ib,(三极管为S9014, 电流放大系数β=380)，从而在集电极电阻Rc1=1Ω的两端产生了放大的电压信号；将此电压信号输入到三级管T2的基极，原理和第一级放大相同；最终将经过两级放大电路放大的电信号从T2管的集电极输入到单片机STC89C52的P3^7口，P3^7口内部有一个施密特触发器，用来判断I/O口的高低电平，若将放大后的电信号输入则P3^7口为低电平；PCB 板上的四个按钮分别接P3的I/O端口，用来切换功能以实现控制亮灯的时间及方式，若按钮key1被按下，LED亮10S后自动熄灭，若key2被按下，LED亮20秒后自动熄灭……。

1.3单元电路设计及各电路中元件介绍

1.3.1电源部分

采用USB接口供电，电压VCC=5V,可接计算机，移动电源，手机充电器等等。相比普通电池组供电，USB供电具有环保，输出电压稳定，重量轻等优势。

图1.3.1 USB接口示意图

1.3.2 驻极体话筒

驻极体话筒的结构与工作原理

驻极体极头的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极（称为背电极）构成以及它们中间的几十μm厚的尼龙隔离垫组成，如图一所示。驻极体薄膜实际上是一种很薄的特氟隆膜。当此种膜经过高压极化处理之后，在其上面可以长期保留住一定数量的负电荷。

因为在振膜的正面是负电荷，在其感应作用，在具有金属镀层的背面和金属极板上，同时感应出等量的正电荷

驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。电容的两极之间有输出电极。

由于驻极体薄膜上分布有极化电荷。当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离，从而引起电容发生变化，由于驻极体上的电荷量恒定，根据公式Q=CU可知 :当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化，从而输出电信号，实现声--电的变换

驻极体话筒的特性参数

工作电压U

U 是指话筒正常工作时，所加在话筒两端的最小电压。视型号不同而不同，即使同一种型号也有较大的离散性，通常在1.5～12V 之间

工作电流I

I 是指话筒静态时流过话筒的电流，它就等于场效应管的IDS.与工作电压类似，工作电流的离散性也较大，通常在0.1～1mA之间。

负载电阻R的选择

场效应管的电路状态取决于负载电阻R和电源电压U的大小。R的大小

可由下式算得：

本电路中R=4.7K ,为方便调整驻极体话筒灵敏度，用一个电位器代替固定电阻R。

1.3.3 放大电路