2016年声控开关课程设计说明书

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y

课程设计说明书（论文）

课程名称：电子技术课程设计

设计题目：声控开关的设计与制作

院系：电气学院

班级：1406111

设计者：郭家旭田晨晨

学号：1140610217

指导教师：吕超

设计时间：2016年12月4-18日

哈尔滨工业大学

哈尔滨工业大学课程设计任务书

声控开关的设计与制作

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７４ＬＳ９０、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）。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，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。

关键词：声控开关集成电路计数器译码器

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0～99，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5～10mA），延时时间在0.6～60s 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，显示范围为1～15s。

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：

图1 声控开关原理图

2. 相关芯片介绍

2.1 集成芯片555

2.1.1 555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

2.1.2 555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(V o)，它有O和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74LS90