基于晶体三极管的简易声控灯设计

摘要

本文介绍作品采用Multisim10对简易声控灯电路进行绘制电路图及仿真工作以及protel进行绘制电路图制作PCB 板。主要介绍了声控灯的制作原理以及Multisim10和protel的一些基本的操作和用法。例如，原理图sch的绘制，当然其中也包括元件的制作；印刷电路板PCB的制作；对电路原理图进行仿真。电路分块清晰，PCB板美观、模块清晰。经仿真电路原理正确。达到任务要求。

运用PROTEL软件绘制最小系统原理图及部分外围扩展，在使用该软件当中，学会创建设计文档管理库，加载元件库，绘制电路图，放置电源部件，修改元件参数，生成网络表文件，同时还要将自己设计的电路原理图生成PCB电路板图等方法。在此基础之上将自己设计的电路进行仿真，并对其波形及数据进行分析。

关键词：Multisim；protel；声控灯；PCB

目录

摘要............................................................................................................................ I 第一章绪论. (1)

第二章设计内容及要求 (2)

2.1 设计目的及主要任务 (2)

2.1.1 设计目的 (2)

2.1.2 设计任务及要求 (2)

2.2 设计思想 (2)

第三章声控灯的工作与设计原理 (3)

3.1 放大电路的原理 (3)

3.2 单稳态电路的原理 (3)

3.3 继电器电路的原理 (4)

3.4 整机电路的原理 (5)

第四章整机电路的制作 (7)

第五章软件仿真与硬件调试 (8)

5.1 multisim10仿真 (8)

5.1.1 仿真图示 (8)

5.1.2 仿真结果 (8)

5.2 Protel绘制PCB版图 (11)

5.3 硬件调试 (12)

元器件清单表 (13)

总结 (14)

参考文献 (15)

致谢 (16)

第一章绪论

晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上。

晶体管，本名是半导体三极管，是内部含有两个PN结，外部通常为三个引出电极的半导体器件。它对电信号有放大和开关等作用，应用十分广泛。输入级和输出级都采用晶体管的逻辑电路，叫做晶体管－晶体管逻辑电路，书刊和实用中都简称为TTL电路，它属于半导体集成电路的一种，其中用得最普遍的是TTL与非门。TTL与非门是将若干个晶体管和电阻元件组成的电路系统集中制造在一块很小的硅片上，封装成一个独立的元件.晶体管是半导体三极管中应用最广泛的器件之一，在电路中用“V”或“VT”（旧文字符号为“Q”、“GB”等）表示。本文介绍了基于晶体管的简易声控灯设计。

声控灯已经广泛应用在居民楼的楼道中，它给人民的生活带来很多的方便。这些声控灯电路中几乎都使用了集成电路，并且直接使用220V的交流电源。虽然这样做简化了电路，但对于初学者来说他们理解电路有一定的困难,调试电路也具有一定的危险性。这里介绍一个简单的声控灯电路，采用了三极管等分立元件和低压电源，不仅适合初学者的学习，而且通过电路中的继电器也可以控制其它电器进行工作。当你对着声控电路拍手或喊叫时，电路中的继电器会动作,如果用它控制小灯，可以使小灯工作几秒钟,然后自动关闭。

第二章设计内容及要求

2.1 设计目的及主要任务

2.1.1 设计目的

提高电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；学习晶体管电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测；使用适当的软件进行仿真和制作PCB板图。

2.1.2 设计任务及要求

根据已知条件，完成通过基于晶体管的声控灯的设计、连接与仿真。须符合以下要求：

1.采用晶体管设计电路完成一个简易声控灯的设计；

2.通过声音震动使灯发光，并且延迟10秒左右后熄灭；

3.利用仿真软件Pspice或Multisim仿真电路，并学习PROTEL软件，并用其绘制电路的原理图和PCB图，要求图纸绘制清晰，布线合理，符合绘图规范；

4.完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。

2.2 设计思想

本次设计要求完成基于晶体管的声控灯的设计、连接与仿真，选择适合三极管。而整个设计的核心部分就在采用了三极管等分立元件和低压电源,通过电路中的继电器也可以控制其它电器进行工作的设计，当你对着声控电路拍手或喊叫时，电路中的继电器会动作,如果用它控制小灯,可以使小灯工作几秒钟，然后自动关闭。该模块完成的功能主要包括放大电路和单稳态电路以及继电器控制电路。随后运用Multisim10中的仿真功能对其予以仿真，从仿真的结果中分析程序的正确性。然后运用Protel画出电路图待所有模块的功能正确之后，然后制作相应的PCB板。最后照着原理图进行整机电路的连接。

第三章声控灯的工作与设计原理

3.1 放大电路的原理

如下图所示，在本次设计电路中使用了一只φ20的压电陶瓷片，它的符号和外形见图3.1所示，压电陶瓷片所转换的电信号很微弱，只有通过由三极管VT1组成的放大器把微弱的信号进行放大后，才能去触发单稳态电路。所以要设置一个简单的放大电路，将微弱的信号放大，才能触发后边的电路。

图3.1 压电陶瓷片的符号和外形

图3.2所示为放大电路的组成，将信号放大。由R1和R2比例控制放大的倍数。图中V o输出了放大的信号。

图3.2 放大电路部分

3.2单稳态电路的原理

图3.3中三极管VT2、VT3及其电阻器、电容器组成了单稳态电路。电阻器R3为三极管VT2提供了基极电流；而三极管VT3的基极电流则是从三极管VT2的集电极电阻R4上得到的。三极管VT2集电极与三极管VT3基极之间是直接耦合的；而三极管VT3集电极与三极管VT2基极之间的耦合则是由电容器C2