数字电子技术基础论文--哈尔滨工业大学

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：数字电子技术基础

设计题目：声控开关的设计与制作

院系：

班级：

设计者：

学号：

指导教师：

设计时间：

哈尔滨工业大学

哈尔滨工业大学课程设计任务书

目录

一、概述

（一）、任务

（二）、基本要求二、方案说明

1．总述

2．单稳延时电路

3．多谐振荡器电路

4．计数译码电路

5. 整体电路图

6. 硬件电路图

三、性能测试

四、结论和评估

五、设计体会

六、参考文献

声控开关的设计与制作

一、概述

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，解决生活中的实际问题，将所学知识应用于实践中。

设计任务技术指标：

（一）、任务

设计一个声控开关，控制对象为发光二极管。

（二）、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1～15s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。

二、方案说明

1．总述

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。

原理框图如图1所示。

图1 声控开关原理框图

从以上方案中可知，方案设有信号发生电路，放大整形电路，单稳延时电路，实基电路，计数器以及译码显示。各部分功能明确且之间的联系容易理解，所以采用这种方案。

2．单稳延时电路

用555定时器构成的单稳态触发器起单稳延时作用，高电平触发，其中tw=1.1RC。时间是0—10s可调，C取100uF，可计算出R为0—100千欧的电位器。如图3电路所示。

图3 单稳延时电路原理框图

3. 多谐振荡器电路

用555定时器构成多谐振荡器，控制单位时间，t=（R1+2R2）Cln2，C取100F。如图4电路所示。

图4 时基电路原理框图

4. 计数译码电路

该电路将根据单稳延时电路和时基电路决定的主脉冲给计数器。计数器由十进制计数器74ls90构成，译码器由74ls47构成。如图5电路所示。

图5 计数译码电路原理框图5.整体电路图

图 6 整体电路原理框图6.硬件电路图

四、性能的测试

1.声音信号波形

发出声音信号，单驻极体话筒把声信号转化为电信号，是一个尖顶脉冲，电脉冲如下图：

图6 声音信号波形

2.经过一级放大电路后的信号波形

经过一级晶体管放大电路，振幅放大，相位相反，波形如下图：

图7经过一级放大电路后的信号波形

3.经过两级放多大电路后的信号波形

经过两级晶体管放大电路，振幅进一步放大，相位再次相反，波形如下图：

图8两级放多大电路后的信号波形

4.时基电路性能测试

由555定时器构成的多谐振荡器，产生矩形脉冲，为74ls90构成的计数器提供时钟脉冲，调节滑动变阻器的值，就可以调节脉冲频率，波形如下：

图9 多谐振荡器输出波形

5.通过在硬件电路上的性能测试，得到如下的表格

Rw Tw 实测值误差

10k 0.11s 0.10s 0.09

20k 0.22s 0.19s 0.14

50k 0.55s 0.57s 0.04

100k 1.1s 0.8s 0.27

五、结论和评估

该声控开关电路实现了任务书中的性能指标，具有亮灯功能，数码管计数，非常直观。由上表可知，该电路误差不大，符合标准。

哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）

该电路主要用到了晶体管9013，555定时器，74ls90计数器，74ls47译码器这几钟器件，各元件功能明确联系紧密，对声控原理的实现简明易了。所用元器件种类较少性价比比较合适。

七、课设体会

通过此次设计，我们进一步加深了对数字电路知识的认识与理解，掌握了的声控开关的设计与制作方法。更加熟练的运用仿真软件protues，并学习了运用软件测试、调试、改进电路。培养了独立思考、分析、解决问题的能力，并培养了我们的动手能力。

在设计过程，经常会遇到这样那样的情况，但是经过努力，问题一定会被解决的。在调试过程中，感受到了科学研究的艰辛与乐趣，当自己的制作，运行正常后，心里充满了喜悦。

在本次设计中，我发现了自己知识结构上存在的一些问题，为我今后弥补自己的不足，提供了方向。通过本次的课程设计我学到了很多的知识，学会了PROTUES的一些基本使用方法，培养了自己独立思考问题解决问题的能力，加深了自己对数电、模电知识的理解和运用，巩固了学习的知识，提高了动手能力。

总之，在这次的课程设计过程中，我收获了很多，不仅丰富了知识，同时对我以后的学习也有很大的帮助和指导。

参考文献

[1] 杨春玲.数字电子技术基础。[M]北京：高等教育出版社，2011年

[2] 阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年

[3] 付家才. 电子实验与实践. [M]北京：高等教育出版社，2004年