沈航北方科技学院
课程设计说明书
课程名称 声 控 开 关
学生姓名
专 业 通 信 工 程
班 级
学 号
指 导 教 师 唐老师
成 绩
20##年 6月
沈航北方科技学院
课程设计任务书
系 部 信息工程系 专业 通信工程
课程设计题目 声控开关设计
班级 学号 姓名
课程设计时间: 20## 年 6月 17 至 20## 年 6 月28日
课程设计的内容及要求：
（一）进度安排
根据题目及基本要求（技术指标）查阅资料和书籍，确定电路方案，计算元件参数。（1天）
在实验室安装电路并进行调试，达到技术指标与功能要求。调试方法、排故过程及技术指标的测量要做好记录（6天）。
报告要求：报告应独立完成，内容不得雷同。报告正文按目录标题书写，其他内容见格式说明（3天）。
（二）基本要求
当电路接收到较强声音时，发光二极管点亮。延迟一秒钟后，发光二极管熄灭。
目录
第一章 摘要.................................................................................2
第二章 设计内容及要求.............................................................3
2.1设计目的...............................................................................3
2.2设计任务及要求...................................................................3
第三章 声控灯的工作与设计原理.........................................4
3.1原理图....................................................................................4
3.2工作原理................................................................................5
第四章 调试........................................................................... ....5
4.1.1调试准备..........................................................................5
4.1.2 通电观察.........................................................................5
4.1.3 调试...................................................................................5
第五章 电路特点及改进..............................................................6
第六章 电路使用的元器件..........................................................6
第七章 结论..................................................................................7
声控灯设计
摘要
现如今社会科技发展迅速，人们越来越追求生活的方便性与舒适性，公共场所和居民居住区的公共楼道普遍使用机械手动开关,由于各种原因往往出现许多灯泡点亮长明的现象,故使灯泡寿命短,浪费电量,为国家、单位、个人造成经济损失。另外，由于频繁开关或其他人为因素，墙壁开关的损坏率很高，既增大了维修量、浪费了资金，又容易造成事故隐患
我们常见的电路都是有很多开关如照明电路要让它工作我们必须机械地去控制它，这对于当今社会各种各样的智能化建筑如智能办公楼，智能化公寓等是非常不实用的；在这种情况下声音就派上了用场，声控作为智能化电路的一部分是不可缺少的；然而要实现声控也不是一件容易的事，因为声音是一模拟量且非电信号无法在数字电路中使用，所以我们在设计声控电路时就面临怎样把模拟量转化为数字量，把声音信号转化为电信号的问题。要解决这个问题我们设计一个专门用来接听声音信号并将声音信号转化为电信号转送到下一级电路。但是作为声控电路对声音信号的要求既不能太强也不能太弱，太强声控难以实现；而太弱电路结构复杂也难以实现，所以最好是能接收到如人的讲话声，脚踏地板声。当这类信号转化为电信号时，电信号一般较弱，必须对其进行放大对此可选择功放电路，运放电路，差分电路等，根据电路对信号的要求一般选择运放电路较好，提高信号输出电压。经过这一步实现了声音信号到电信号的转换。有了电信号实现声控就容易了，我们可以让产生的电信号去触发触发器使电路导通。对于这样的电路设计对外加电源的要求必须稳定，不断电，故最好再为其设计一个稳压电路这样才能使电路稳定工作。而对元件的要求也较高，特别是半导体器件必须保证灵敏度高，各电参数精确稳定，这样电路才能高效地工作。如今对于这样的电路设计我们以不必为其烦恼，因为有了声音传感器，可以直接将声音信号转换为电信号，大简化了电路结构，使声控电路的设计显得更加容易。
自从电子计数器的出现之后各式各样，功能万千的定时/计数器层出不穷。正是由于电子计数器的出现使得声控电路能更好的实现智能化。在白天由光控部件控制电路，无论外界有无声音发出电路都不会工作，而到了夜晚光控部件就不在起作用由声控部件控制电路，只要在一定范围内有声音发出且达到一定响度电路就会导通工作，又由延时部件控制其工作时间；由该事例可知声、光、延时三部分是相互联系的没有光控电路智能化实现不完善，没有声控电路也谈不上延时，而没有延时电路也谈不上智能。该电路的设计较完备，在电能节约方面处理的较好，但该电路也存在一定的缺陷如要使灯常亮则该电路无法实现；要对电路进行维护在白天需要灯亮则该电路也无法实现；为此要对该电路进行升级，所谓升级就是对电路的功能进行进一步完善。我们可以为其添加一些硬件使在不影响电路正常智能化实现的前提下，电路能受人为所控制以至更好的为人们服务。
关键字：声控 二极管 三极管
二．设计内容及要求
2.1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;学习使用软件画原理图的制作；学习三极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的电路调试与检测。
2.2设计任务及要求
根据已知条件，完成通过基于三极管的设计，组装，调试。
须符合下列要求：
1.采用三极管设计完成一个简易声控灯的设计；
2.通过声音震动使灯发光，并延迟熄灭；
3.完成课程设计报告(应该包含原理图，清单、调试及设计总结)
三．声控灯的工作与设计原理
3.1原理图
3.2工作原理
3.2.1放大电路的原理
如下图所示，在本次设计电路中使用了主机体话筒，它的外形如下图所示，主机体话筒所转换的电信号很微弱，只有通过由三极管Q1组成的放大器吧微弱的信号进行放大后，才能去触发单稳态电路。所以要设计一个简单的放大电路，将微弱的信号放大，才能触发后面的电路。
图2-1
3.2.2单稳态电路的原理
图中三极管Q2、Q3及其电阻、电容组成了单稳态电路。当由信号放大电路输出信号时，三极管Q2的集电极由低电位变为高电位，此时由电阻R7为三极管Q3提供电流，Q3从基极得到电流，Q3开始导通，集电极电压开始下降，则此时从电源处有电流流经发光二极管，发光二极管开始发光。
图2-2
单稳态电路只有一个稳定状态。电路在没有信号输入时，选择合理的电阻是三极管Q2稳定在饱和状态。此时集电极电压很低。这样使三极Q3处于截止状态。这就是单稳态电路的稳定状态。
3.2.3延时电路
当发光二级管发光时，发光只能持续很短的时间，电容有储存电能的作用，电容c3不断发电使得二极管发光得以持续。
图2-3
当外界无信号时三极管Q1的集电极工作电压为4.3V，当外界有信号时，三极管Q1的电压变为1V左右。
四．调试
4.1.1调试准备——检查电路
在调试之前，必须认真检查电路连线是否正确，对照电路图按照一定的顺序逐级检测，特别要注意元件是否接错，二极管是否接反。
5.1.2通电观察
将电源调到5伏，，观察电路中指示灯是否有反应。如果没有反应，立即排除后继续通电，打开电源，给系统加上激励信号源（打击声），用眼睛直接观察发光二极管是否发光。
5.1.3调试
第一次调试时，接通电源发光二级管一直亮，用万用表测得Q1集电极电压为5.6V，有点偏大，Vbe之间的电压是0.6V，对Q1进行射极偏执，加上47k的电阻，然后再进行调试。接通电源后，加入信号源的时候，发光二极管没有反应，测得Q1集电极电压0.06v，偏小，Vbe间的电压是0.6v，去掉10k的滑动变阻器，再次调试后，电路运行正常。
6电路特点及改进
特点：电路简单清晰，工作原理简单，所需器材较少。
缺点：可控性不强，工作条件不稳定。接受信号的能里不强
可以在电路中添加光敏电阻，使得电路在有光的条件下不能工作，在黑暗的 条件下正常工作。这样更能符合实际应用。可以在电路中添加NE555集成块使得电路更加的稳定。
7电路使用的元器件
表6-1
总结
经过这为期两周的数字电子技术课程投计，在设计“声控灯”的过程中，我终于知道了在做这样一个课程设计时，应该从什么地方着手，应该怎样构造自己的思路，怎样把所学的理论知道应用到实践中去，在此次课程设计过程中，让我感觉到了，自己所学知识的溃泛，验证了古人所说的“书到用时方恨少”这句话，每做一步实验都要去查阅资料，去把以前所学的知识从新复习一遍。
这次实验不但锻炼了我的动手能力，也帮助我从新温习了一遍模拟电子技术和数字电子技术。以前我一直都比较重视理论知识，认为只要学懂了理论知识，就不怕动手操作，但这次课程设计之后让我完全改掉了这种错误的思想，让我认识到，我不应该做一个书呆子，要有动手能力，要靠自己的双手去实现自己的梦想，有的时候能把原理倒背如流，但是一但用到实际上，就会出错，不能应对一些紧急故障。
比如在焊接上就会出现一系列的问题，我们能把电路图看懂，但是当我们去焊接时就会出现问题，有时是焊接的不够牢固，有时是焊点过于大和别的焊点连接在一起引起短路等一系列的实际操作问题。我们认为，在这学期的课程设计中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
而且，这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
第二篇：西工大模电实验报告 2.8RC文氏电桥振荡器
实验报告
实验名称: RC文氏电桥振荡电路
学院: 航海学院
专业: 信息对抗技术
班级:
姓名:
学号:
同组成员:
一、实验目的
（1）学习RC正弦波振荡器的组成及其震荡条件。
（2）学会测量、调试振荡器。
二、实验原理
文氏电桥振荡电路又称RC串并联网络正弦波振荡电路，它是一种较好的正弦波产生电路，适用于频率小于1MHz，频率范围宽，波形较好的低频振荡信号。
从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，为了产生正弦波，必须在放大电路中加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的振荡器通常是得不到正弦波的，这是由于正反馈量很难控制，故还需要加入一些其它电路。
如图所示，是用运算放大器组成的文氏电桥RC正弦波震荡电路：
图中R3，R4，R5构成负反馈支路， R1，R2，C1，C2的串并联选频网络构成正反馈之路并兼做选频网络，二极管构成稳幅电路。调节电位器R5可以改变负反馈的深度，以满足振荡电路的振幅条件和改善波形。二极管D1，D2要求温度稳定性好且特性匹配，这样才能保证输出波形正负半周对称，同时接入R4以消除二极管的非线性影响。
若
，C1=C2，则振荡频率为f0=1/2πRC，正反馈的电压与输出电压同相位（此为电路振荡的相位平衡条件），且正反馈的系数为1/3。为满足电路的起振条件，放大器的电压放大倍数AV>3，其中
，
。由此可得出当
>2R3时，可满足自激振荡的振幅起振条件。在实际应用中R6略应大于R3，这样既可以满足起振条件，又不会因为过大而引起波形严重失真。
此外，若对所有的频率成分不加选择的反馈放大，则无法输出正弦信号。为了输出单一的正弦波，还必须进行选频，仅仅使某一频率的正弦信号被放大和反馈形成震荡，而使其它的频率成分被抑制。由于振荡的频率为f0=1/2πRC，故在电路中可变换电容来进行振荡的频率的粗调，可用电位器代替R1，R2来进行频率的细调。
电路起振以后，由于元件的不稳定性，如果电路增益增大，输出幅度将越来越大，最后由于二极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果增益不足，则输出幅度减小，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。图中负反馈支路的两个二极管即为自动限幅元件，主要利用二极管的正向电阻随所加电压而改变的特性，来自动调节负反馈深度。
三、实验内容
（1）按所示的电路图连接好仿真实验电路，闭合开关
、
。
（2）启动仿真，用示波器观察有无正弦波的输出。若无输出，可从小到大调节R5使得VO波形从无到有，恰好出现震荡波形，记录波形；然后继续增大，直至稳定不失真，记录波形；继续增大，直至恰好出现失真波形，记录此时的波形。
（3）保持其他参数不变，观察C1=C2=0.01μF和C1=C2=0.02μF两种情况下（输出波形不失真），用毫伏表测量
和
的有效值和频率，并记录结果于表一中。
（4）打开开关、，再次观察VO波形。
四、实验结果
（1）、闭合时仿真波形记录
①临界起振波形
② 正弦波输出波形
③失真波形
（2）正弦波振荡器仿真测试数据记录
表一 正弦波振荡器仿真测试数据记录
(3)
、
打开时仿真波形记录
五、实验结果分析
（1）由振荡器的原理可知，当增大电位器R5阻值时，放大器的增益逐渐增大，当达到R6 =（R5+R4）>R3时，则振荡器总体电压放大倍数大于1，达到自激振荡的条件。此时开始自激振荡。当继续增大电位器时，增益继续增大，二极管开始非线性限幅，当输出幅值过大时，超过二极管限幅最值，开始出现非线性失真。
（2）改变选频网络的电容值，例如改为0.02μF，则理论上振荡器的输出信号的频率变为原来的一半，实验结果中如果忽略误差，则结果符合理论计算和猜测。
（3）断开二极管，电路失去限幅能力，一旦开始振荡，稍微增大放大器的增益，便会达到放大器的最大输出幅值，无法完成实际的应用。