声控LED三稳态控制设计(精)由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“8086控制led课程设计”。
声控直流电机控制器设计报告 关键词:声控、信号放大、三稳态 一.设计要求
设计声音接收电路,当拍一次手时,控制电机(用红绿两个发光二极管模拟正转——红灯亮,当连续拍两次手时,电机反转——绿灯亮,当连续拍三次手时,电机停下——不亮。
(1遥控距离:2m以上;(2连续拍手时间间隔:0.5秒左右。
(3用两种不同的发光管显示电机不同的工作状态。二.方案选择及电路的工作原理(一.前级声音信号处理: 方案一:声音信号用麦克风(咪头采集,使用三极管作第一级信号放大,采用LM358进行第二级信号放大,LM358采用双电源供电。
方案二:声音信号放大直接采用LM358进行两级放大,LM358采用单电源供电。然后采用电容整流,使用比较器输出脉冲。
由于此设计题目不用考虑信号的失真,以及考虑到放大倍数可调性,最终选择方案二。
(二.后级逻辑电路处理
方案一:采用数字芯片移位寄存器74LS194,搭建后级触发电路。方案二:采用数字芯片4017。
方案三:使用三极管反相器搭建三稳态触发电路控制LED发光。
考虑到此实验是模拟电路设计,所以最终选择方案三使用三极管搭建三稳态触发电路控制LED发光。
三.单元电路设计计算与元器件的选择
1.电源选择:此系统采用的是12V直流单电源供电
2.麦克风参数设定:经实验得知麦克风(咪头工作在6.5V左右的声音信 号最良好。
3.声音信号放大处理:声音信号放大处理采用运放LM358做两级放大处理, 第一级采用正向放大,放大倍数为100倍。然后采用RC整流电路,对信 号进行整流,再进行第二级信号放大。
4.比较电路:比较电路采用专用比较器LM393对信号处理,使输出信号为 脉冲信号。
5.三稳态电路:三稳态触发电路采用三极管搭建。
6.元器件选择:LM358、LM393、三极管、开关二极管、LED、普通电容、电 阻。
LM358:LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
LM393:LM393 是双电压比较器集成电路。
工作电源电压范围宽,单电源、双电源均可工作, 单电源: 2~ 36V,双电源:±1~±18V;消耗电流小, ICC=0.8mA;输入失调电压小,VIO=±2mV;共模输入电压范围宽, VIC=0~VCC-1.5V;输出与TTL,DTL,MOS,CMOS 等兼容。四.设计的具体实现 1.系统概述（1、系统框图
图一:(2系统设计思路
系统设计思路:系统设计主要是采用传统模拟电子电路设计方法,对声音信号进行采集、放大、整流、比较处理后将声音信号转换成脉冲信号。后级电路主要是采用的三极管搭建三稳态触发电路。
系统主要是包括六个模块:(1.声音信号采集、(2信号放大、(3信号整流、(4比较电路、(5三稳态触发电路
2.单元电路设计、仿真与分析(1.声音信号采集
声音信号采集是采用麦克风(咪头将声音信号转 化为电信号,经查资料和实验得知咪头的最佳工作电压为6.5V ,工作静态直流为0.8mA 左右。
电容C1主要是隔直通交电容
(2第一级信号放大
第一级信号放大处理采用的是单电源供电的LM358正向放大,由深度负反馈可知: 放大倍数:5 R 2RP A f =100 电容C2 作用为防止运放自激
(3整流电路
整流电路采用的是RC 整流,利用电
容两端的电压不能突变的原理。经过实验可得电容C3为47uF 电阻R3为2K 是实验效果比较好
(4第二级放大电路
二级放大电路同样是采用单电源供电的LM358,利用LM358的同相放大 放大倍数:7 R 3Rp A f
(5比较电路
比较电路采用的是单电源供电的LM393组成的 单限正向比较器,由于LM393是TTL 器件,故接了一个
上拉电阻R8,当输入电压高于门限电压时,输出为高电平+12V。(6三稳态触发电路
图七: 三稳态触发电路:用三极管搭建反相器组成三稳态电路
图七所示三稳态电路可以通过输入脉冲电路Ui 来使三极管的稳态翻转,例如:设电路原来处于稳态一(Uce1截止,Uce2、Uce3导通;当Ui 输入一个脉冲时,此时稳态电路将会发生翻转,将会达到稳态二(Uce1导通、Uce2截止、Uce3导通;当Ui 再输入一个脉冲时,稳态将继续翻转,将会
图五: 达到稳态三(Uce1、Uce2导通,Uce3截止。如图八 U i U ce1U ce2U ce312V 6V 6V
6V 图八
三稳态电路仿真:
图九
仿真结果如下所示:
3.电路的安装与调试
介绍电路安装调试过程中所遇到的主要技术问题,给出现象记录、原因分析、解决措施及效果,详细介绍电路的性能指标或功能的测试方法、步骤、仪器设备、记录的图表和数据。
电路板调试主要技术问题:
1、前级声音信号转换电信号不理想
原因分析:麦克风端电压较小,声音信号转换成电信号较弱
解决措施:通过查资料得知麦克风的最佳工作电压为6.5V左右,调节分压电阻阻值,使麦克风工作在最佳的状态。
2、放大电路放大倍数不够
原因分析:LM358采用的是单电源供电的正向放大,放大倍数有负方的两个电阻决定。
解决措施:将负方向的反馈电阻加大,使其放大倍数加大,已达到凡达 效果,所以此处使用电位器以方便后级电路的调试。
3、无信号输入时,仍有信号输出
原因分析:LM358的放大倍数太大,电路产生自激震荡。
解决措施:在反馈电阻上并联一个1000pF的电容,使交流小信号不能够放大。
4、比较器电压输出为0.8V 原因分析:经过电路的检查,没有发现电路连接问题,初步分析为LM393可能被烧坏。
解决措施:换一个LM393电路正常工作。
5、三稳态电路灯的亮灭不符合题目要求
现象:调试过程中发现三个LED的亮灭与题目要求是相反的,即有两个灯亮,一个灯灭,依次循环下去。
原因分析:如果三极管不并联LED时,三极管的导通截止是一个截止,两个导通。而并联上LED后,三极管导通截止的平衡被LED破坏, LED的导通压降为1.8V,而三极管截止时应该
有6V左右。
解决措施:方案一,不直接接LED,使用三 极管搭建反相器,减小对前级电路的影响。方 案二,在并联的LED上串联上一个500欧左 右的电阻,分的一定的电压,是三极管的电截 止电压能在6V左右。如图所示:
6、整流电路效果不是很好
现象:通过数字式示波器观察知道,拍掌时希望能产生一个方波电路,但是事与愿违,出来的波形总是不令人满意。出来的波形总是不止
一个脉冲信号。
原因分析:整流电路的整流效果不好,电容的取值比较小,整流电路是采用的比较简单的RC整流电路,效果不是很好。以及后级的比较电
路方案选择不是很好。
解决措施:增大电容的容值,经过调试最终选择47uF,其次调节门限比较器的门限电压,门限电压比较电压设定为2.2V比较合理。
电路测试方法:
电路调试过程使用的是信号追踪的方法,即根据信号的流向,逐级进行调试。有时也可根据实际情况从后级向前检测。
系统缺点:信号处理不稳定,使得触发电路具有不确定性。改进方法:将比较器改为迟滞比较器。
电路板参数:
五.心得体会及建议
赵江鸿:通过这次电子实验课程设计,再一次对模拟电子技术基础作了回顾;对运算放大器的使用又进一步的掌握,加深了对电路性能和信号保护的考虑;熟悉了protel 99SE及Altium designer 6软件的使用。学会了自己制作电路板。调试电路过程中,由于是自己搭建的三稳态电路,不是很稳定,出现了信号的干扰。实验本身很简单,只是由于没有数字芯片,所以调试了很久;希望以后的实验,不要规定方法,只要能够实现功能就应该被允许。
赵勋:通过此次课程设计,我学到了很多东西,这不仅仅是从理论到实践的飞跃,更重要的是我的动手能力的到了锻炼。学习不仅仅是书本上的,更重要的是将书本上的知识应用到实践当中。电子系统设计提供了一个很好的平台,这次的设计题目是声控直流电机,关于这个题目,可以说我是一步步的见证了它的成长。由最初的查找资料、方案论证、调试电路、到方案选择、原理图绘制、PCB 绘制、电路板制作焊接等等一系列的工作。在这个过程中对于制作电路板没有太多经验的我来说,学到了很多。在这个过程中虽然有几次失败——制作了三块电路板,但是做每一块
电路板我都是怀着期待与兴奋的心情。这也是我为什么能够在调试板子过程中一次次坚持下来的原因。在设计过程中遇到了许多的问题,第一次方案没有论证好,就很匆忙的做了快电路板,结果可想而知失败。第二次方案论证好,可是实际与理论是有差距的,又一次的失败了。在一次次的失败中我们坚持到了最后。通过查资料,问老师、学长来充实自己,完成电子系统的设计。画PCB心得元件一定要根据信号的走向来布局。
通过电子系统设计我们小组学到了很多,不仅是将我自己学到的东西用于设计,更重要的是我用自己学到的东西帮助了同学。
我的建议:希望电子实验中心能够支持这种课程,能够在平时也能够为同学们提供开放实验室,以让同学们能够有地方法调试、焊接电路板, 六.附录 电路原理图:
PCB
3D显示效果(正面
电路板实物图 电源 跳线冒 LED 麦克风 元件明细表： C9013 LED LM358、LM393 精密滑动变阻器 三支 两支 各一支 4支 咪头（麦克风）电容 电阻 开关二极管 一支 33uF、104pF 若干 3只 七．参考文献 1·电子基础教学实验中心·电子技术基础实验·四川大学出版社·2005.8 2·电子实验中心·模拟电子技术基础·成都信息工程学院 3·何健新·数字逻辑设计基础·高等教育出版社·2012.2 4·许国殷·三稳态触发电路·无线电杂志·1978 11 / 11
