声控LED三稳态控制设计.doc

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 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。 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。 单元电路设计计算与元器件的选择 电源选择：此系统采用的是12V直流单电源供电 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。 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。 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。 三稳态电路：三稳态触发电路采用三极管搭建。 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 HYPERLINK /view/418194.htm \t _blank 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。 设计的具体实现 系统概述 （1）、系统框图 声 音 信 号 放 大整 流电 路声 声 音 信 号 放 大 整 流 电 路 声 音 信 号 采 集 三 稳 态触发电 路LED亮 灭比 较 三 稳 态触发 电 路 LED 亮 灭 比 较 电 路 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 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 图二： 图二： （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：=100 电容C2 作用为防止运放自激 图三： 图三： （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 图四： 电阻R3为2K是实验效果比较好 图四： （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： 图五： 图五： （5）比较电路 比较电路采用的是单电源供电的LM393组成的 图六：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。 图六： （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