拍手开关课程设计

塔里木大学信息工程学院课程设计第1页共11页目录前沿................................................................2正文................................................................22.1设计的目的和意义.............................................22.2目标与总体方案...............................................22.3设计方法和内容...............................................22.3.1各元器件的选择及检测方法...............................22.3.2电路原理...............................................72.3.3电路的焊接安装与调试..........................................72.4设计创新与关键技术...........................................82.5结论.........................................................9致谢...............................................................10参考文献：.........................................................10附录一：成果图.....................................................11附录二：元器件清单.................................................11塔里木大学信息工程学院课程设计第2页共11页前沿随着人们生活水平的提高，各种电子元器件物理开关已不能满足人们对生活便利和生活乐趣的享受，于是便有了声控光控等非物理形式的开关。在我们控制电路的同时还能找到其中的一点乐趣。本次课程设计我们设计了一个拍手开关，即在当外界发出声音（拍手）时，控制电路接收声音信号并控制LED灯点亮，再次拍手时控制LED灯熄灭，非常好玩。其组成部分是主要由音频放大电路和双稳态触发电路组成。本次课设是在学习了数电，高频等课程的情况下在老师的指导下完成的。最后圆满完成了本次课设。正文2.1设计的目的和意义巩固加深对模拟电子技术和数字电子技术基础的知识理解，提高综合利用所学知识的能力，培养学生独立分析问题，解决问题的能力。通过查找资料、选方案、设计电路、仿真和调试、写报告等环节的训练，熟悉设计过程、步骤。为今后从事电子线路的设计，研制电子产品打下基础。设计模拟和数字混合电路，实现特定功能，学习这一技能，积累一方面的经验。2.2目标与总体方案本次课程设计将要制作一个能实现拍手即开，再次拍手即关的小装置，装置中的发光二极管用于观察开关实现。首先设计好电路选择元器件，再制作PCB板，然后检查各元件是否完好，然后焊接元器件至PCB板上，最后通电调试检查成果。2.3设计方法和内容首先对元器件好坏进行检查。本次需用到的元器件有电阻、电容、二极管、发光二极管、三极管、话筒、接线端、电源线、PCB板等。2.3.1各元器件的选择及检测方法二极管采用普通的整流二极管1n4148。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。在测试时先把指针表满偏同时将指针表打到1K档，其次：用表笔对电容进行放电，在用表进行测试，用红笔接负极，黑笔接正极；最后：看指针的偏转，且还要指针还原，如能还原就表明电容正常，不能回到原位则表明电容漏电。测试漏电电容方法：用万用表的电阻挡（R*100和R*1K），将表笔接触电容器两引线。刚接触时，由于电容充电电流大，表头指针偏转角度大，随着充电电流减小，指针逐渐向R=无穷方向返回，最后稳定处即漏电电阻值。一般电容器的漏电电阻为几百至几千兆欧，漏电电阻相对小的电容质量不好。测量时，若表头指针指到或接近欧姆零点，表示电容器内部短路。若指针不动，始终指在R=无穷处，则意味着电容器内部短路或已失效。对于电容量在0.1μF以下的小电容，由于漏电电阻接近无穷，难以分辨，所以不能用此法测漏电阻或判定好坏。塔里木大学信息工程学院课程设计第3页共11页（1）电容：电容（或电容量，Capacitance）指的是在给定电位差下的电荷储藏量；记为C，国际单位是法拉（F）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上；造成电荷的累积储存，最常见的例子就是两片平行金属板。也是电容器的俗称。数字表示法：三位数字的表示法也称电容量的数码表示法。三位数字的前两位数字为标称容量的有效数字，第三位数字表示有效数字后面零的个数，它们的单位都是pF。如：102表示标称容量为1000pF。221表示标称容量为220pF。224表示标称容量为22x10(4)pF。电解电容器的极性检测：电解电容的正负极性不允许接错，当极性接反时，可能因电解液的反向极化，引起电解电容器的爆裂。当极性标记无法辨认时，可根据正向连接时漏电电阻大、反向连接时漏电电阻相对小的特点判断极性。交换表笔前后两次测量漏电电阻，阻值大的一次，黑表笔接触的是正极，因为黑表笔与万用表内电池正极相接（采用数字万用表时，红表笔接电池正极）。塔里木大学信息工程学院课程设计第4页共11页但用这种办法有时并不能明显地区分正、负向电阻，所以使用电解电容时，要注意保护极性标记。（2）二极管：二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)，另外，还有早期的真空电子二极管；它是一种具有单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。二极管测试：二极管主要分为三种：整流二极管、稳压二极管、发光二极管；此外，还有开关二极管。先打磨引脚，再用指针表测试，因二极管具有单相导电性，所以，在测试时，红笔接负极，黑笔接正极，若是导通，且红笔接正极，黑笔接负极，为截止，则表明二极管是正常的，若不是则表明二极管是坏的。注：发光二极管用10K，其它用1K档；发光二极管的光线是非常微弱的，因此，在观察是要仔细。半导体二极管的极性判别一般情况下，二极管有色点的一端为正极,如果是透明玻璃壳二极管，可直接看出极性。（3）三极管：S9013管脚分布情况如图2-1所示：图2-1三极管S9013半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。参数：从左往右依次为发射极、基极、集电极结构NPN塔里木大学信息工程学院课程设计第5页共11页集电极-发射极电压：25V；集电极-基极电压：45V；发射极-基极电压：0.7V；集电极电流IcMax：0.5A；耗散功率：0.625W；工作温度：-55℃~+150℃；特征频率：150MHz；放大倍数：D64-91E78-122F96-135G122-166H144-220I190-300；主要用途：放大电路。（4）电阻：电阻器简称电阻，通常用“R”表示,是所有电子电路中使用最多的元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能，即它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。电阻的种类很多，通常分为碳膜电阻，金属电阻，线绕电阻等：它又包含固定电阻与可变电阻，光敏电阻，压敏电阻，热敏电阻等。通常来说，使用万用表可以很容易判断出电阻的好坏：将万用表调节在电阻挡的合适挡位，并将万用表的两个表笔放在电阻的两端，就可以从万用表上读出电阻的阻值。应注意的是，测试电阻时手不能接触到表笔的金属部分。电阻的阻值标法通常有色环法，数字法。色环法在一般的电阻上比较常见。所谓色环法既是用不同颜色的色标来表示电阻参数。色环电阻有4个色环的，也有5个色环的，各个色环所代表的意义如图2-2所示：塔里木大学信息工程学院课程设计第6页共11页图2-2各色环意义读取色环电阻的参数，首先要判断读数的方向。一般来说，表示公差的色环离开其他几个色环较远并且较宽一些。判断好方向后，就可以从左向右读数。例如，某4色环电阻的颜色从左到右依次是红（2），紫（7），黄（x10000），银（正负10%），则此电阻的阻值为27Ωx10000=270000Ω，也就是270KΩ，公差为正负10%。再如，某5色环电阻的颜色从左到右依次是红（2），绿（5），蓝（6），红（x100），棕（正负1%），则此电阻的阻值为256Ωx100=25600Ω，也就是25.6KΩ，公差为正负1%由于手机电路中的电阻一般比较小，很少被标上阻值，即使有，电阻一般也采用数字法，即：101——表示10*10^1Ω即100欧的电阻；102——表示10*10^2Ω即1KΩ的电阻；103——表示10*10^3即10KΩ的电阻；104——表示10*10^4即100KΩ的电阻；503——表示50*10^3即50KΩ的电阻；依次类推。如果一个电阻上标为22*103，则这个电阻为220KΩ。如果一个电阻上标为22*10^3，则这个电阻为22KΩ。（5）驻极话筒:驻极体话筒是电容话筒的一种。电容话筒的基本原理就是用一个电容器作为声信号——电信号的转化器，这个电容的一个极板可以感应声压的变化，起到声信号摄入的作用。通常这一极由金属化的高分子膜片构成，与另一极构成一个极间距离可以改变的可变电容。在有声压作用时，膜片发生振动，振动强度、振动频率都由即时声压决定，电容容量也相应的随声信号而发生变化。假如此时已经给电容加上了一个恒定的电压，那么电容容量的改变将使得电容上极化的电荷量发生改变，从而在电容两端产生一个电信号，达到声—电信号转换。某些材料在加上电荷后可以基本上永久性的保存住这些电荷，这就是通常所说的驻极体材料，使用这些材料的话筒就是所谓的驻极体电容话筒。电容话筒拾声单元有两个极，其中的一极是可以振动的金属化膜片，另一极则为金属极板。对驻极体电容话筒来说，就是将其中一个极用驻极体材料制成或加上驻极体材料，利用驻极体材料本身可以保存电荷的特点，由驻极体提供正常工作所需恒定电压。这样省去了提供给话筒极头工作所需电源电压的部分，结构简单，体积也小。依据使用驻极体材料的位置，又可分为膜片式和背极式两种。早期驻极体话筒多采用膜塔里木大学信息工程学院课程设计第7页共11页片式，即使用驻极体材料制作膜片，工艺相对简单，技术要求不高。但是由于使用驻极体材料制作的膜片的音质效果并不是很好，现在的驻极体话筒多采用背极式，即在电容的另一极（背极）上附着驻极体材料、极化电荷，而膜片材料则可从拾音角度考虑，选择音质效果较好的材质的膜片。从目前技术发展来看，背极式传声器是驻极体话筒的一个趋势。驻极体传声器相对于一般电容传声器来说，生产工艺简单，成本低，适于大批量生产。同时体积较小，使用时比较方便，广泛应用于多种场合，比如一般会议场合，语音通讯系统，如电话机、摄像机、手机、复读机等等。但驻极体话筒拾声的音质效果相对差些，多用在对于音质效果要求不高的场合。2.3.2电路原理本电路主要由音频放大电路和双稳态触发电路组成。Q1和Q2组成二级音频放大电路，由MK1接受