目录
前 言 ............................................................1 第一章 设计内容及要求 ...........................................2 第二章 系统组成及工作原理 .......................................3 2.1 声电转换电路 ..............................................3 2.2 电压放大电路 ..............................................4 2.3 单稳态延时电路 ............................................5 第三章 电路方案设计 .............................................7 3.1 系统设计方案选择 ..........................................7 3.2 电路连接设计 ..............................................8 第四章 单元电路分析与设计 .......................................9 4.1 基本方案介绍 .............................................9 4.2单元电路分析及参数计算 ....................................9 4.2.1声电转换电路 .........................................9 4.2.2电压放大电路 .........................................9 4.2.3单稳态延时电路 ......................................10 第五章 实验、调试和测试结果与分析 ..............................11 第六章 结 论 ...................................................12 参考文献 ........................................................13 附录一 ..........................................................14 附录二 元件清单 .................................................15 附录三 实物图 ...................................................16
前 言
自1879年爱迪生点燃了第一盏真正有广泛实用价值的电灯后,电灯就被人类广泛的应用，然而我们经常使用的灯泡都是人为机械地控制它的，这对于当今社会各种智能化的建筑来说是非常不实用的。随着人类社会的进步和电子科技的发展，人们想到并做到了用声音来控制灯泡的点亮，使得人来灯亮，人走灯熄。这一方面迎合了当今所提倡的科学发展观，节省电能，另一方面也体现了科技的进步以及人类的聪明才智。当然，实现光控不是一件容易的事，因为声音是模拟量且是非电信号，无法应用在数字电路中，所以我们在设计声控电路时面临的最核心的问题就是怎么把模拟量转化为数字量，把声音信号转化为电信号。因此，我们首先要设计出一个接收设备，专门用来接听声音信号并将声音信号转化为电信号传送到下一级电路。但是声控电路对声音信号的要求是既不能太强也不能太弱，太强难以控制，太弱则会使电路过于复杂，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，这就要用到功放电路、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，能提高输出电压。如今，有了声音传感器，可以直接将声信号转换为电信号，大大简化了电路结构，使声控电路的设计更加容易。完成了声信号到电信号的转换后，我们可以用产生的电信号去触发触发器使电路导通。电路对元器件的要求也较高，特别是半导体器件要有较高的灵敏度。只有各电参数精确稳定，才能使电路高效稳定的工作。
目前，声控技术更是引领着科技的发展和时代的潮流。如现在最新的iphone4s智能手机，其最大的特色就在于语音控制。我们声控技术今后能更广泛更深入地被人类应用，造福人类。
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第一章 设计内容及要求
基本要求：1、声控
2、延时点亮小夜灯
提高要求：1、电路板布局合理，能够得到充分利用，元器件摆放平行、整齐，焊接美
观，线要走直。
2、做出的产品在实际中能够经久耐用。
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第二章 系统组成及工作原理
系统组成流程图:
声电转换电路 → 电压放大电路 →
单稳态延时电路
2.1 声电转换电路
声电转换电路主要由咪头组成，咪头如下图所示：
图2.1 咪头
驻极体咪头的工作原理：
咪头，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件。它体积小，结构简单，电声性能好，价格低廉，应用非常广泛。
高分子极化膜上生产时就注入了一定的永久电荷（Q），由于没有放电回路，这个电荷量是不变的，在声波的作用下，极化作用下，极化膜随着声音震动，因此和背极的距离也跟着变化，也就是锁极化膜和背极间的电容是随声波变化。
电容上电荷的公式是Q=C*V，反之V=Q/C也是成立的。咪头总的电荷量是不变，当极板在声波压力下后退，电容量减小，电容两极间的电压就会成反比的升高，反之电容量增加时电容两极间的电压就成反比的降低。最后再通过阻抗非常高的场效应将电容两端的电压取出来，同时进行放大，就可以得到和声音对应的电压了。由于场应管时有源器件，需要一定的偏置和电流才可以工作在放大状态，因此，咪头都要加一个直流偏置才能工作。 1、 灵敏度（感度）
一般定义为：咪头声电转换的效率。用dB表示。在相关传声器的测试标准中设定为 0dB=1V，所以咪头的灵敏度值均为负值。必须提及的是：传声器灵敏度的高低不仅是传声器自身的灵敏度决定的，还与电路中的电阻R有关。这个电阻的大小直接影响到传声器的灵敏度。 2、 频率响应
一般定义为：传声器在音频传输中频率各点所对应的灵敏度的一致性状态。传声器的频响范围大多标称为20-20khz，一般认为，这种一致性越趋一致，整个频响曲线越平越好
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3、 电流与阻抗
咪头内部有一个场效应三极管，其作用是阻抗转换和信号放大，所以咪头工作必须要加一个直流电压，可在1.5--6v之间选择。咪头的电流值正常情况下取决于FET（场效管）的电流值。一般在0.15--0.5mA之间。在这里，FET是一个恒流源，当咪头的外加电压、电阻变化时电流值基本不变。因此，我们可以认为咪头的电流值就是FET的电流值。FET电流值与自身的放大增益指标即跨导（相当于晶体管的放大倍数）、自身的阻抗值有关。一般认为：在一定的范围内，咪头的正常电流值越大、阻抗也就越低、放大能力就越高、咪头的灵敏度也就越高。咪头的阻抗值不仅影响到咪头本身的灵敏度，更重要的是影响到使用咪头的电器的指标，就是说，咪头的输出阻抗一定要与使用咪头的电器的放大器的输入阻抗匹配，才能获得最大传声增益。 4、 噪声的产生与克服
咪头的噪声分自身的本地噪声，和外界的干扰噪声。由于咪头的场效应管电流值很小，本地噪声已很小。金属外壳接地不良、封装不良、是噪声的主要来源。特别在手机等高频设备中，当咪头外壳与PCB版的接触电阻大于1欧姆，就会产生明显的高频调制干扰，即所谓的电流声、蚊鸣声。克服的方法见一下文章。
2.2 电压放大电路
LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图2.2.1所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图2.2.2所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-（-）为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+（+）为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
图2.3 运算放大电路 图2.4 管脚连接图
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