声控开关的设计与制作
一、设计任务与要求
1. 设计一个声控开关，控制对象是发光二极管；
2. 接收到一定强度的声音后，声控开关点亮发光二极管（电流 5～10mA）， 延时时间在 1～10s 之间可调；
3. 延时时间用数字显，时间单位为 0.1s，显示范围为 0～9.9s。 4. 在选择元器件是，考虑成本。
5. 根据技术指标，通过分析计算及确定电路的形式和元器件的参数。
二、方案设计与论证
设计方框图如图 1 所示。采用 74ls160 计数器及 74ls47 译码器，集成电路， 由 555 构成的单稳态触发器和多谐振荡器以及施密特触发器，还有 74ls00 等门电路。驻极体话筒接收到一定强度的声音信号后，声音信号转化为电压信号，幅值很小，经放大、整形（施密特电路）后，触发单稳延时电路，产生一个宽度可调的脉冲信号，驱动发光显示电路。同时，这个脉冲信号作为选通信号，使计时器计数，并用数码显示。
驻极体话筒
放 大 施密特 电路 单稳 延时
时基电路
选 通 计 数 译 码 数码 显示
图 1 声控开关框图
设有信号发生电路、放大整形电路、单稳延时、时基电路、计数器及译码显示。各部分功能明确且之间的联系容易理解，两个同频信号中 fR 为基准信号，
fS 为被测信号，经放大整形后，变成正方波信号，再经二分频电路送入由异或门组成的相位比较电路，其输出脉冲 A 的宽度 tW 可反映两信号的相位差。
锁相环和 360 分频电路构成的是 360 倍频电路其输出B 的每一周期对应原信号的 1，所以可用它来度量相位差。控制电路的作用分为两方面，其一，当计数结束时，产生锁存信号，将计数结果存入锁存器；其二，锁存后，再产生一短暂的清零信号，将计数器清零，为下一周期的测量做好准备。
1、因为集成运放起着放大的作用，所以它的输出信号应为输入信号的 101 倍。用 555 定时器构成的施密特触发器起整形作用。
2、异或门采用 74ls160 计数器，74ls47 译码器，用示波器检查并输出是否反映了两信号的相位差。
3、锁相环采用低频锁相环 CD4046，选择合理压控振荡器的定时电阻和电容，使其震荡频率在 50×360=18kHz 左右。环路滤波器采用简单的 RC 滤波器即可， 截止频率应低于 40Hz。
4、用 555 定时器构成的单稳态触发器起单稳延时作用，高电平触发，其中
tw=1.1RC。时间是 0—10s 可调，C 取 100uF，可计算出 R 为 0—900 千欧的电位器。
5、控制电路用以产生锁存器的锁存信号（即时钟信号）和计数器的清零信
号。可用两级单稳电路，其一接受 A 的下降沿触发，产生一正脉冲 CP；后者接受 CP 的下降沿产生清零脉冲。
三、单元电路设计与参数计算
1、放大整形电路
集成运放起着放大的作用，它的输出信号应为输入信号的 101 倍。用 555 定 时器构成的施密特触发器起整形作用。如图 2 电路所示。
图 2 放大整形电路原理框图
2、单稳延时电路
用 555 定时器构成的单稳态触发器起单稳延时作用，高电平触发，其中tw=1.1RC。时间是 0—10s 可调，C 取 100uF，可计算出 R 为 0—900 千欧的电位器。如图 3 电路所示。
3、时基电路
图 3 单稳延时电路原理框图
用 555 定时器构成多谐振荡器，控制单位时间 t=（R1+2R2）Cln2，其中 t=0.1s， C 取 10uF，可计算出 R=4.8 千欧。如图 4 电路所示。
图 4 时基电路原理框图
4. 计数译码电路
该电路将根据单稳延时电路和时基电路决定的主脉冲给计数器。计数器由十
进制计数器 74ls160 构成，译码器由 74ls47 构成。如图 5 电路所示。
图 5 计数译码电路原理框图
5、电源模块
为了得到直流电源，将 220V 频率为 50Hz 的单项正弦波交流电输入变压器， 单相桥式电路中的整流桥的二极管选用 IN4007。
图 6 电源电路原理图
四、总电路工作原理及元器件清单
1、总原理图
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