声音响度指示器.doc

《声音响度指示器.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《声音响度指示器.doc（21页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、无锡科技职业学院 声音响度指示器自主创新实践报告设 计 题 目 声音响度指示器 学 生 姓 名 汪骏飞 专 业 电气自动化 班 级 0901 指 导 教 师 陶丽萍 二O一一年十二月八日 目 录一、课题概述2二、硬件电路设计32.1 声音响度指示器原理图32.2 元器件介绍32.2.1 LM358集成电路32.2.2 LM3915集成电路42.2.3 78L05集成电路52.2.4 三极管2N39055三、电路仿真63.1 EWB软件介绍63.1.1 虚拟电子工作台（EWB）概述63.1.2 虚拟电子工作台（EWB）的主要功能63.2 在EWB中的仿真过程73.3 截图8四、PCB板设计及制作

2、104.1 Protel软件的功能简介104.2 画板步骤 13五、实物制作及调试165.1 元件清单165.2安装过程及注意事项175.3功能调试 175.4 截图17六、总结体会19一、课题概述 声音响度指示器是用有形可见的物体来表示声音响度的装置。从古至今，对于声音响度指示器的革命倒是没有多大格式的变化，反而是朝廉价的LED发光二极体显示装置的方向发展。如今，它几乎是在任何一种声频器材上都会出现，适用范围特别的广泛。 LED灯型的声音响度指示器在与同类产品比较时，显示出了更廉价，制作更简单，原理更清晰的特性。由于实用性，所以在今天，制作LED灯声音显示器还显示出它的价值。 声音响度指示器

3、是将声音分贝通过LED灯的亮熄情况反应出来的装置。电路采用LM3915条形LED灯显示驱动芯片驱动2排*10的LED灯，线性表示声音的大小。声音由麦克风拾取后，转化成电流信号，进入芯片LM358,由LM358提供初级放大。放大后的电流进入到LM3915输入引脚，再由LM3915进行自动增益控制。由于声音响度的不同，导致LM3915输出的电压不同。依据输出电压的大小的不同，点亮 不同个数的LED灯，代表不同的声音响度。演示时在指示器旁放一首歌，会发现随着歌声的高低起伏，亮着的LED灯个数会不断变化；当歌声完全停止时，所有的LED灯全部熄灭。2、 2.1硬件电路设计2.1、声音响度指示器原理图2.

4、2元器件介绍2.2.1、LM358集成电路简介：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、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。特性： 1. 内部频率补偿 2. 直流电压增益高(约100dB) 3.单位增益频带宽(约1MHz) 4.电源电压范围宽：单电源(330V)；双电源(1.5一15V) 5.低功耗电流，适合于电池供电 6.低输入偏流7.低输入失调电压和失调电流 8.共模输

5、入电压范围宽，包括接地 9.差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 10.输出电压摆幅大（0至Vcc-1.5V) 引脚功能： 引脚端序号管脚功能引出端序号管脚功能1输出15正向输入22反向输入16反向输入23正向输入17输出24接地8电源电源电压范围：单电源(330V)；双电源(1.5 一15V)低功耗电流，适合于电池供电 2.2.2、LM3915集成电路简介：概述LM3915是一种单片集成电路，感官的模拟电压水平和驱动器的十个发光二极管，LCD 或真空荧光显示器，提供一个数的3 dB /步的模拟显示。引脚功能：引脚端序号管脚功能引脚端序号管脚功能引脚端序号管脚功能1输出7基准电压调整13输出2

6、接地8接地143电源9电源154接地10 输出165信号输入11176基准电压调整1218电源电压范围：3V到25V单电源下工作。2.2.3、78L05集成电路 起到变压稳压的作用。输入的电压经过78L05，输出后变为稳定的5v电压，以保护电路。2.2.4、三极管2N3904它是一种低电压,大电流,小信号的NPN型硅三极管。集电极-基极电压Vcbo：60V 、工作温度：-55 to +150 。主要用途： 开关应用 、射频放大 3904三级管参数:类型:开关型; 极性:NPN; 材料:硅; 最大集电极电流(A):0.2 A; 直流电增益:10 to 60; 功耗:625 mW; 最大集电极发射

7、电压（VCEO）:25; 频率:300MHz3、 仿真电路3.1、在EWB软件中仿真3.1.1、虚拟电子工作台（EWB)简介随着电子技术和计算机技术的发展，电子设计自动化（EDA）技术越来越被广泛的采用。通过（EDA）技术，电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。常用的EDA软件有Protel、EWB、PSPICE、ORCAD等，其中EWB软件因其操作简单，仿真功能强大，常被用于电路分析和仿真。虚拟电子工作台（EWB）是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电路分析和设

8、计软件。在虚拟电子工作台，可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、数字电路、高频电路及部分计算机接口电路。虚拟电子工作台做电子电路实验所用到的元器件、测试仪器仪表、信号源、导线以及电路连线等，全部由软件实现。它与常规的点电子电路实验相比具有这样一些特点：1.功能全，EWB带有丰富的电路元件库，提供了多种电路分析方法。因此非常适合电子类课程的教学和实验。2.使用方便，采用直观的图形界面，用屏幕抓取的方式选用元器件、创建电路及连接测量仪器。可以实时显示测量结果，并可以交互控制电路的运行与测量过程。3.利用打印机可直接输出实验数据、测试曲线和电路原理图。4.易学易用，便于开展综合性或

9、设计性试验，不仅可以作为现行教学实验的一种补充与替代手段，而且可以作为大型电子系统的设计、仿真和测试的实用手段，还可以为电子技术课程设计开创更广阔的平台。3.1.2、虚拟电子工作台（EWB)主要功能 Electronics Workbench是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取，而且仪器的操作开关、按键同时集仪器极为相似。Electronics Workbench仿真元器件用几种元器件库分类管理，包括：信号源库（内含：直流电压源、交流电压源、时钟源等），基本器件库（内含：电阻、电容、三极管等），模拟集成电路、数字集成

10、电路、模拟数字混合集成电路、显示器件（内含：LED、逻辑测试笔、灯泡等）。Electronics Workbench仿真测试仪器仪表种类齐全，既有一般实验室有的通用仪器，如直流电源、万用表、双踪示波器、函数信号发生器等，又有一般实验室少有的或没有的仪器，如波特图仪、逻辑分析仪、字信号发生器、逻辑转换器等。 Electronics Workbench的元器件库不仅提供了数千种电路元件器件供选用，而且还提供了各种元器件的理想值，因此仿真的结果就是该电路的理论值，这对于验证电路的原理和电子类课程的教学与实验极为方便。同时也可以新建元器件库或扩建已有的元器件库，建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品

11、使用手册中查到，对于工程技术人员非常实用。 Electronics Workbench的分析功能全面、详细，包括电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析等常规电路分析方法，还提供了离散付里叶分析、电路零点分析、交直流灵敏度分析和电路容差分析等共计十四种电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。此外它还可以对被仿真电路中的元件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察到在不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时，它还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。3.2

12、在EWB中的仿真过程1、 从元件库中将所有元器件找出来。2、 根据电路图将元件摆放，通过旋转，镜像，剪切，复制等方法将元器件合理的安排。3、元器件参数设置：选定元器件，双击鼠标左键或单击鼠标右键从菜单中选Component Properties都可以弹出元器件特行对话框，从而设定元器件的标识（Label）、编号（Reference ID）、数值（Value）和模型参数（Model）、故障（Fault）、显示（Display）、分析设置（Analysis setup）等特性。4、点击菜单Circuit选Schematic Option项，在弹出的对话框中可设置电路的标识、编号、数值、模型参数、节

13、点号等的显示方式及有关栅格（Grid）、显示字体（Fonts）的设置，该设置对整个电路图的显示方式有效。其中节点号是在连接电路时，EWB自动为每个连接点分配的。也可以在电路工作区的空白地方点鼠标右键，在弹出菜单中选Schematic Option项进行这些操作。3.3截图 原理图4、 PCB板的设计及制作4.1Protel软件的功能简介Protel 99 SE主要由原理图设计系统、印制电路板设计系统两大部分组成。1原理图设计系统 这是一个易于使用的具有大量元件库的原理图编辑器，主要用于原理图的设计。它可以为印制电路板设计提供网络表。该编辑器除了具有强大的原理图编辑功能以外，其分层组织设计功能、

14、设计同步器、丰富的电气设计检验功能及强大而完善的打印输出功能，使用户可以轻松完成所需的设计任务。 2印制电路板设计系统 它是一个功能强大的印制电路板设计编辑器，具有非常专业的交互式布线及元件布局的特点，用于印制电路板（PCB）的设计并最终产生PCB文件，直接关系到印制电路板的生产。Protel99SE的印制电路板设计系统可以进行多达32层信号层、16层内部电源/接地层的布线设计，交互式的元件布置工具极大地减少了印制板设计的时间。 同时它还包含一个具有专业水准的PCB信号完整性分析工具、功能强大的打印管理系统、一个先进的PCB三维视图预览工具。 此外，Protel99SE还包含一个功能强大的基于

15、SPICE 3f5的模/数混合信号仿真器，使设计者可以方便地在设计中对一组混合信号进行仿真分析。 同时，它还提供了一个高效、通用的可编程逻辑器件设计工具。 二、Protel99SE运行环境1运行Protel 99 SE的推荐配置 ? CPU：Pentium II 400及以上PC机 ? 内存：64M ? 显卡：支持80060016位色以上显示 ? 光驱：24倍速 2运行环境 Windows NT/95/98及以上版本操作系统。 由于系统在运行过程中要进行大量的运算和存储，所以对机器的性能要求也比较高，配置越高越能充分发挥它的优点。 三、Protel99SE设计环境专题数据库管理环境原理图设计环

16、境 1分层次组织设计功能 2强大的元件及元件库的组织、编辑功能 3方便的连线工具 4高效、便捷的编辑功能 5电气设计检测功能 6与印制电路板的紧密连接 7自定义原理图模块 8强大而完善的输出功能 印制电路板设计环境 1丰富的设计规则 2易用的编辑环境 3智能化的交互式手工布线 4丰富的封装元件库及便简的元件库编辑和组织操作 5智能化的基于形状的自动布线功能 6可靠的设计校验 四、电路板设计一般而言，设计电路板最基本的过程可以分为以下3大步骤。 1电路原理图的设计 电路原理图的设计主要是用Protel 99 SE的原理图设计系统来绘制电路原理图。2产生网络报表 网络表可以从电路原理图中获得，同时

17、Protel 99 SE也提供了从电路板中提取网络表的功能。3印制电路板的设计 印制电路板的设计主要是利用Protel 99 SE的PCB设计系统来完成印制电路板图的绘制。4.2、画板步骤 1. Protel 99SE的启动双击打开软件。然后打开【File】菜单，点击【New】，出现建立新设计数据库的对话框。将对话框中【Database File Na】位置打出你所建数据库的文件名。点击【Browes】按钮，选择你所建数据库的保存路径。完成后点击【OK】，即可进入一个空白文件。2. 新建元件原理图形符号库文件 双击空白页上的【Documents】进入，再进入【File】菜单，单击【New】，出

18、现对话框，选择图标，再修改文件名，原理图形符号库文件就建好了。保存。3. 画元器件在原理图形符号库里画LM3915集成电路，画完后，打开【Toll】菜单，选择【Rename Component】选项，修改原器件名称。保存。LM3915集成电路元器件4. 画原理图在【Documents】文件内进入【File】菜单，单击【New】，出现对话框，选择图标，建立原理图库。右击此图标，选择Rename改名。双击进入此库。选择（Broese Sch）浏览器，在（Libraries)状态下，点击【add/Remove】，在跳出的窗口里找到你所建文件的路径，点击【Add】，再点击【Ok】，就将你所建的元件原理

19、图形符号库导入到原理图库内了。然后就根据设计好的电路画原理图。画完后，双击元器件，将名称，序号和封装改过来。保存。电路原理图5. 生成网络表在原理图库内，选择【Design】-【Creat Netilst】，弹出对话框，无需改变默认内容，点击【OK】就行了。保存6. 生成元件材料表在原理图库内，选择【Reports】-【Bill of Materials】，弹出对话框，无需改变默认内容，点击【Next】，进入下一对话框。无需改变默认内容，点击【Next】，进入下一对话框。无需改变默认内容，点击【Next】，进入下一对话框。选择第三项，点击【Next】，进入下一对话框。点击【Finish】，结束

20、。保存。7. 自制PCB元件封装执行【File】-【New】，选择图案，就建成一个封转元件库。画出所要的封装，右击浏览器，选择【Rename】，出现对话框，输入元件的封装。如还要继续画，右击浏览器，选择【New】，就出现新的页面，步骤如上。保存。8.画PCB板 执行【File】-【New】-【Wizard】，选择图案，弹出对话框，点击【Next】，进入下一对话框。选择（Imperial），点击【Next】，进入下一对话框。修改宽度和高度，将对勾全取消，点击【Next】，进入下一对话框。点击【Next】，进入下一对话框。选择第一项，点击【Next】，进入下一对话框。选择第一项，点击【Next】，

21、进入下一对话框。选择第二项，点击【Next】，进入下一对话框。点击【Next】，进入下一对话框。在PCB状态下，点击【Browes】浏览器下拉按钮，选择Libraries。点击【add/Remove】按钮。选择存储路线，点击【Add】，再点击【Ok】，将封装库导入。保存。选择【Design】-【Load Nets】，弹出装入网络表对话框。点击【Browes】，弹出对话框，找出存储路径，点击【Ok】，对话框关闭。如没有错误，单击【Execute】，即可装入网络表。如有错误，根据提示更正。保存。执行【Design】-【Rules】，出现对话框，选择【Placement】，然后根据所需要求更改对话框

22、内容。最后点击【Ok】结束。执行【Tolls】-【Auto Placement】-【Auto Placer】，出现对话框，根据需要，选择布局方法，点击【Ok】，开始自动布局。在手动调整个别元器件的位置。执行【Design】-【Rules】，出现对话框，然后根据所需要求更改对话框内容。最后点击【Ok】结束。自动布局完成。保存。执行【Place】-【Polygon Plane】出现对话框，根据需要更改要求，点击【Ok】结束。开始敷铜。保存。 PCB板截图 PCB板敷铜后的截图5、 实物制作及调试5.1、元件清单位号名称规格数量R1电阻10R1R2电阻10K1R3、R4、R10、R15、R18 电阻

23、100K5R5、R13电阻100R2R6电阻56K1R7电阻330K1R8电阻22K1R9电阻47K1R11电阻3.6K1R12电阻1K1R14电阻5.6K1R16电阻4.7K1R17电阻220K1C1、C2、C3、C5电解电容100F4C4电解电容47F1C6瓷片电容1041C7、C8、C9独石电容3343Q1、Q2、Q3三极管39043U1芯片78L051U2芯片LM3581U3芯片LM39151LED1-LED20发光管红色20MK1话筒2PIN1JP1端子2P2PEKT042PCB板47*70mm15.2安装过程注意事项1. 电解电容和LED等注意正负极。2. 三极管与U1芯片外观相似

24、，焊接时应注意阅读外壳上的标记，防止焊错位置。3. 电阻和大电容应贴板放置。4. U2、U3芯片放置时应注意正反，不能颠倒。5.3、功能调试 当端子接上9v电源时，对着话筒发出声音，如果LED灯闪烁不明显，就将声源向话筒靠近，LED灯的反应就变得灵敏了。5.4、截图 没有声音的时候 有声音的时候6、 总结体会 为其五周的自主创新结束了，我对用触发电路来制作声音响度指示器有了更深的了解。它不但让我把以前所学的知识重新深入透彻得学习了一遍，还让我体会到了自己探究，查找资料解决问题的乐趣。通过这次自主创新，我的自学能力得到提高。声音响度指示器在当今的任何一种声频器材上都出现，运用得很广泛。LED灯声

25、音响度指示器更是以其廉价，简洁等优点被人们广泛接受。他可以使人们将无形的声音可视化，从而更好地控制声音。实训之初，我对所要做的东西不甚了解，对所涉及的知识也是一知半解。经过陶丽萍老师的悉心指导和督促，我渐渐对所做的小制作的概念清晰起来。在不懂的方面，陶老师并不直接告知我答案，而是激励我去自学，去查资料，使我的自学能力大大提高，并且是学会的知识深深印在脑子里，现在想忘也忘不掉了。对于有些实在搞不懂的问题，也在陶老师的一遍遍的重复下铭记于心了。真的感谢陶老师。这次自主创新，对我来说有很大的意义。他是我将所学知识融入到实践中的第一次尝试。虽然其中磕磕绊绊，但总算是完成了。在以后的工作中，就是要将所学贯彻到所用中，所以这次自主创新算是我的启蒙一课。通过它我发现了自己的不足，我希望能总结它的经验，出色的完成以后的工作。20