基于多路音控電路的任意控制的研究設(shè)計(jì)

摘要：較全面地分析了常見(jiàn)的音控電路及音控Ic模塊，這些電路都具有不需專(zhuān)用的發(fā)射裝置，電路較簡(jiǎn)單可靠，但抗干擾能力較差。而多路音控電路及IC模塊一般只能進(jìn)行順序控制；且控制路數(shù)較少的缺陷。采用最常見(jiàn)而廉價(jià)的電子元件，采用理論分析計(jì)算與設(shè)計(jì)安裝調(diào)試相結(jié)合的辦法，設(shè)計(jì)制作出一種新型的，具有一定抗干擾能力的，能任意控制多路輸出的音控電路，而且得到滿意效果。

關(guān)鍵詞：音控；帶通放大器I觸發(fā)器；一階響應(yīng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN722

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004—373X(2008)04—009—03

音控電路既是用聲音對(duì)電路進(jìn)行控制，不必象無(wú)線遙控和紅外遙控一樣需要專(zhuān)門(mén)的遙控發(fā)射裝置，因而得到廣泛的應(yīng)用。目前市場(chǎng)上廣泛使用的樓道音控延時(shí)開(kāi)關(guān)，音控玩具開(kāi)關(guān)等即是如此。但是這只是一種輸出狀態(tài)的開(kāi)關(guān)或只能順序控制多種輸出狀態(tài)的開(kāi)關(guān)，不能任意控制輸出狀態(tài)。查閱國(guó)內(nèi)的一些刊物和雜志，目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)音控電路進(jìn)行任意控制輸出狀態(tài)的文章或論文。針對(duì)這一情況，研究音控電路特點(diǎn)，設(shè)計(jì)制作出一種能任意控制輸出狀態(tài)的較廉價(jià)的抗噪性能較好的音控電路。

1 一般音控電路分析及任意控制輸出狀態(tài)音控電路設(shè)計(jì)思路

1.1一般音控電路特點(diǎn)分析

無(wú)線遙控和紅外遙控容易對(duì)多路輸出進(jìn)行任意控制，其原因是都可以采用對(duì)發(fā)射裝置進(jìn)行狀態(tài)編碼，接收裝置又可以對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行解碼，因而可以任意控制輸出狀態(tài)。但音控電路一般無(wú)專(zhuān)門(mén)的發(fā)射裝置，無(wú)法對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行編碼。另外，音控電路的最大缺點(diǎn)是抗干擾能力非常差，環(huán)境噪音很容易使音控電路產(chǎn)生誤動(dòng)作，造成嚴(yán)重的不良結(jié)果。所以提高音控電路的抗噪能力是非常必要的。

1.2設(shè)計(jì)思路

以掌聲作為輸入信號(hào)，見(jiàn)圖1波形示意圖，圖1(a)為掌聲輸入信號(hào)，圖1(b)為經(jīng)正向整流濾波后的波形示意圖。

由計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器輸出經(jīng)RC電路選擇觸發(fā)T′觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)使開(kāi)關(guān)電路動(dòng)作。由圖2可知，RC電路的時(shí)間常數(shù)選擇得遠(yuǎn)大于掌聲輸入信號(hào)的間隔時(shí)間，電容上的電壓小于T′觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的電壓，雖然掌聲1和掌聲2使計(jì)數(shù)器的輸出y₁，y₂為高電平，但時(shí)間都很短暫，對(duì)應(yīng)1路和2路的RC電路輸出信號(hào)電平都很低，1，2路的開(kāi)關(guān)電路都不動(dòng)作。第3掌聲使計(jì)數(shù)器的輸出y₃一直為高電平，(因?yàn)楹竺嬖贈(zèng)]有掌聲了)該路的RC電路輸出信號(hào)為高電平，對(duì)應(yīng)T′觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)使開(kāi)關(guān)電路動(dòng)作。由此可見(jiàn)，用快速的連續(xù)掌聲就能任意控制音控電路的輸出狀態(tài)。

2 電路設(shè)計(jì)

2.1 電路組成方框圖

(1)音控輸入放大電路：由駐極體話筒，三極管T₁和外圍元件構(gòu)成，作用是進(jìn)行聲電轉(zhuǎn)換和初步放大。

(2)帶通放大電路：由RC網(wǎng)絡(luò)和雙運(yùn)放或4運(yùn)放LM324內(nèi)的1個(gè)運(yùn)放A₁構(gòu)成帶通放大器，作用是進(jìn)行帶通放大，提高抗干擾能力。

(3)靈敏度控制與信號(hào)處理電路：由4運(yùn)放LM324內(nèi)的1個(gè)運(yùn)放A₂及外圍元件和D₁，C₂等構(gòu)成，作用是進(jìn)行電壓放大，R_p可以調(diào)整音控電路靈敏度。放大的音頻信號(hào)再由D₁，C₂進(jìn)行整流和濾波，得到觸發(fā)脈沖信號(hào)。

(4)計(jì)數(shù)器電路：8進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4022對(duì)輸入的掌聲信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。8個(gè)輸出端只用了4個(gè)，當(dāng)計(jì)到5掌聲y₅為高點(diǎn)平時(shí)，觸發(fā)CD4022的異步復(fù)零端，使計(jì)數(shù)器復(fù)零。K₆，y₇未用。因?yàn)橹挥?路輸出。

(5)延時(shí)選擇電路：R₃～R₆。和C₅～G₈組成RC充放電積分回路，D₃～D₆是電容C的放電二極管。作用是對(duì)前級(jí)輸出信號(hào)的脈沖進(jìn)行分離和選擇。

(6)雙穩(wěn)態(tài)電路：2塊上升沿雙D觸發(fā)器中的4個(gè)D觸發(fā)器接成4路T′觸發(fā)器，具有翻轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)和保持功能。

(7)開(kāi)關(guān)控制電路：三極管T₂～T₅工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，雙向可控硅BCR₁～BCR₄受到三極管T₂-T₅的控制而導(dǎo)通或關(guān)斷，從而交流供電通路導(dǎo)通或關(guān)斷。

(8)電源：因?yàn)檎麄€(gè)電路耗電極微，由R₂₁，C₉，D₁₁，C₁₀D₁₂組成簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電源。

2.2 電路工作原理與電路設(shè)計(jì)

電原理圖如圖4所示。

圖4(a)為音控輸入放大電路、帶通放大電路、靈敏度控制與信號(hào)處理電路和計(jì)數(shù)器電路的電原理圖。圖4(b)圖為雙穩(wěn)態(tài)電路、開(kāi)關(guān)控制電路和電源電路的電原理圖。

2.2.1 音控輸入放大電路

駐極體話筒將掌聲轉(zhuǎn)換成微弱的音頻信號(hào)送入到三極管T1₁的基極，該級(jí)為共射小信號(hào)放大器。若β=100，

電容降壓，半波整流，電容濾波，穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓常見(jiàn)的簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電源。但注意的是電路接地端與220 V交流相連。調(diào)整時(shí)要特別注意安全。

3 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)設(shè)計(jì)制作出的音控裝置達(dá)到任意控制4路輸出的目的。功能為：間斷掌聲(間斷時(shí)間大于0.8 s)可使前幾路或4路都同時(shí)通電；連續(xù)掌聲(間斷時(shí)間小于0.8 s)可選擇任意路通電；連續(xù)掌聲加間斷掌聲可使后幾路或第4路都同時(shí)通電；第5掌聲使CD4022復(fù)位，但通電的路數(shù)仍保持通電；CD4022復(fù)位后，也可以采用前述的間斷掌聲或連續(xù)掌聲切斷欲關(guān)斷的路數(shù)。如果要簡(jiǎn)單地切斷任意一路輸出，可將雙D觸發(fā)器的異步復(fù)位端R₀由接地改為接8進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4022的Y₀輸出端。當(dāng)y₀為高電平，4路D觸發(fā)器都被復(fù)位，4路輸出都被切斷。