模電課程設計簡易門鈴

1、科技學院模擬電子技術(shù)課程設計題目簡易門鈴學生夢蔚專業(yè)班級11 級電科一班學號201131002院 （系）電氣工程學院指導教師月英完成時間2013 年 5月 16日.目錄1課程設計的目的 .12課程設計的任務與要求 .13實驗設計方案及論證 .13.1方案一 .13.2方案二 .23.3兩種方案的比較 .34設計原理及功能說明. 45 硬件的制作與調(diào)試 .66總結(jié) .12參考文獻13附錄 1：總體電路原理圖14附錄 2：元器件清單15.1 課程設計的目的? 通過該項目的學習，學生應當能夠讀懂項目任務書，看懂任務書中的電路原理圖，分析電路工作原理，根據(jù)項目實訓評價明確制考核要求和評分標準。? 能熟

2、練運用萬用表檢測各元器件的質(zhì)量。? 能熟練使用各焊接工具按照電路原理較長和工藝要求完成電路的連接。? 熟練運用電子測量工具完成電路的調(diào)試和故障的排除。? 具備一定的團隊合作開發(fā)能力。2 課程設計的任務與要求? 設計一個門鈴電路，兩端接 6v 的電壓，設置一個按鈕開關(guān)，當按下開關(guān)時發(fā)出門鈴在任聽覺圍的“鈴”聲，松開開關(guān)，則聲音消失。? 其中先設計出電路圖， 再通過電路圖演示軟件演示出其可用性，最后進行實際操作進行電路元件的選擇與焊接。? 要求用部中斷實現(xiàn)，當按下門鈴時， 門鈴發(fā)出響聲， 直到釋放。3 實驗設計方案及論證3.1方案一.J1Key = AVT4R8VT2R1VT15.6k 2N222

3、28202N2222DC12N2222VT33 VC2C12SC18151FC3C41FR2C51F1F10k 1FXLV1InputR3R4R5R6R710k 100k 100k 10k 1k圖 3-1 原理圖電路原理：由 VT1、 VT2 及相關(guān)元件組成多諧振蕩器，用以控制兩種音調(diào)轉(zhuǎn)換，由 VT3、VT4等組成音頻振蕩器，當 VT2導通時，相當于 R1與 R2 并聯(lián)，這時產(chǎn)生一種音調(diào)，當 VT2截止時，只有 R1 參與音頻振蕩器工作，因此產(chǎn)生的是另外一種聲音 , 電路中的 R1、R2 和C5的值決定了音調(diào)的高低當按下門鈴開關(guān)后，門鈴便會交替產(chǎn)生二種不同音調(diào)的聲音。3.2方案二.R1R2R3

4、R415k68k68k 1.5k Q3J1C1C2Key = A2SC1815Q40.01 F0.01 F2N2222U1Q1Q2V12SC18156 VR5BUZZER1002SC18152.5e+008 Hz圖 3-2 原理圖電路原理：當按鈕開關(guān) J1 接通時，多諧振蕩器起振，R1、R4為三極管 Q1、Q2的集電極負載電阻，通過電阻R2、R3分別給三極管Q1、Q2加上正向偏壓，電容C1、C2 交替充電使三極管正常工作，產(chǎn)生音頻振蕩振蕩信號由三極管Q3和 Q4組成的功率放大器放大后送至蜂鳴器 BUZZER，使揚聲器發(fā)出聲音。3.3兩種方案的比較方案一 :電路簡單，器件數(shù)目較少，布線程度中等，

5、反映速度較快，造價便宜，剛接上電源是發(fā)出的聲音是漸變的，一段時間后音調(diào)才趨于平穩(wěn)，電路具有延時性，在開關(guān)斷開時，兩個晶體管有微小的電流流過，所以不工作時也會消耗電能。該方案的功耗較高。.方案二 :電路簡單，器件數(shù)目少，布線程度中等，反映速度快，造價便宜，音色較佳，當按下按鍵時發(fā)出清低楚悅耳的“叮咚、叮咚”聲，電路布具有延時性，在開關(guān)斷開時，電路中沒有電流流過，所以不工作時不會消耗電能。而且該方案的功耗比較低。結(jié)論及選取方案：方案二的元件選取、電路圖及原理都較方案一簡單，而且都是由我們熟悉的三極管、電阻、電容等元件組成，便于我們的組裝。 具有造價低廉， 能夠更簡單的達到我們的目的，所以我們選擇了

6、方案二。4 設計原理及功能說明R1R2R3R415k68k68k 1.5k Q3J1C1C2Key = A2SC1815Q40.01 F0.01 F2N2222U1Q1Q2V12SC18156 VR5BUZZER1002SC18152.5e+008 Hz圖 3-3 門鈴原理圖上圖為電子門鈴電路， 它由多諧振蕩器Q1、Q2和功率放大器 Q3、Q4組成。.當按鈕開關(guān) SB（仿真中用開關(guān)J1 代替）接通時，多諧振蕩器起振， R1、 R4為三極管 Q1、Q2的集電極負載電阻，通過電阻R2、R3分別給三極管 Q1、Q2加上正向偏壓，電容c1、c2 交替充電使三極管正常工作， 產(chǎn)生音頻振蕩。 兩個三極管參

7、數(shù)應盡可能一致，如果參數(shù)不一致，最后會導致振蕩器停止工作，如果發(fā)生這種情況，就可適當調(diào)節(jié)R2 或 R3 阻值，使多諧振蕩器起振。振蕩信號由三極管 Q3和 Q4組成的功率放大器放大后送至揚聲器B，使揚聲器（仿真中用蜂鳴器代替）發(fā)出聲音。改變電容cl 和 c2 的容量，能改變音調(diào)?？捎瞄T鈴代替敲門，且增添一絲現(xiàn)代化氣息。在設計過程中使用的是仿真軟件Multisim 。Multisim是 Interactive Image Technologies (ElectronicsWorkbench)公司推出的以 Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬 / 數(shù)字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖

8、的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。Multisim對電路進行仿真分析的基本過程，只是在繪電路圖時還需要接入所需要的儀器儀表，構(gòu)成完整的實驗電路。在進行數(shù)字電路仿真或模擬電路瞬態(tài)分析時，不需要設置仿真類型和參數(shù)，只需要打開虛擬的電源開關(guān)即可進行仿真，顯示仿真結(jié)果。Multisim為用戶提供了數(shù)量眾多的元器件，被分門別類地存放在多個器件庫中。在繪制電路圖時只需打開器件庫，再用鼠標左鍵選中要用的元器件，并把它拖放到工作區(qū)即可。當光標移動到元器件的引腳時，會自動產(chǎn)生一個帶十字的黑點，進入到連線狀態(tài)。單擊鼠標左鍵確認后，移動鼠標即可實現(xiàn)連線，搭接電路原理圖既方便又快捷，就像在

9、計算機上進行實驗一樣。.5 硬件的制作與調(diào)試首先，電路的工作原理的論述。電路或稱電子回路，是由電氣設備和元器件（用電器），按一定方式聯(lián)接起來，為電荷流通提供了路徑的總體，也叫電子線路或稱電氣回路，簡稱網(wǎng)絡或回路。如電阻、電容、電感、二極管、三極管和開關(guān)等，構(gòu)成的網(wǎng)絡。電路的組成結(jié)構(gòu)：電路由電源，負載，連接導線和輔助設備四大部分組成。實際應用的電路都比較復 雜，因此，為了便于分析電路的實質(zhì)，通常用符號表示組成電路實際原件及其連接線，即畫成所謂電路圖。其中導線和輔助設備合稱為中間環(huán)節(jié)。 (1) 電源 電源是提供電能的設備。電源的功能是把非電能轉(zhuǎn)變成電能。例如，電池是把化學能轉(zhuǎn)變成為電能；發(fā)電機是把

10、機械能轉(zhuǎn)變成電能。由于非電能的種類很多，轉(zhuǎn)變成為電能的方式也很多；所以，目前實用的電源類型也很多，最常用的電源是固定電池、蓄電池、和發(fā)電機等。電源分為電壓源與電流源兩種，只允許同等大小的電壓源并聯(lián)，同樣也只允許同等大小的電流源串聯(lián)，電壓源不能短路同電流源不能短路。 (2) 負載 在電路中使用電能的各種設備統(tǒng)稱為負載。負載的功能是把電能轉(zhuǎn)變成其他形式能。例如，電爐把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槟?；電動機把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，等等。統(tǒng)稱使用的照明器具、家用電器、機床等都可成為負載。 (3) 導線 連接導線用電源、負載、和其它輔助設備連接成一個閉合回路，起著傳輸電能的作用。 (4) 輔助設備 輔助設備是用來實現(xiàn)對電路的

11、控制、分配、保護及測量等作用的。輔助設備包括各種開關(guān)、.熔斷器、電流表及測量儀表等。再照電路圖對元器件進行組裝，即將元器件按照一定的順序安裝在萬能板上。在進行組裝前的一項重要工作是進行元器件的布局設計。元器件的布局設計的原則：(1) 按電路模塊進行布局，實現(xiàn)同一功能的相關(guān)電路稱為一個模塊，電路模塊中的元 件應采用就近集中原則，同時數(shù)字電路和模擬電路分開。 (2) 定位孔、標準孔等非安裝孔周圍 1.27mm 不得貼裝元、器件，螺釘?shù)劝惭b孔周圍 3.5mm（對于 M2.5）、4mm（對于 M3）不得貼裝元器件。 (3) 臥裝電阻、電感（插件）、電解電容等元件的下方避免布過孔，以免波峰焊后過孔與元件

12、殼體短路。 (4) 元器件的外側(cè)距板邊的距離為 5mm。 (5) 貼裝元件焊盤的外側(cè)與相鄰插裝元件的外側(cè)距離大于2mm。 (6) 金屬殼體元器件和金屬件（屏蔽盒等）不能與其它元器件相碰，不能緊貼印制線、焊盤，其間距應大于2mm。定位孔、緊固件安裝孔、橢圓孔及板中其它方孔外側(cè)距板邊的尺寸大于3mm。元器件的布局與布線：(1) 一般按照電路圖的走向順序排列各級的布局，盡量縮短接線，以減少分布參數(shù)對電路的影響。 (2) 集成電路外接元器件盡可能安排在對應管腳附近，縮短連線的距離。輸入信號與輸出信號的引線應當盡可能的安排遠一些。 (3) 連線盡量做到橫平、豎直，橫線交叉盡量少。建議元器件的布局與布線再

13、與實際電路板1:1的方格紙上畫出元器件的布局與布線，調(diào)整合適后在進行實際布局與布線。其次是對元件的焊接。焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，使.同性或異性兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的加工工藝和聯(lián)接方式。焊接應用廣泛，既可用于金屬，也可用于非金屬。一個電子裝置由若干個電子元件組成，各個電子元件通過焊接連接成為一個完整的電路，焊接技術(shù)的優(yōu)劣直接影響裝置是否正常運行和質(zhì)量的好壞。焊接工具介紹及材料 :電烙鐵是焊接電子元器件的重要工具，直接影響著焊接的質(zhì)量。電烙鐵從結(jié)構(gòu)上分為外熱式和熱式兩種。常用的有 75W、45W、25W、20W等。選擇電烙鐵要根據(jù)焊接任務的不同，選用不同功率的電烙鐵。一般焊接半導體元器件

14、選用 20W電烙鐵即可。新的電烙鐵使用前要進行“上錫” 。首先將烙鐵頭挫干凈，然后把電烙鐵通電加熱，預熱一會兒之后將烙鐵頭粘上松香，再用烙鐵頭將焊錫絲熔化，將烙鐵頭上薄薄的鍍上一層錫。防止電烙鐵長時間加熱因氧化使烙鐵頭被“燒死” ，不再“吃錫”。焊料是將被焊物體牢固的焊接到電路板上。焊料熔點比被焊物熔點低很多，否則容 易和被焊物連在一起。一般的電子元件用焊料是錫鉛比例為 3:2 的焊錫，其低熔點僅為 180 攝氏度左右，用 25W 30W的電烙鐵就可以熔化。 焊錫通常制作成管狀焊錫絲， 芯有松香做助焊劑。助焊劑的作用是去除焊件表面的氧化物，加熱時防氧化，幫助焊料流動，減少表面力，提高焊接質(zhì)量。

15、一般用松香（固態(tài)）或松香水（松香加酒精做的液態(tài)助燃劑）焊接的手法 :焊接的手法為左手食指中指夾住焊錫絲，右手拿住電烙鐵，烙鐵頭隨著錫絲走。手工焊接的握電烙鐵的方法，有正握、反握及握筆式三種。焊接元器件及維修電路板時以握筆式比較方便。焊.接時切忌要注意安全。 正確的焊接方法是： 準備施焊、加熱焊件、加焊錫、去焊錫和去烙鐵。 (1) 準備施焊：準備好焊錫絲，預熱好電烙鐵。 (2) 加熱焊件：將烙鐵頭接觸到焊接點，使被焊引線和焊盤加熱。 (3) 加焊錫：當焊件加熱到一定溫度后，放上焊錫絲，焊錫絲能夠立即沾附到被焊件上。 (4) 去焊錫：當熔化一定量的焊錫后，將焊錫絲移開。 (5) 去烙鐵：當焊錫絲安

16、全濕潤焊點后，朝大約 45 度方向迅速移開電烙鐵。焊接的注意事項 :(1) 對焊件要先進行表面處理：一般焊件表面都被氧化，需要表面處理，去除表面污垢， 氧化膜等等。 采用機械刮磨或酒精清洗。(2) 對元件引腳進行鍍錫：對導線、引腳的焊接部位要進行焊錫潤滑，也稱上錫。 (3) 焊料量的控制：焊點的焊錫量要適量，不可過多或過少。 (4) 焊點的質(zhì)量：焊接質(zhì)量的好壞以焊點圓滑，光亮為好。然后是對電路的調(diào)試：(1) 檢查電路接線 電路安裝完畢，首先要認真檢查電路接線是否正確。通常采用的檢查方法是按照電路原理圖檢查。可借助萬用表的電阻檔檢查。即在電路原理圖上找到一些點，用萬用表測量在電路原理圖上應與它連

17、接的部分是否都連接上，檢查是否有錯焊，漏焊處。 (2) 調(diào)式方法 調(diào)式是在安裝完畢后對電路的參數(shù)及工作狀態(tài)進行測量，并在測量的基礎上對電路的參數(shù)進行修正，使之 . 滿足設計要求。 (3) 調(diào)式步驟 先將電源調(diào)到規(guī)定的數(shù)值，然后關(guān)閉電源，將電源接入待測電路。接通電源后仔細觀察有無異?，F(xiàn)象，包括有無冒煙，是否有無異常氣味，用手摸元器件是否發(fā)燙等等，如果發(fā)現(xiàn)異常，應立即斷掉電源，待排.除故障后方可重新通電。分級調(diào)式分級調(diào)式又分為靜態(tài)調(diào)式和動態(tài)調(diào)式、靜態(tài)調(diào)式是在沒有外加信號的條件下測試電路的工作狀態(tài)，對于模擬電路測量電路的工作點，對于數(shù)字電路測量高低電平值。動態(tài)調(diào)式是在各級的輸入端加入規(guī)定信號的條件下

18、測試輸出的結(jié)果是否正確，通常用示波器觀察輸出波形和萬用表測量輸出信號的數(shù)值。如果不滿足設計要求，可以調(diào)整相關(guān)元器件，達到設計要求。整機聯(lián)調(diào)在各級調(diào)式完成后，將各級連接在一起，加入規(guī)定的輸入信號，測量總輸出是否滿足要求。通常用示波器觀察輸出波形和萬用表測量輸出信號的數(shù)值。最后是對電路的故障分析與排除方法：(1) 故障的檢查方法 直觀檢查法 為了避免和減少接線的錯誤，應畫出正確的電路原理圖和安裝接線圖。通電后檢查有否有打火等異常聲響，有無焦糊異味出現(xiàn)，摸晶體管、電阻、集成電路是否溫度過高等。發(fā)現(xiàn)異常立即斷電檢查故障。儀器檢查法用萬用表、示波器等儀器發(fā)現(xiàn)和尋找故障部位及元件?？梢詼y電阻、測電壓和電流

19、、用示波器測量法。 (2) 逐級立法分析與排除故障 判斷故障級可使用三種方法：第一，由前向后逐級尋找。第二，用后向前逐級尋找。第三， 2 分法。尋找故障的具體部位或元器件。排除故障。做出的實物如下圖：.圖 5-1 實物正面圖 5-2 實物背面.6 總結(jié)電子工藝實訓是我們進入大學二年級后的第一個實訓，當然在大一的時候我已進行了金工實訓和電焊實訓。因此對實訓有了一定的了解。但是，在進行電子工藝實訓時仍不免犯一些錯誤。不過好在我不是一個人在戰(zhàn)斗，而是和小組同學一起互相幫助互相鼓勵下一起完成了這個任務。在這一星期的實訓中，我們經(jīng)歷了課題選擇、電路設計、仿真、元器件的選擇與購買以及焊接等一系列的問題，我們都一一克服了。期間我們不止學會了簡易門鈴的做法，還學會了