聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì)說明

1、聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì)說明1簡述隨著當(dāng)今社會(huì)各個(gè)方面的發(fā)展，人們的安全意識也逐步提高，防盜一次也廣受人們的關(guān)注，很多產(chǎn)品上都裝有防盜裝置，而聲光報(bào)警在防盜方面上應(yīng)用的比較多。由此，關(guān)于聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)就具有一定的實(shí)用價(jià)值。當(dāng)然，聲光報(bào)警也不僅僅是限于防盜方面，在防火等方面都有一定的應(yīng)用。2設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)指標(biāo)要求設(shè)計(jì)的聲光報(bào)警電路能在特定的情況下發(fā)出光和聲音，實(shí)現(xiàn)報(bào)警的目的。設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求：（1）、指示燈的閃光頻率為12hz；（2）、揚(yáng)聲器發(fā)出與指示燈閃光頻率同步的斷續(xù)音響，音響的頻率為1000hz左右；（3）、揚(yáng)聲器發(fā)出音響的功率不小于0.5w。3設(shè)計(jì)方案1）、設(shè)計(jì)原理（1）、電路組成根據(jù)設(shè)計(jì)設(shè)

2、計(jì)指標(biāo)和要求，要實(shí)現(xiàn)其指標(biāo)，那么在設(shè)計(jì)的電路中應(yīng)該包含為指示燈閃光提供電能的振蕩電路部分、為揚(yáng)聲器發(fā)聲提供電能的音頻振蕩電路部分、實(shí)現(xiàn)閃光與發(fā)聲同步的控制部分、音頻振蕩電路與揚(yáng)聲器之間的功率放大部分。然后根據(jù)邏輯關(guān)系把各個(gè)部分連接起來，這樣就從大體上設(shè)計(jì)出了聲光報(bào)警電路。聲光報(bào)警電路的功能框架圖如圖1所示。閃光振蕩電路揚(yáng)聲器功率輸出電路音頻振蕩電路指示燈及控制電路圖1 聲光報(bào)警電路功能框架圖（2）各個(gè)部分的作用閃光振蕩電路部分閃光振蕩電路時(shí)為了給指示燈提供電能，同時(shí)也為它提供閃光的頻率。其主要作用還是為指示燈提供閃光頻率，即能使是指示燈亮滅交替。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案中采用的是一個(gè)方波振蕩電路（

3、如圖2所示），方波發(fā)生器的產(chǎn)生的波的頻率就是指示燈的閃光頻率。方波發(fā)生器的頻率計(jì)算公式為：式中是在實(shí)際工作中是通過調(diào)節(jié)使輸出的方波的占空比為50%，在理論上應(yīng)該使其與r1相等，而在實(shí)際中它們之間的大小相差不是太大。圖2 方波發(fā)生器、音頻振蕩電路部分音頻振蕩電路是為后面的揚(yáng)聲器提供電能，更重要的是為后面揚(yáng)聲器發(fā)聲提供發(fā)聲的頻率。一般情況下，我們是使揚(yáng)聲器在正弦電下工作。因此，音頻振蕩電路在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中就是一個(gè)正弦波振蕩電路發(fā)生器。正弦波振蕩電路，可以通過rc正弦波振蕩電路和lc正弦波振蕩電路來實(shí)現(xiàn)。rc正弦波振蕩電路有橋式振蕩電路、雙t網(wǎng)絡(luò)式和移相式振蕩電路等類型，lc正弦波振蕩電路有l(wèi)c選頻放大

4、電路、變壓器反饋式lc振蕩電路、三點(diǎn)式lc振蕩電路和石英晶體振蕩電路等類型。它們的部分原理圖如圖3所示。（a） 橋式振蕩電路（b） 移相式正弦波振蕩電路（見課本441 圖9.6.4）（c） lc選頻放大電路（見課本444 圖9.7.3）（d） 變壓器反饋式lc振蕩電路（見課本445 圖9.7.4）（e） 三點(diǎn)式lc振蕩電路（見課本449 圖9.7.8）（電容三點(diǎn)式）（f） 石英晶體振蕩（見課本453 圖9.7.12）（并聯(lián)晶體）圖3 正弦波振蕩電路rc正弦波振蕩電路與lc正弦波振蕩電路的適用范圍是有區(qū)別的。一般情況下，lc正弦波振蕩電路是用來產(chǎn)生高頻正弦信號的，在1mhz以上；rc正弦波振蕩電

5、路是低頻正弦信號，在1hz1mhz左右。而在在實(shí)驗(yàn)室中一般都是用的低頻正弦信號，所以，在這個(gè)設(shè)計(jì)方案中采用的是rc正弦波振蕩電路。在實(shí)驗(yàn)中，一般用的多的是橋式振蕩電路，因此，最終選擇橋式振蕩電路作為音頻振蕩電路。橋式振蕩電路產(chǎn)生的波形的頻率的計(jì)算公式為：指示燈及控制電路部分本部分是整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的重要部分，它是實(shí)現(xiàn)振蕩電路控制振蕩電路的關(guān)鍵，換言之，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器與指示燈閃光頻率同步的斷續(xù)音響這個(gè)目的的關(guān)鍵。指示燈在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中選用的是發(fā)光二極管。它的閃光頻率是通過方波來控制的，即其頻率與方波的頻率相同。因此，得把指示燈與方波發(fā)生器聯(lián)系在一起。根據(jù)方波發(fā)生器產(chǎn)生方波的原理，我們不可以把指示燈與方波發(fā)

6、生器的輸出端直接連在一起（因?yàn)橹甘緹羰且环N二極管，在理論上，若把它直接連在發(fā)生器的輸出端，那么輸出的就應(yīng)該是在0.7v左右的直流電，便不能產(chǎn)生方波了）。因此，得在他們之間引用一個(gè)元件，可以選擇電壓比較器。電壓比較器有可以分為單門限電壓比較、遲滯比較器和集成電壓比較器等，其結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。對于就單門限電壓比較器而言，當(dāng)輸入電壓在門限電壓上下變化的時(shí)候，其輸出電壓將相應(yīng)的輸出運(yùn)算放大器的正負(fù)極限電壓，它的靈敏度比較高。遲滯比較器具有雙門限值，它的靈敏度相對要低，其抗干擾能力高。而集成電壓比較器相對于用集成運(yùn)放構(gòu)成的比較器的靈敏度低。而根據(jù)實(shí)際情況來看，我們需要的是一個(gè)靈敏度相對高的比較器，因此，

7、在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際中選用單門限電壓比較器。（a） 單門限電壓比較（見課本455 圖9.8.1）（b） 遲滯比較器（見課本457 圖9.8.5）（c） 集成電壓比較器（見課本461 圖9.8.8）圖4 電壓比較器根據(jù)運(yùn)算放大器的工作條件，可以知道運(yùn)算放大器需要在為內(nèi)部提供等大異的直流電才能使其正常工作。這就實(shí)現(xiàn)控制的關(guān)鍵點(diǎn)。因此我們可以將有比較器輸出的電壓加在運(yùn)算放大器的內(nèi)部電源輸入端，在另一個(gè)輸入端加上一個(gè)異號的電壓，從而實(shí)現(xiàn)控制。為了使產(chǎn)生的正弦波與閃光同步，就得使此時(shí)的電壓加在運(yùn)算放大器上能讓它正常工作。而指示燈是用的發(fā)光二極管，閃光時(shí)輸出的電壓只有0.7v左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于另一端的輸入電壓，因

8、此需要在其中要有一個(gè)放大電路。放大電路有同相放大電路和反相放大電路，其結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。對于放大電路的選用，區(qū)別不大，都能夠?qū)崿F(xiàn)放大的目的。本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)選用的是同相放大電路。（a） 同相放大電路（見課本28 圖2.3.1）（b） 反相放大電路（見課本32 圖2.3.5）圖5 放大電路同相放大電路的輸入電壓與輸出電壓的關(guān)系為：最終指示燈及控制電路部分的電路圖如圖6所示圖6 指示燈與控制電路功率輸出電路部分功率輸出部分是為了使最終波形能夠使揚(yáng)聲器在不失真的情況下，滿足實(shí)驗(yàn)的要求。一般是通過集成功率放大電路器來實(shí)現(xiàn)，常用的集成功率放大器有l(wèi)a4100、lm386等，它們的放大電路如圖7所示，本實(shí)驗(yàn)選

9、用的是lm386集成功率放大電路。（a） la4100功率放大器電路（報(bào)告 37）（b） lm386功率放大器電路（報(bào)告 38）圖7 功率放大電路2）、所用元器件參數(shù)的設(shè)置（1）、閃光頻率振蕩電路中元器件的設(shè)置（2）、指示燈及控制電路中元器件的設(shè)置（3）、音頻振蕩電路中元器件的設(shè)置（運(yùn)用相關(guān)公式計(jì)算去主要元件的大小，同時(shí)也得進(jìn)行說明）3）、總體電路圖的確定總的設(shè)計(jì)原理圖見圖8（在我給你的仿真圖的正弦波發(fā)生器后面加上一個(gè)功放）圖8 總體電路圖4、實(shí)驗(yàn)仿真（就是將實(shí)驗(yàn)仿真得出的波形圖貼上去）我貼的圖是：5、所用儀器型號參數(shù)（這部分時(shí)對所用的器件列個(gè)清單，要包括器件的參數(shù)大小以及數(shù)目）6、實(shí)際調(diào)試仿

10、真過后，就是調(diào)試階段了。仿真過程是發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的紕漏的過程，而調(diào)試過程就是將理論與實(shí)際聯(lián)系起來的過程，根據(jù)所給的設(shè)計(jì)原理圖、所給的元器件，來連接電路，進(jìn)行調(diào)試，驗(yàn)證其實(shí)際可行。在調(diào)試過程中，采用的是先各個(gè)部分進(jìn)行調(diào)試，在整體進(jìn)行調(diào)試的方案，以便于在出現(xiàn)問題后能夠及時(shí)找到問題所在。在調(diào)試中，主要是運(yùn)用示波器以及萬用表來檢驗(yàn)實(shí)際設(shè)計(jì)出來的指標(biāo)是否符合要求。在調(diào)試的開始階段，應(yīng)該檢查各個(gè)元器件是否正常，萬用表與示波器是否能用。這是調(diào)試階段的關(guān)鍵的一步。當(dāng)然，實(shí)際調(diào)試的過程并不是一帆風(fēng)順的。在調(diào)試中或多或少會(huì)出現(xiàn)一些問題。我在實(shí)際調(diào)試中就出現(xiàn)了這樣一個(gè)問題，方波發(fā)生器在設(shè)置其產(chǎn)生方波的頻率為1hz后，

11、在示波器上根本發(fā)現(xiàn)不了方波圖像，只能觀察到一條直線或者是一個(gè)移動(dòng)的點(diǎn)。而在產(chǎn)生的方波為500hz，1000hz時(shí)，卻能夠發(fā)現(xiàn)很好的方波圖像。剛開始自己一直以為是線路或者器件的選擇原因，經(jīng)過檢查分析后，發(fā)現(xiàn)這一切都無誤，想到應(yīng)該是產(chǎn)生波的頻率太小，以至于掃描出來時(shí)這種情況，仔細(xì)觀察點(diǎn)和直線的運(yùn)動(dòng)軌跡，發(fā)現(xiàn)是方波。把二極管接在上面能夠發(fā)現(xiàn)二極管閃光，能夠明顯的觀察到它的間隔。之后自己一切進(jìn)展的比較順利，沒有發(fā)現(xiàn)什么問題了。最終實(shí)驗(yàn)調(diào)試結(jié)束后，能夠看到指示燈一閃一閃，而揚(yáng)聲器也相應(yīng)的出現(xiàn)了斷斷續(xù)續(xù)的蜂鳴聲，而且各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)都在要求的指標(biāo)上下。7、體會(huì)與改進(jìn)一周的課程設(shè)計(jì)下來，的確給了我不少的體會(huì)，主

12、要在于以下兩點(diǎn)：1、 理論應(yīng)該與實(shí)際聯(lián)系在一起，研究問題要透。在最初的設(shè)計(jì)中，我因?yàn)橐恢毕氩坏饺绾螌?shí)現(xiàn)閃光電路控制音響電路，就用了一個(gè)ewb中的壓控開關(guān)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)控制過程，而忽視了一個(gè)個(gè)為簡潔的方案，就是通過控制運(yùn)算放大器內(nèi)部的正常工作來實(shí)現(xiàn)控制，經(jīng)過老師點(diǎn)撥，自己仔細(xì)分析后，明白到了這點(diǎn)。這也讓我明白了，在分析問題時(shí)應(yīng)該將理論與實(shí)際聯(lián)系起來，當(dāng)然這便需要將問題研究透徹。2、 遇到問題要冷靜。在實(shí)際調(diào)試過程遇到了一個(gè)問題（就是上面提到的那個(gè)），在上午的時(shí)候，由于剛開始不能夠冷靜，一直都不能分析出問題所在，時(shí)間都耗在裝裝拆拆上。下午仔細(xì)想想，發(fā)現(xiàn)根本不是線路和元件的問題，換言之就是沒有問題。由于在開始達(dá)不到預(yù)期的效果，不能夠靜下心來仔細(xì)考慮，所以懷疑是有問題的。總之，這次的課程設(shè)計(jì)確實(shí)是給了我很大的啟發(fā)，讓我明白到了在對待