電子綜合設(shè)計(jì)參考資料

1、奇數(shù)頁(yè)（章名）25電子綜合設(shè)計(jì)參考資料1、音響報(bào)警電路音響報(bào)警電路應(yīng)用很廣。這里筒要介紹幾種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制作、價(jià)格便宜、性能穩(wěn)定可靠、效果良好的音響報(bào)警電路，簡(jiǎn)稱音響電路。3d .1用反相器組成的單頻率音響電路用cmos與非門和反相器及電阻、電容組成的單頻率音響報(bào)警電路如圖3d-1所示，圖中與非門1和反相器2構(gòu)成低頻振蕩器，與非門3和反相器4組成音頻振蕩器。當(dāng)控制端a為 低電平時(shí)，低頻振蕩器不振蕩，它的輸出端（即圖中的b點(diǎn)）為低電平，因此，音頻振 蕩器也不振蕩，壓電陶瓷蜂鳴片不發(fā)出聲音。網(wǎng)組單頰率音響報(bào)警電路_jlji_n_圖汽n圖3d-1電路的波形當(dāng)a點(diǎn)為高電平時(shí)，低頻振蕩器產(chǎn)生矩形波，振

2、蕩周期為秒數(shù)量級(jí)，即b點(diǎn)的波形 如圖3d-2中的波形b所示。這個(gè)矩形波的占空比可通過(guò)圖中的電位器rw來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)b點(diǎn)為高電平時(shí),.音頻振蕩器產(chǎn)生方波，使蜂鳴片發(fā)出聲響。音頻振蕩器的振蕩頻率約為1khz,改變r(jià)1的阻值或c1的容量，便可改變振蕩頻率。據(jù)以上所述，可畫出圖3d-1所示電路中a、b、c三點(diǎn)的波形，如圖3d-2所示，其 中波形c是加在蜂鳴片兩端的波形，因此它發(fā)出的聲響為間歇式。除以上所述外，關(guān)于圖3d-1電路尚有以下兩點(diǎn)需要說(shuō)明：1 .壓電陶瓷蜂鳴片所能發(fā)出的音量較小，若需要獲得較大音量，則需采用揚(yáng)聲器作為電聲元件，并加一級(jí)三極管放大器。2 .用cmos或非門代替圖中的與非門，這個(gè)電路仍

3、可起單頻率音響報(bào)警作用，只是蜂鳴片發(fā)出聲響的條件發(fā)生了變化，即控制端為低電平時(shí)，低頻振蕩器和音頻振蕩器都振蕩，使蜂鳴片發(fā)出聲響，若a點(diǎn)為高電平，則b點(diǎn)和c點(diǎn)均為高電平不變，峰鳴片不發(fā)出聲音。3d .2 兩種頻率交替的音響電路前面介紹的電路比較簡(jiǎn)單，成本低，但它只能發(fā)出“滴一滴”的聲響 ，聲音比較單詞。如果期望發(fā)出“滴-嘟、滴-嘟”兩種音調(diào)交替的聲響，則可采用圖3d-3所示電路。這個(gè)電路中有三個(gè)振蕩器，即反相器1和2組成頻率約1khz的音頻振蕩器，反相器3和4組 成頻率約2khz的音頻振蕩器，反相器5和6組成頻率約1hz的低頻振蕩器。在 rs ? r的 條件下，圖中c點(diǎn)波形的頻率與電阻、電容的近

4、似函數(shù)關(guān)系是12.2 rc(3d-1 )若rs = r，則11.8 rc(3d-2)若rs = r,則11.4 rc(3d-3)由于音響報(bào)警電路對(duì)振蕩頻率要求不嚴(yán)格因此一般可以不比較rs與r的大小律按下式粗略估算f （3d-4）1.8 rc顯然，圖中a點(diǎn)和d點(diǎn)波形的頻率與電阻、電容的函數(shù)關(guān)系，跟c點(diǎn)波形的頻率與電阻、電容的函數(shù)關(guān)系類似。這個(gè)電路的工作原理是簡(jiǎn)單的，只要畫出圖中a、b、e、f和g點(diǎn)的波形（如圖3d-4所示），便可知g點(diǎn)的波形是兩種頻率交替的方波。當(dāng)控制端 a為低電平時(shí)，喇叭發(fā)出兩種音調(diào) 交替的聲響。若 a端為高電平，則喇叭不發(fā)出聲音。鼻犯唧肌皿刪i由3dt 圖爾43電路的波影兩種

5、頻率交替的音響電路也可以用555集成定時(shí)器組成，這種電路如圖3d-5所示。圖中的555 1組成低頻振蕩器 p頻率約為1hz, 5552組成音頻振蕩器。 由于前者的輸出（管腳 3經(jīng)過(guò) 電阻接到后者的控制輸入端（管腳5）,因此，當(dāng)前者的輸出為高、低兩種不同電平時(shí)，后者可輸出兩種不同頻率的方波。而且565定時(shí)器的輸出電流最大可達(dá)200ma,所以可直接驅(qū)動(dòng)喇叭。當(dāng)然，只有當(dāng)控制端 a為高電平或懸空時(shí)，喇叭才能發(fā)出“滴一嘟、滴一嘟”的聲響。若a端為低電平，定時(shí)器5552處于復(fù)位狀態(tài)，喇叭不 會(huì)發(fā)出聲音。此外,若555 1和555 2合用一塊集成雙定時(shí)器556,則可縮小體積、降低成本。圖3dy調(diào)嫌式音響電

6、路3d .3調(diào)頻式音響電路圖3d- 6是一種調(diào)頻式音響電路，它由前后兩級(jí)組成,前級(jí)是一個(gè)低頻振蕩器, 后級(jí)是一個(gè)音頻振蕩器。前級(jí)中,電容c1充電的時(shí)間常數(shù)為（r1 r2 ） c1c1放電的時(shí)間常數(shù)為據(jù)圖中參數(shù)可知,c1充、r2 c1放電的時(shí)間常數(shù)之比是r r2100 101011可見(jiàn)c1充電比放電慢得多即c1兩端電壓的波形如圖3d-7中波形vb所示，這個(gè)信號(hào)送給三極管（它的b值應(yīng)足夠大的基極，再?gòu)陌l(fā)射極輸出給后級(jí) 555 2的管腳5o因此，在圖中控制端 a為高電平或懸空的條件下,555 2的振蕩頻率隨時(shí)間變化的規(guī)律大致如圖3d-7中的波形vo所示，所以喇叭可發(fā)出類似"糾一烏、糾一 烏

7、”的聲響。實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)需要，適當(dāng)調(diào)整r1和r2的阻值用于報(bào)警的音響電路種類較多，讀者可參閱有關(guān)參考文獻(xiàn)。國(guó)3 d-7 圖電路的波形示:&圖fc電容5兩端的波形 也 55%管腳m的波形2、觸摸按鈕和觸摸開(kāi)關(guān)我們知道，cmos器件的輸入電阻高達(dá) 10 9q以上，它比人手指的電阻值大得多，因此可用cmos反相器或omos電路及電阻、觸摸探頭等構(gòu)成觸摸按鈕和觸摸開(kāi)關(guān)。由于這種觸摸按 鈕和開(kāi)關(guān)沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，壽命長(zhǎng)，且價(jià)格低廉 ，所以應(yīng)用日趨廣泛。下面介紹幾種常用的觸摸按鈕和觸摸開(kāi)關(guān)。3e .1觸摸按鈕觸摸按鈕由cmos反相器、電阻和觸摸探頭構(gòu)成 ，它有兩種不同的形式 ，分別如圖3e-1（a

8、） 和（b） 所示。圖中的電阻 r1可取6.8mq 左右，r 2可取100k q左右。圖中除了 cmos反相器 和電阻外，還有觸摸探頭。實(shí)際上它就是兩塊距離很近（約lmm ）、彼此絕緣的小導(dǎo)體，在圖中用帶斜線的小長(zhǎng)方塊代表。它可以是兩根距離約1 mm的裸導(dǎo)線。若有銅板 3可取一小塊，圖自國(guó)t蜃拄出小包圖用小刀刻去一條寬約 1mm的銅形成絕緣縫隙，再在絕緣縫隙兩邊各焊一根連線，便成了使用方便的觸摸探頭當(dāng)人的手指觸及探頭（其意是指人的手指同時(shí)觸及絕緣縫隙兩邊的導(dǎo)體時(shí)，相當(dāng)予探頭上跨接一個(gè)等效電阻其阻值一般小于 2m q （實(shí)際阻值與人體手指的干濕程度等因素有關(guān)）,因（a）和圖（b）中，反相器輸入端

9、的電位分別相當(dāng)于高電平和低電平因此，它們的輸出分別為低電平和高電平。當(dāng)人的手指離開(kāi)探頭即常態(tài)時(shí)圖（a）的和圖（b電路分別輸出高電平和低電平故分別簡(jiǎn)稱為 oh型和ol型觸摸按鈕。3e .2觸摸開(kāi)關(guān)在人的手指未觸及探頭時(shí)，觸摸按鈕的輸出狀態(tài)是唯一的，而觸摸開(kāi)關(guān)有兩種不同的輸出狀態(tài)。它由雙門 rs觸 發(fā)器和兩個(gè)觸摸探頭及電阻構(gòu)成 ，如圖3e-2所示。圖中的電阻 r 可取6.8 mq左右。當(dāng)人的手指觸及探頭 a時(shí)，輸出電壓 v0為高電平。手指離開(kāi)探頭 a后， v0仍保持高電平不變，直至手指觸及探頭b, vo才由高電平變?yōu)榈碗娖?。觸摸開(kāi)關(guān)也可用或非門和探頭及電阻構(gòu)成，其電路留給讀者思考，也可查閱其他參考

10、資料。3、編碼電子鎖電子鎖的種類較多，下面介紹觸摸式編碼電子鎖和密碼報(bào)警電子鎖。編碼電子鎖不需要鑰匙 ，只要記住一組十進(jìn)制數(shù)字 （即所謂的密碼，一般為四位數(shù)， 例如1479 ,順著數(shù)字的先后從高位數(shù)到低位數(shù) ，用手指逐個(gè)觸及相應(yīng)的觸摸按鈕，鎖便 自動(dòng)打開(kāi)。若操作順序不對(duì) ，鎖就打不開(kāi)。圖3h-1是用集成電路組裝的觸摸式編碼電子鎖電路圖。圖中有十個(gè)觸摸探頭，分別記為0、1 、29 o此圖的上方有四個(gè) d觸發(fā)器，由兩只cmos雙d觸發(fā)器cc4013組成。 四個(gè)d觸發(fā)器的復(fù)位端都連在一起，經(jīng)電阻ro接地，并接一只電容 c0連到vdd由于電容兩端的電壓不能突變，因此在接通電源瞬間，r端為高電平，使四個(gè)

11、d觸發(fā)器自動(dòng)呈 “0”狀態(tài)。cc4012,cc40i3cc40b機(jī)c5w5】施口日觸樵式第干刑子第第格里左邊的觸發(fā)器cc4013的d1端通過(guò)r9接vdd,即d1始終為高電平。它的輸出端 q1也接cc401式的d2端。同理，q2接d3 , c3接d4 o因此，后一個(gè)觸發(fā)器 d輸入端的狀態(tài)與前一個(gè)觸發(fā)器q輸出端的狀態(tài)相同，即dh+1=q。四個(gè)d觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端cpi、cr?、cp3和cp4分別接到1號(hào)、4號(hào)、7號(hào)和9號(hào)觸摸探頭，形成1479四位編碼。由于四個(gè) cp 端各有一個(gè)6.8 mp的電阻接地，因此，在人的手指投有觸及 1號(hào)、4號(hào)、7號(hào)和9號(hào) 觸摸探頭時(shí)，四個(gè)cp端均為低電平。當(dāng)人的手指

12、觸及1號(hào)觸摸探頭時(shí)，由于手指的導(dǎo)電作用，cp1將出現(xiàn)上升邊 ，使觸發(fā)器cc4013變?yōu)?“1”狀態(tài)，即d2=q1=1 o此后，當(dāng)人的手指 依次觸及4號(hào)、7號(hào)和9號(hào)觸摸探頭時(shí)，將依次使d3=c2=1, d4=q3=1和c4=1 。c4作為輸 出端接到三極管驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)c4 = 1時(shí)，繼電器接通圖3h-2中電磁線圈6,吸動(dòng)鐵質(zhì)門栓 3鎖便打開(kāi)。當(dāng) q4 = o時(shí)，由于圖 3h-2中彈簧2的作用，把門栓3推進(jìn)鎖框4中，鎖處 于“鎖 住” 狀態(tài)。圖3h-2中的1是固定座，5是電磁線圈的框架。圖3h-1左側(cè)或門4的輸出端通過(guò)一個(gè)二極管連到四個(gè)d觸發(fā)器的r端。這個(gè)或門有三個(gè)輸入端，其作用如下：1 .當(dāng)人的手

13、指觸及 0號(hào)觸摸探頭時(shí),a點(diǎn)的電位由低變高，這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)d1和c3、f8組 成的微分電路，再經(jīng)過(guò)或門4,使所有的d觸發(fā)器清零。此外，當(dāng)a點(diǎn)為高電位時(shí)，以cmos與非門5和反相器6為主構(gòu)成的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生約500hz的方波，經(jīng)過(guò)三極管放大后驅(qū)動(dòng)蜂鳴片發(fā)出聲響。當(dāng)人的手指離開(kāi)0號(hào)觸摸探頭時(shí)，a 點(diǎn)變?yōu)榈碗娖?，信?hào)發(fā)生器停止振蕩，聲響停止。因此0號(hào)觸摸探頭相當(dāng)門鈴按鈕和清零按鈕。2 .當(dāng)人的手指按編碼順序依次觸及相應(yīng)的觸摸探頭，使q4由低變高后，鎖被打開(kāi)。同時(shí)，q4由高變低的信號(hào)經(jīng)過(guò)反相器 1和電阻r5、電容c1構(gòu)成的延遲電路 ，再經(jīng)過(guò)反相器 2 和3送到或門4的輸入端。因此 鎖打開(kāi)后經(jīng)過(guò)一段延遲時(shí)

14、間 ，或門4的輸出將由低變高， 使四個(gè)d觸發(fā)器都恢復(fù)0狀態(tài)。3 .非編碼的觸摸探頭 （在圖3 h-1 中的編號(hào)為2、3、5、6和8）相互并聯(lián)，一端 經(jīng)過(guò)電阻r15和r16接vcc 另一端（即b點(diǎn)）經(jīng)d2和c2 、 r7構(gòu)成的微分電路 ，接到 或門4的輸入端。若有不知道編碼的外人隨意觸及觸摸探頭p只要觸及任意一個(gè)非編碼探頭，b點(diǎn)的電位將由低變高，或門4的輸出將使四個(gè) d觸發(fā)器請(qǐng)零，鎖不會(huì)被打開(kāi)。4、密碼報(bào)警電子鎖密碼報(bào)警電子鎖具有防盜報(bào)警能力，如果手碰觸摸探頭的順序與密碼不符，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲響。這種電子鎖的電路如圖3h-3所示。按圖中所示接錢，它的編碼為3568。圖中三極管t1、t2、t3

15、、和t4串聯(lián)在一起，構(gòu)成三極管與門。只有當(dāng)t1、t2、t3和t4同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，三極管t5才導(dǎo)通。要想使這四個(gè)三極管同時(shí)導(dǎo)通，應(yīng)當(dāng)先用手觸及 3號(hào)觸摸探頭，使t1導(dǎo)遍，同時(shí)電容c1充電。手離開(kāi)3號(hào)探頭后，c1放電，在一定時(shí)間內(nèi)t1仍導(dǎo)通。在此時(shí)間內(nèi)用手碰 5號(hào)探頭，t2導(dǎo)通，同時(shí)c2充電。然后再用手先后碰 6號(hào)和8號(hào)探頭， t5和t5依次導(dǎo)通。由此可見(jiàn)，開(kāi)鎖者應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按順序完成密碼操作，t1、 t2、t3和t4才能同時(shí)導(dǎo)通。如果超過(guò)規(guī)定的時(shí)間，電容放電達(dá)到一定的程度，三極管就會(huì)截止，而使四個(gè)三極管不能同時(shí)導(dǎo)遠(yuǎn)。這樣可以防止不知編碼者用慢慢試的辦法開(kāi)錢。當(dāng)三極管t5飽和導(dǎo)通時(shí)，繼電器j動(dòng)作，它的接點(diǎn)j 2與ai接 通，使繼電器自鎖。同 時(shí)接點(diǎn)j 1與bi接通，使門鎖的電磁線圈 l通電，磁力吸動(dòng)鎖栓，鎖被打開(kāi)。圖品丹強(qiáng)，電子思痛即如 果不按規(guī)定的編碼操作，那么當(dāng)人的手指觸及任何一個(gè)非編碼探頭（即圖中的0、1、2、4、7和9號(hào)探頭，電源vdd就會(huì)通過(guò) r9,使晶閘管3ct導(dǎo)通。當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時(shí) c點(diǎn)將為高電位，由門1、反相器2和電阻 r0、