電氣自動(dòng)化技術(shù)數(shù)字電路設(shè)計(jì)書

1 電氣自動(dòng)化技術(shù) 數(shù)字電路設(shè)計(jì)書 隨著生活水平的提升，人們現(xiàn)在追求更多的是個(gè)性化的享受和需求，而機(jī)器狗玩具就是在這種條件下的時(shí)代產(chǎn)物。 本論文設(shè)計(jì)的為 機(jī)器狗玩具 。這個(gè)機(jī)器狗 通過電池供電。擁有聲光磁三控一體化設(shè)計(jì)，滿足兒童的好奇心，適合 10 歲以下兒童玩耍，機(jī)器狗制作過程簡(jiǎn)單、操作工具要求不高，適合廣大電子初學(xué)者。本產(chǎn)品具有機(jī)、電、聲、光、磁結(jié)合的特點(diǎn)，通過制作本產(chǎn)品完成從仿真到安裝實(shí)踐的全程訓(xùn)練過程。由學(xué)生完成從電路原理仿真驗(yàn)證，到元器件檢測(cè)、焊接、安裝、測(cè)試產(chǎn)品的全過程，達(dá)到培養(yǎng)同學(xué) 們工程實(shí)踐能力的目的。 2 件原理 7 7 7 54701162201 5 31 7 5 V 干簧管 55 構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的工作原理 555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器 2決定，比較器的參考電壓由分壓器提供，在電源和地之間加 讓 比較器 ，下比較器 。 3 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)： 兩個(gè)工作狀 態(tài)：穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài) 在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，在自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。 暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關(guān)。 a 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 b 工作波形 器 狗 裝置主要組成： 由聲控檢測(cè)電路、光控檢測(cè)電路、磁控檢測(cè)電路、觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)電路、開關(guān)組成。聲敏元件麥克風(fēng)電阻 成聲敏取樣電路，主要是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，為單穩(wěn)態(tài)電路提供觸發(fā)信號(hào)。光敏三極管、干簧管可以將光信號(hào)、磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡?信號(hào)，為單穩(wěn)態(tài)電路提供觸發(fā)信號(hào)。 控工作原理 ： 當(dāng)聲敏元件麥克風(fēng) 有聲音激發(fā)時(shí)，其導(dǎo)電率很低，且呈高阻抗，使得 偏截止，電源通過在 基極上 至， 2 腳輸入高電平，處于復(fù)位狀態(tài)， 3 腳輸出低電平， 斷，則電機(jī)沒有工作，機(jī)器狗保持靜止?fàn)顟B(tài)。 2/3 ，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一系列電子密度的變化，因而麥克風(fēng)阻變得很小。這時(shí)，聲波檢測(cè)信號(hào)通過 接耦合到 基極上而導(dǎo)通，并且反向，再通過 2 的基極，與通過 電壓疊加變成高電平 ， 通，使得 元件組成的單穩(wěn)態(tài)電路 2 腳輸入從高電平跳變?yōu)榈碗娖剑?觸發(fā)翻轉(zhuǎn)， 3 腳輸出高電平， 通，電動(dòng)機(jī)開始工作，機(jī)器貓便開始行走了，同時(shí)行走的時(shí)間將延長到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的延時(shí)時(shí)間。 當(dāng) 3 腳輸出高電平可以帶動(dòng)電機(jī)工作的同時(shí)， 導(dǎo)通，將直接加到 基極上， 導(dǎo)通，進(jìn)而 截止， 2 腳輸入由低電平跳為高電平。 于復(fù)位狀態(tài)。 由于聲波的延續(xù)，使得聲敏元件麥克風(fēng) 續(xù)不斷地受到聲波的作用，則 2 腳會(huì)不斷得到觸發(fā)， 3 腳持續(xù)輸出高電平，這時(shí)該電路將一直驅(qū)動(dòng)電機(jī) 作，機(jī)器貓會(huì)持續(xù)行走，直到聲波消失。 控、磁控工作原理 當(dāng)光敏三極管或干簧管被激發(fā)時(shí)，他們可以直接將光信號(hào)、磁信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，使得 元件組成的單穩(wěn)態(tài)電路 2 腳由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑瑥亩?觸發(fā)翻轉(zhuǎn)， 3 腳輸出高電平， 通，電動(dòng)機(jī)開始工作，機(jī)器貓便開始行走了，同時(shí)行走的時(shí)間將延長到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的延時(shí)時(shí)間。 當(dāng) 3 腳輸出高電平可以帶動(dòng)電機(jī)工作的同時(shí)， 導(dǎo)通，將直接加到 基極上， 導(dǎo)通，進(jìn)而 截止， 2 腳輸入由低電平跳為高電平。 于復(fù)位狀態(tài)。由于光信號(hào)、 磁信號(hào)的延續(xù)，使得光敏接收管和干簧管連續(xù)不斷地受到光信號(hào)、磁信號(hào)的作用，則 2 腳會(huì)不斷得到觸發(fā)，且 3 腳持續(xù)輸出高電平，這時(shí)該電路將一直驅(qū)動(dòng)電機(jī) 作，機(jī)器貓會(huì)持續(xù)行走，直到光信號(hào)或磁信號(hào)消失為止。 5 3、焊接與安裝： 3、 1 元器件檢測(cè) 全部元器件安裝前必須進(jìn)行測(cè)試 (見下表 1)。 3、 2 印制板焊接 按圖 8 所示位置，將元器件全部臥式焊接（參見下圖）注意二極管、三極管及電解電容的極性。 8（ a）三極管 （ b）電解電容 （ c）二極管、電阻 圖 10 表 1 元器件名稱 測(cè) 試 內(nèi) 容 及 要 求 電阻 阻值是否合格 二極管 正向?qū)?，反向截至?極性標(biāo)志是否正確（注：有色環(huán)的一邊為負(fù)極性） 三極管 判斷極性及類型： 8050、 9014(D)為 值大于 200。 電解電容 是否漏電 漏電流小 極性是否正確 極性正確 光敏三極管 （紅外接收管） 由兩個(gè) 組成，它的發(fā)射極具有光敏特性。 它的集電極則與普通晶體管一樣，可以獲得電 流增益，但基極一般沒有引線。光敏三極管有 放大作用，如右圖所示。當(dāng)遇到光照時(shí)， C、 E 兩極導(dǎo)通。測(cè)量時(shí)紅表筆接 C。 正 負(fù) 光敏三極管 6 干簧管 （舌簧開關(guān)） 由一對(duì)磁性材料制造的彈性舌簧組成， 密封于玻璃管中 ， 舌簧端面互疊留有一條細(xì)間隙 ,觸點(diǎn)鍍有一層貴金屬 ， 使開關(guān)具有穩(wěn)定的特性和延長使用壽命 。 當(dāng)恒磁鐵或線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)施加于開關(guān)上時(shí) ,開關(guān)兩個(gè)舌簧磁化 ，若生成的磁場(chǎng)吸引力克服了舌簧的彈性產(chǎn)生的阻力 ， 舌簧被吸引力作用接觸導(dǎo)通 ， 即電路閉合。一 旦 磁場(chǎng)力消除 ， 舌簧因彈力作用又重新分開 ，即電路斷開 。我們所用的干簧管屬常開型。 麥克風(fēng) （聲敏傳感器） 是將感應(yīng)到的聲音或振動(dòng)轉(zhuǎn)化為 電信號(hào)，外圍負(fù)，用屏蔽線焊接。 3、 3 整機(jī)裝配與調(diào)試 在連線之前，應(yīng)將機(jī)殼拆開，避免燙傷及其他損害，并保存好機(jī)殼和螺釘。 注意：電機(jī)不可拆！ 參考下列步驟進(jìn)行連線： （ 長度參考材料單） 名 稱 代表字符 名 稱 代表字符 名 稱 代表字符 電動(dòng)機(jī) M 麥克風(fēng)（聲控） S 紅外接收（光控） I 電 源 V 干簧管（磁控） R 電動(dòng)機(jī)：打開機(jī)殼，電動(dòng)機(jī)（黑色）已固定在機(jī)殼底部。電動(dòng)機(jī)負(fù)極與電池負(fù)極有一根連線，改裝電路，將連在電池負(fù)極的一端焊下來，改接至線路板的“電動(dòng)機(jī)”（ M），由電動(dòng)機(jī)正端引一根線 印制板上的“電動(dòng)機(jī)”（ M）。音樂芯片連接在電池負(fù)極的那一端改接至電動(dòng)機(jī)的負(fù)極，使其在貓行走的時(shí)候才發(fā)出叫聲。 電源：由電池負(fù)極引一根線 印制板上的“電源”（ V）?！半娫础保?V）與“電機(jī)”（ M）相連，不用單獨(dú)再接。 磁控：由印制板上的“磁控、”（ R、 R）引兩根線 別搭焊在干簧管（磁敏傳感器）兩腿，放在貓后部，應(yīng)貼緊機(jī)殼，便于控制。干簧管沒有極性。 紅外接收管（白色）：由印制板上的“光控、”（ I、 I）引兩根線 焊到紅外接收管的兩個(gè)管腿上，其中一條管腿套上熱縮管，以免短路，導(dǎo)致打開開關(guān)后貓一直走個(gè)不停。紅外接收管放在貓眼睛的一側(cè)并固定住。應(yīng)注意的是：紅外接收管的長腿應(yīng)接在“ I”上。 正 負(fù) 麥克風(fēng) 干簧管傳感器 7 聲控部 分：屏蔽線兩頭脫線，一端分正負(fù)（中間為正，外圍為負(fù)）焊到印制板上的 S、 S；另一端分別貼焊在麥克風(fēng)（聲敏傳感器）的兩個(gè)焊點(diǎn)上，但要注意極性，且麥克易損壞，焊接時(shí)間不要過長。焊接完后麥克安在貓前胸。 通電前檢查元器件焊接及連線是否有誤，以免造成短路，燒毀電機(jī)發(fā)生危險(xiǎn)。尤其注意在裝入電池前測(cè)量“電源”（ V）。“電源”間是否短路，并注意電池極性。 靜態(tài)工作點(diǎn)參考值： 代號(hào) 型號(hào) 靜態(tài)參考電壓 E B C 014 0V V 014D 0V 3 9014 0V 4 9014 0V 0V 5 8050D 0V 0V 55 1： 0V 2： ： 0V 4： ： 3V 6： 0V 7： 0V 8： 檢測(cè) 焊接完畢后，我們接著對(duì)機(jī)器貓電子電路進(jìn)行安全檢測(cè)和調(diào)試。其步驟如下所示： 焊接完畢后，我們接著對(duì)機(jī)器狗電子電路進(jìn)行安全檢測(cè)和調(diào)試。其步驟如下所示： （ 1）用三用表蜂鳴檔測(cè)試印刷板上各個(gè)焊點(diǎn)焊接情況，一旦發(fā)現(xiàn)有的焊點(diǎn)發(fā)生短路、斷路現(xiàn)象應(yīng)立即加以修改。 （ 2）仔細(xì)檢查每一條連線是否正確特別是：電源正、負(fù)極的焊接和電機(jī)正負(fù)極的焊接，以及傳感器的焊接，這些地方焊接非常容易混亂，一定要仔細(xì)檢查。 （ 3）裝上電池，打開開關(guān)檢測(cè)聲控、光控及磁控是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即關(guān)掉開關(guān)，再進(jìn)行電路上的檢查。 組裝 （ 1）將電路板放入機(jī)器狗的電動(dòng)機(jī)的上方，小心線的情況，避免短路。 （ 2）干簧管放在狗后部，貼緊機(jī)殼，便于磁感應(yīng) （ 3）紅外接收管通過鉆孔放在貓胸前，便于感受光照 （ 4）麥克的放置要求不多 ，這點(diǎn)由聲音的傳導(dǎo)性質(zhì)決定 （ 5）簡(jiǎn)單測(cè)試完后再組裝機(jī)殼，注意螺絲不宜擰的太緊，以免塑料外殼損壞。裝好后，分別分別進(jìn)行聲控，光控，磁控測(cè)試，均有“走 ?！边^程即測(cè)試合格。 如某部分功能不正常，可拆開機(jī)殼，有針對(duì)性地檢查電路和焊接。一般來講，基本器件的焊接只要細(xì)心仔細(xì)不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，最可能的錯(cuò)誤來自于導(dǎo)線連接的錯(cuò)位和器件極性倒置，應(yīng)重點(diǎn)檢查。檢查時(shí)可使用萬用表探測(cè)電位加速診斷。 8 4、總結(jié)與反思 此次電子狗的設(shè)計(jì)課程雖然有些許瑕疵，但總體完成的還算順利。這 次實(shí)習(xí)