（精選）警笛音響器結(jié)課論文

1、 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 本 科 結(jié) 課 設(shè) 計(jì) 題 目:警笛音響器 院 別工程技術(shù)學(xué)院學(xué)生姓名楠哥專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué) 號(hào)04314XXXX指導(dǎo)教師XXX職 稱正高級(jí)工程師2017年 05 月 04 日摘 要通過自身掌握的理論知識(shí)，進(jìn)行電子電路的初步設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了電子元器件的基本使用方法，以及集成數(shù)字芯片的一般應(yīng)用。通過仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)原理圖進(jìn)行了調(diào)試仿真，并滿足了設(shè)計(jì)警笛電路的要求，在調(diào)試過程中不斷合理了電路中存在的不足。關(guān)鍵詞：Proteus； 晶閘管； 面包板ABSTRACTThrough their own grasp of the theory knowledge, carries

2、 on the preliminary design of the electronic circuit, learned to electronic components of the basic method of use, and integrated digital chip of general application. Through the simulation software to design principle diagram has been debugged simulation, and meet the design requirements of siren c

3、ircuit, in debugging process continuously reasonable of the insufficiency in the circuit.Key words: Proteus; Thyristor; Bread Board目 錄1緒論11.1課題背景及意義11.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12電路圖設(shè)計(jì)及工作原理13組裝器件的選擇23.1面包板的介紹23.1.1名稱及使用33.1.2構(gòu)造33.1.3內(nèi)部結(jié)構(gòu)33.2元器件的選擇43.2.1二極管43.2.2電解電容53.2.3電阻53.2.4三極管63.2.5電位器63.3主要元器件74面包板的組裝工作74.1組裝過程

4、中的注意事項(xiàng)74.2面包板成功率不高的原因74.3元器件及導(dǎo)線的裁剪和安裝84.4連接完成85系統(tǒng)的硬件調(diào)試85.1電源電路的調(diào)試85.2面包板設(shè)計(jì)的后期延伸8結(jié) 論9致 謝10參考文獻(xiàn)111緒論1.1課題背景及意義在當(dāng)今21世紀(jì)飛速發(fā)展的今天，貧富差距越來(lái)越大，治安問題尤為重要，對(duì)平常百姓來(lái)說，警察的存在就是他們進(jìn)行正常生活的基本保障！對(duì)警察來(lái)說，警笛就是一個(gè)重要的警示并震懾壞人的工具。警察工作條例里規(guī)定,在執(zhí)法過程中,對(duì)于秘密偵察階段的,按照情況和上級(jí)指示使用警燈警笛,而處于公開捉捕的時(shí)候必須開啟警燈警笛示警. 使用警燈警報(bào)器的作用有兩個(gè)，一是開道、二是震懾。警務(wù)車在處置突發(fā)事件的過程中絕

5、對(duì)要鳴笛，這除了為自己開道以便在第一時(shí)間趕到案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)之外、另一個(gè)重要的作用就是對(duì)犯罪嫌疑人起到震懾作用，也就是你說的打草驚蛇突發(fā)事件時(shí)沒有任何先兆的，警察對(duì)這樣的事件只有應(yīng)急預(yù)案、不可能有具體的行動(dòng)部署。說白了就是慌慌張張的趕去救急，那么目的就是盡量把事件造成的損失降到最小，而不是一味的追求一舉抓獲嫌疑人。警笛一響嫌疑人會(huì)因?yàn)樾奶摱优?，這么一來(lái)嫌疑人的犯罪行為就停止了、受害者的生命財(cái)產(chǎn)安全就得到了保護(hù)。這里我們介紹一款多諧振蕩器電路來(lái)發(fā)出模擬的警笛聲音。我們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常聽到一些警車發(fā)出的警笛聲響，通過分析不難看出，一般的警笛聲的聲音強(qiáng)弱基本不變，而是振蕩頻率發(fā)生變化，也沒有混合多種信號(hào)，

6、音調(diào)是連續(xù)重復(fù)改變，音調(diào)的頻率的改變規(guī)律也近似于鋸齒波。這增加了我們的動(dòng)手能力并考驗(yàn)了對(duì)事物的了解程度。1.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)外工業(yè)化的產(chǎn)品氣動(dòng)警報(bào)器，但原理卻非常古老，最早的警報(bào)器就是這種。工作原理：轉(zhuǎn)子擋片并不單薄，而是有一定厚度，并在旋轉(zhuǎn)方向上做斜切割面處理。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鏤空孔不斷做封閉、開放的循環(huán)動(dòng)作，而每次擋片經(jīng)過鏤空孔時(shí)切割空氣并向內(nèi)部擠壓，使震動(dòng)腔內(nèi)的氣壓做升高、釋放的循環(huán)動(dòng)作。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的提高，壓力差也在增加。大家都知道聲音是駐波，無(wú)論是人的聲帶還是常見的紙盆喇叭都是靠擠壓空氣來(lái)發(fā)聲的。現(xiàn)代的警報(bào)器：現(xiàn)代的警報(bào)器延續(xù)了老式氣動(dòng)警報(bào)的音調(diào)、節(jié)律，但車載的警報(bào)器一般都使用電磁振

7、動(dòng)式了，也就是與紙盆喇叭相同原理的喇叭，只是材質(zhì)不同以適應(yīng)更強(qiáng)功率、更集中頻率的發(fā)聲。不得不說的，為了降低維護(hù)成本和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，今天的防空警報(bào)系統(tǒng)仍在使用氣動(dòng)警報(bào)?，F(xiàn)代警報(bào)器區(qū)別：電磁振動(dòng)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、適應(yīng)性強(qiáng)。氣動(dòng)警報(bào)：音量大、傳播距離遠(yuǎn)、一次性安放完好后不易損壞。2電路圖設(shè)計(jì)及工作原理如果我們用電路來(lái)模擬警笛聲，就需要設(shè)計(jì)成三部分，分別為鋸齒波發(fā)生器、多諧振蕩器和音頻放大器。電路原理圖如圖1所示。圖1警笛音響器原理圖在原理圖中，V1和V2是直接耦合的兩級(jí)放大器。V2的集電極向V1的基極通過C2電容器施加正反饋，就形成了鋸齒波振蕩電路，電路的振蕩周期大約有3秒鐘。振蕩器通過V2的

8、發(fā)射極輸出，在發(fā)射極還并聯(lián)了R6和C5，此電阻、電容構(gòu)成了充、放電電路。在V2導(dǎo)通時(shí)，C5充電，形成鋸齒波波形的上升部分，在V2截止時(shí)，鋸齒波電壓達(dá)到最高點(diǎn)，C5通過R6放電，鋸齒波電壓開始下降，這樣反復(fù)進(jìn)行充、放電過程就形成了一系列的鋸齒波。如果施加正反饋的C2容量增大，則振蕩周期變長(zhǎng)，減小R2的阻值，也將引起振蕩周期變長(zhǎng)，但R2的阻值過小，振蕩電路可能會(huì)停止振蕩。V3和V4及其外圍阻容元件構(gòu)成多諧振蕩器，兩只三極管的集電極和集電極電阻對(duì)另一只管的基極耦合電容產(chǎn)生充、放電作用，改變加在另一只管的基極電壓，使其導(dǎo)通或者截止。兩只三極管構(gòu)成了左、右相對(duì)稱的振蕩電路，且工作狀態(tài)相反，一只管導(dǎo)通時(shí)，

9、另一只管就處于截止?fàn)顟B(tài)。因此兩只三極管分別輸出矩形脈沖波形。但是在這里，V3和V4的基極還連接有電阻R5和R7，不是直接接向電源電壓，而是共同經(jīng)過充、放電電阻R6和電容C5，再接到零電位。這樣，隨著鋸齒波變化就改變了加在V3、V4基極的電壓，也就是隨著鋸齒波電壓高低變化，也就改變了V3、V4集電極輸出的矩形脈沖的周期，即多諧振蕩器矩形波的重復(fù)頻率發(fā)生改變，我們聽到的警笛聲聲調(diào)周期性的發(fā)生改變。V5構(gòu)成一級(jí)音頻放大器，它是將V4輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，然后再去驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器BP發(fā)出聲音。由于放大器處于零偏置狀態(tài)，在沒有信號(hào)輸入時(shí)V5基本上不流過電流，從而節(jié)約了電能的消耗。當(dāng)V4輸出一定幅度的脈沖信號(hào)

10、，經(jīng)過電容C6耦合，濾除直流成分后送入RP1，調(diào)整可變電阻RP1的阻值，可調(diào)節(jié)揚(yáng)聲器的音量大小。3組裝器件的選擇3.1面包板的介紹3.1.1名稱及使用面包板的得名可以追溯到真空管電路的年代，當(dāng)時(shí)的電路元器件大都體積較大， 人們通常通過螺絲和釘子將他們固定在一塊切面包用的木板上進(jìn)行連接，后來(lái)電路元器件體積越來(lái)越小，但面包板的名稱沿用了下來(lái)。使用時(shí)不用焊接和手動(dòng)接線，將元件插入孔中就可測(cè)試電路及元件，使用方便。使用前應(yīng)確定哪些元件的引腳應(yīng)連在一起，再將要連接在一起的引腳插入同一組的5個(gè)小孔中。3.1.2構(gòu)造整板使用熱固性酚醛樹脂制造，板底有金屬條，在板上對(duì)應(yīng)位置打孔使得。元件插入孔中時(shí)能夠與金屬條

11、接觸，從而達(dá)到導(dǎo)電目的。一般將每5個(gè)孔板用一條金屬條連接。板子中央一般有一條凹槽，這是針對(duì)需要集成電路、芯片試驗(yàn)而設(shè)計(jì)的。板子兩側(cè)有兩排豎著的插孔，也是5個(gè)一組。這兩組插孔是用于給板子上的元件提供電源。圖2面包板母板使用帶銅箔導(dǎo)電層的玻璃纖維板，作用是把無(wú)焊面包板固定，并且引出電源接線柱。3.1.3內(nèi)部結(jié)構(gòu)面包板上下部分內(nèi)部連線和中間部分不同，如圖3和圖4：圖4面包板中間部分結(jié)構(gòu)圖圖3面包板上半部分結(jié)構(gòu)圖3.2元器件的選擇圖5二極管3.2.1二極管二極管又稱晶體二極管,簡(jiǎn)稱二極管，如圖5所示。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié)兩個(gè)引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉(zhuǎn)導(dǎo)性。大部

12、分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過，反向時(shí)阻斷。晶體二極管是一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場(chǎng)。當(dāng)外加電壓等于零時(shí)，由于p-n結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴(kuò)散電流和由自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。3.2.2電解電容圖6電解電容圖6所示為電解電容。在安裝電解電容時(shí)要求電容的管腳長(zhǎng)度要適中，要正確判斷管腳的正，負(fù)極，否則不能完成實(shí)現(xiàn)收音功能。并且電解電容要緊貼電路板立式安裝焊接，太高就會(huì)影響后蓋的安裝。作用：隔直流：作用是阻止直流通過而讓

13、交流通過。旁路（去藕）：為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。耦合：作為兩個(gè)電路之間的連接，允許交流信號(hào)通過并傳輸?shù)较乱患?jí)電路。濾波：將整流以后的鋸齒波變?yōu)槠交拿}動(dòng)波，接近于直流。儲(chǔ)能：儲(chǔ)存電能，用于必須要的時(shí)候釋放。圖7電阻3.2.3電阻電阻（Resistance，通常用“R”表示）是所有電路中使用最多的元件之一。在物理學(xué)中，用電阻來(lái)表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體，電阻一般不同，電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。電阻元件是對(duì)電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗能元件。因?yàn)槲镔|(zhì)對(duì)電流產(chǎn)生的阻礙作用，所以稱其該作用下的電阻物質(zhì)。電阻將會(huì)導(dǎo)致電子流通量的變化，

14、電阻越小，電子流通量越大，反之亦然。3.2.4三極管 圖8三極管圖8為三極管。晶體三極管具有電流放大作用，其實(shí)質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來(lái)控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將Ic/Ib的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數(shù)，用符號(hào)“”表示。電流放大倍數(shù)對(duì)于某一只三極管來(lái)說是一個(gè)定值，但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也會(huì)有一定的改變。圖9電位器3.2.5電位器 電位器是具有三個(gè)引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調(diào)節(jié)的電阻元件。電位器通常由電阻體和可移動(dòng)的電刷組成。當(dāng)電刷沿電阻體移動(dòng)時(shí)，在輸出端即獲得與位移量成一定關(guān)系的電阻值或電壓。電位器既可作三端元件使用也可作二端

15、元件使用。后者可視作一可變電阻器，由于它在電路中的作用是獲得與輸入電壓（外加電壓）成一定關(guān)系得輸出電壓，因此稱之為電位器。電位器是一種可調(diào)的電子元件。它是由一個(gè)電阻體和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)組成。當(dāng)電阻體的兩個(gè)固定觸點(diǎn)之間外加一個(gè)電壓時(shí)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)改變觸點(diǎn)在電阻體上的位置，在動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)之間便可得到一個(gè)與動(dòng)觸點(diǎn)位置成一定關(guān)系的電壓。它大多是用作分壓器，這時(shí)電位器是一個(gè)四端元件。電位器基本上就是滑動(dòng)變阻器，有幾種樣式，一般用在音箱音量開關(guān)和激光頭功率大小調(diào)節(jié)，電位器是一種可調(diào)的電子元件。3.3主要元器件表1電路元器件列表元器件類型型號(hào)數(shù)量電阻470、1k、4.7k、470k各1只電阻10

16、k、27k各2只電容1032只電解電容1u、220u各1只電解電容4.7u2只三極管90135只其他配件面包板一塊其他配件喇叭、電位器各一個(gè)其他配件導(dǎo)線若干根4面包板的組裝工作4.1組裝過程中的注意事項(xiàng)面包板在進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以根據(jù)電路連接要求，在相應(yīng)孔內(nèi)插入電子元器件的引腳以及導(dǎo)線等，使其與孔內(nèi)彈性接觸簧片接觸，由此連接成所需的實(shí)驗(yàn)電路。圖1為SYB118型面包板示意圖，為4行59列，每條金屬簧片上有5個(gè)插孔，因此插入這5個(gè)孔內(nèi)的導(dǎo)線就被金屬簧片連接在一起?；善g在電氣上彼此絕緣。插孔間及簧片間的距離均與雙列直插式（DIP）集成電路管腳的標(biāo)準(zhǔn)間距2.54mm相同，因而適于插入各種數(shù)字集成

17、電路。插入面包板上孔內(nèi)引腳或?qū)Ь€銅芯直徑為0.40.6mm，即比大頭針的直徑略微細(xì)一點(diǎn)。元器件引腳或?qū)Ь€頭要沿面包板的板面垂直方向插入方孔，應(yīng)能感覺到有輕微、均勻的摩擦阻力，在面包板倒置時(shí)，元器件應(yīng)能被簧片夾住而不脫落。面包板應(yīng)該在通風(fēng)、干燥處存放，特別要避免被電池漏出的電解液所腐蝕。要保持面包板清潔，焊接過的元器件不要插在面包板上。4.2面包板成功率不高的原因面包板設(shè)計(jì)成功的基礎(chǔ)是：（1） 導(dǎo)線連接性能良好；（2） 板內(nèi)導(dǎo)線夾槽光亮且有一定的韌性；（3） 電子元器件的完好性。造成面包板成功率不高的常見原因是：導(dǎo)線連接不緊，導(dǎo)線夾槽積塵生銹導(dǎo)電性下降，元器件規(guī)格不對(duì)應(yīng)不能完成導(dǎo)通。4.3元器件

18、及導(dǎo)線的裁剪和安裝元器件選好以后按照對(duì)應(yīng)的孔位插入，然后拔出來(lái)用剪刀把引腳剪短，方便面包板的接線工作，保持面包板的整潔。到接線步驟時(shí)，利用鑷子更好的連接到面包板內(nèi)部的金屬板上。4.4連接完成圖10連接完成5系統(tǒng)的硬件調(diào)試5.1電源電路的調(diào)試將面包板接入裝著電池的電池盒，本系統(tǒng)使用4節(jié)5號(hào)電池供電，裝上之后應(yīng)立即聽到警笛聲，用一字螺絲刀調(diào)節(jié)電位器來(lái)調(diào)節(jié)電壓大小，可以明顯聽到警笛聲的大小變化，表示此面包板設(shè)計(jì)成功達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。5.2面包板設(shè)計(jì)的后期延伸正常達(dá)到目標(biāo)之后，在喇叭那條電路上串聯(lián)了一個(gè)發(fā)光二極管，可以看到燈光漸變效果。結(jié) 論這次的課程設(shè)計(jì)是我大學(xué)以來(lái)第一次接觸面包板和仿真軟件，雖然原件是現(xiàn)成的，但是電路的設(shè)計(jì)和面包板的制作過程還是讓我學(xué)到了很多東西。雖然這次課程設(shè)計(jì)困難重重但在我們小組的團(tuán)結(jié)努力之下都一一克服了讓我體會(huì)到了成功的喜悅，并且讓我們對(duì)電子產(chǎn)品有了更深得了解，特別是對(duì)電路的分析以及調(diào)試工作，在電路組裝調(diào)試過程中顯得特別重要，通過調(diào)試可以更直接的找出故障的原因，對(duì)電路的一些基本工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也有更進(jìn)