電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告三個(gè)題目說明電路圖

1、-PAGE . z五 電壓超限指示和報(bào)警電路的設(shè)計(jì)一、目的通過電壓超限指示和報(bào)警電路的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，熟悉窗口比擬器和555電路的應(yīng)用。二、要求設(shè)計(jì)一個(gè)電壓過限指示和報(bào)警電路。1. 電壓上限為UH=5.5V，下限為UL=4.5V，當(dāng)4.5VuI5.5V時(shí)，為正常圍。否則uI5.5V或uI4.5V都為不正常，此時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。2. 電壓uI在正常圍。綠燈亮，不發(fā)出報(bào)警聲響。3. 電壓uI低于下限時(shí)，黃燈亮，同時(shí)連續(xù)發(fā)出報(bào)警聲響。4. 電壓uI高于上限時(shí)，紅燈閃爍，同時(shí)發(fā)出斷續(xù)的報(bào)警聲響。三、設(shè)計(jì)方案提示根據(jù)題目要求，假設(shè)需要鑒別一個(gè)電壓是否屬于正?；虿徽?，可以利用窗口比擬器。窗口比擬器的傳輸特性

2、如圖5-1所示。當(dāng)UHuIUL時(shí)，輸出為低電平，而當(dāng)uIUH或uIUL時(shí)輸出為高電平，利用這一特性，就可以鑒別電壓是否處于正常圍。如果是其他物理量如溫度也可以通過傳感器將其轉(zhuǎn)換為電壓量來實(shí)現(xiàn)報(bào)警。圖5-1 窗口比擬器的傳輸特性 圖5-2 電壓超限指示和報(bào)警電路框圖聲音報(bào)警可利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器來實(shí)現(xiàn)，斷續(xù)聲音可以由一個(gè)頻率較低的振蕩器去控制一個(gè)頻率較高的振蕩器來實(shí)現(xiàn)。圖5-2為這種電路的框圖。圖5-3是一個(gè)電壓超限指示和報(bào)警電路的參考電路。四、參考電路簡(jiǎn)要說明1. 窗口比擬器在參考電路中窗口比擬器由兩個(gè)運(yùn)算放大器、兩個(gè)二極管和電阻組成，LM324包含四個(gè)運(yùn)算放大器，使用其中的兩個(gè)運(yùn)

3、算放大器組成窗口比擬器。1當(dāng)ULuIUH時(shí)，處于正常狀態(tài)，A、B兩點(diǎn)均為低電平，二極管不導(dǎo)通，再經(jīng)或非門輸出，綠色指示燈亮。此時(shí)異或門輸出端C點(diǎn)為低電平，此電壓送到第一片555定時(shí)器的異步置零端4腳，555振蕩器停振，不發(fā)出報(bào)警信號(hào)。2當(dāng)uIUH時(shí)，圖中A點(diǎn)為高電平，B點(diǎn)為低電平，所以或非門輸出為低電平，綠燈滅。而異或門的輸出端C點(diǎn)為高電平，故第一個(gè)振蕩器產(chǎn)生頻率較低的方波信號(hào)。此信號(hào)送至第二片555的4腳，從而發(fā)出斷續(xù)的報(bào)警聲音信號(hào)。同時(shí)，C點(diǎn)信號(hào)與第一片555的輸出信號(hào)相與，使得紅燈閃爍，其閃爍頻率同第一片555的振蕩頻率一樣，到達(dá)了聲、光同時(shí)報(bào)警的目的。3當(dāng)uIUL時(shí)，A點(diǎn)為低電平，B點(diǎn)

4、為高電平，黃燈亮。而異或門的輸出C點(diǎn)為高電平，第一片555振蕩器起振，其輸出與B點(diǎn)信號(hào)相或，輸出始終為高電平，使第二片振蕩器發(fā)出連續(xù)的報(bào)警聲響。2. 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的設(shè)計(jì)在參考電路圖中，當(dāng)?shù)谝黄?55振蕩器的4腳為高電平振蕩器起振，其振蕩頻率為：假設(shè)第一片振蕩器的振蕩頻率f1=6Hz，取C1=10f，R1=1K，則由上式計(jì)算出R211.4 K，取R2=10 K。第一片555的輸出電壓uo1加到第二片555的異步置零端4腳，當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)，第二片555振蕩器停振；而此信號(hào)為高電平時(shí)，第二片555振蕩器起振，輸出電壓為uo2，產(chǎn)生斷續(xù)報(bào)警信號(hào)，其波形如圖5-4所示。圖5-4 斷續(xù)

5、聲音報(bào)警波形圖第二片555振蕩器的C2=0.2f，R1=0.5K，R2=8K， 根據(jù)式，可計(jì)算出其振蕩頻率f2為：實(shí)驗(yàn)中，集成運(yùn)算放大器使用12V電源，所有的門電路和定時(shí)器555或556都使用CMOS器件。假設(shè)使用TTL器件Vcc=+5V要進(jìn)展電平轉(zhuǎn)換和匹配，或集成運(yùn)算放大器的輸出加穩(wěn)壓管限幅電路。六、編碼電子鎖的設(shè)計(jì)一、目的通過觸摸式編碼電子鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，熟悉觸發(fā)器及門電路的應(yīng)用。二、要求設(shè)計(jì)一個(gè)觸摸式編碼電子鎖電路。編碼電子鎖不需要鑰匙，只要記住一組十進(jìn)制數(shù)字即所謂的碼，一般為四位，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)翻開發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。假

6、設(shè)操作順序不對(duì)，鎖就不能翻開。三、參考電路簡(jiǎn)要說明圖6-1是一個(gè)用集成電路組裝的觸摸式編碼電子鎖的電路圖。圖中有十個(gè)觸摸探頭，分別為0、1、2、39。其中有四個(gè)D觸發(fā)器，由兩片CMOS雙D觸發(fā)器CC4013組成。四個(gè)D觸發(fā)器的復(fù)位端全部連接在一起，經(jīng)電阻R0接地，并通過電容C0接到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)D觸發(fā)器自動(dòng)清零Q=0。觸發(fā)器1的D1端通過R9接VDD，即D1始終為高電平。它的輸出端Q1接觸發(fā)器2的D2端，依次類推。即后一個(gè)觸發(fā)器D端的狀態(tài)與前一個(gè)觸發(fā)器輸出端Q端的狀態(tài)一樣，Dn+1=Qn。四個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端CP1、CP2、C

7、P3、CP4分別接1、4、7、9號(hào)觸摸探頭，形成了1479四位編碼。由于四個(gè)CP端各有一個(gè)6.8M的電阻接地，因此，在人的手指沒有觸及1、4、7、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)上升沿，使觸發(fā)器1的Q端變?yōu)椤?狀態(tài)，即D2=Q1=1。然后，假設(shè)人的手指依次觸及4、7、9號(hào)觸摸探頭，將會(huì)使D3=Q2=1，D4=Q3=1和Q4=1，Q4作為輸出端接到三極管驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)Q4=1時(shí)，繼電器電磁線圈的電源被接通，吸動(dòng)門栓，鎖被翻開指示燈亮。當(dāng)Q4=0時(shí)，鎖處于“鎖住狀態(tài)，門不能翻開指示燈不亮。圖6-1中的或門4的輸出端通過一個(gè)二極管接到四

8、個(gè)D觸發(fā)器的端。這個(gè)或門有三個(gè)輸入端，其作用如下：1. 當(dāng)人的手指觸及0號(hào)觸摸探頭時(shí)，a點(diǎn)的電位由低變高，此信號(hào)經(jīng)過D1和C3、R8組成的微分電路，再經(jīng)過或門4，使所有的D觸發(fā)器清零。此外當(dāng)a點(diǎn)為高電平時(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)過三極管放大后驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲響。當(dāng)人的手指離開0號(hào)觸摸探頭時(shí)，a點(diǎn)變?yōu)榈碗娖?，信?hào)發(fā)生器停頓振蕩，聲響停頓。0號(hào)觸摸探頭相當(dāng)于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，鎖被翻開指示燈亮。同時(shí)，由高變低的信號(hào)經(jīng)過反相器1和電阻R5、電容C1構(gòu)成的延遲電路，再經(jīng)過反相器2和3

9、送到或門4的輸入端。所以，鎖被翻開后經(jīng)過一段延遲時(shí)間，或門4的輸出將由低變高，使四個(gè)觸發(fā)器全部為0狀態(tài)。非編碼的觸摸探頭參考電路中的2、3、5、6、8號(hào)相互并聯(lián)，一端經(jīng)過電阻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。假設(shè)有不知道編碼的人隨意觸及觸摸探頭，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)器清零，鎖不會(huì)被翻開。七 密碼報(bào)警電子鎖的設(shè)計(jì)一、目的通過密碼報(bào)警電子鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，熟悉三極管及門電路的應(yīng)用。二、要求設(shè)計(jì)一個(gè)密碼報(bào)警電子鎖電路。密碼報(bào)警電子鎖具有防盜報(bào)警能力，如果用手觸及觸摸探頭的順序與密碼不符，鎖不

10、能翻開，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲響。三、參考電路簡(jiǎn)要說明圖7-1是一個(gè)密碼報(bào)警電子鎖的參考電路，圖中電路的編碼為3568。電路中三極管T1、T2、T3和T4是串聯(lián)在一起的，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才會(huì)導(dǎo)通。要想使這四個(gè)三極管同時(shí)導(dǎo)通，應(yīng)首先用手觸及3號(hào)觸摸探頭，使T1導(dǎo)通，同時(shí)電容C1充電。當(dāng)手離開3號(hào)探頭后，C1開場(chǎng)放電，在一定時(shí)間T1仍然導(dǎo)通。在此時(shí)間用手觸摸5號(hào)探頭，T2導(dǎo)通，同時(shí)C2開場(chǎng)充電。而后再用手觸摸6號(hào)和8號(hào)探頭，T3和T4依次導(dǎo)通。由此可見，開鎖的人應(yīng)該在規(guī)定的時(shí)間按順序完成密碼操作，T1、T2、T3和T4才能同時(shí)導(dǎo)通。如果超過規(guī)定的時(shí)間

11、，電容放電到達(dá)一定的程度，三極管就會(huì)截止，而四個(gè)三極管不能同時(shí)導(dǎo)通。這樣可防止不知編碼的人，使用慢慢試的方法將鎖翻開。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)j2與a1接通，使繼電器自鎖。同時(shí)接點(diǎn)j1與b1接通，使門鎖的電磁線圈L通電，磁力吸動(dòng)鎖栓，密碼鎖被翻開實(shí)驗(yàn)電路中我們使用一個(gè)發(fā)光二極管及一個(gè)限流電阻來代替門鎖的電磁線圈L，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮?xí)r，說明密碼鎖被翻開。如果沒有按照規(guī)定的編碼進(jìn)展操作，則當(dāng)人的手指觸及任何一個(gè)非編碼探頭即電路圖中的0、1、2、4、7和9號(hào)探頭，電源VCC就會(huì)通過R9使晶閘管3CT導(dǎo)通。當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，圖中C點(diǎn)為高電位，由集成電路555及電阻R10、R11、電容C4、C5構(gòu)成的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生振蕩，它輸出的方波經(jīng)三極管T6放大后啟動(dòng)喇叭，