電子電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、吐京彳密大苓題目:聲控報(bào)警器實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)學(xué)院班級(jí)姓名學(xué)號(hào)所屬組號(hào)目錄 TOC o 1-5 h z 內(nèi)容摘要及關(guān)鍵詞3一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 設(shè)計(jì)任務(wù)4 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 設(shè)計(jì)要求4一、設(shè)計(jì)方木： HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 資料查找4 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 系統(tǒng)框圖及整體設(shè)計(jì)思路4 HYPERLINK l bookmark59 o Cur

2、rent Document Multisim仿真原理圖及電路實(shí)物圖5三、電路功能模塊分析 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 仿真階段6（1）整體仿真結(jié)果6（2）分模塊測(cè)試結(jié)果7 HYPERLINK l bookmark75 o Current Document 實(shí)測(cè)階段11四、故障分析及應(yīng)對(duì)措施 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 仿真階段13 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 實(shí)測(cè)階段13 HYPERLINK l bookmark101 o Cu

3、rrent Document 五、實(shí)現(xiàn)功能說(shuō)明13 HYPERLINK l bookmark105 o Current Document 六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)14 HYPERLINK l bookmark109 o Current Document 七、元器件及測(cè)試儀表使用清單14 HYPERLINK l bookmark113 o Current Document 參考文獻(xiàn)15內(nèi)容摘要：報(bào)警電路在我們的日常生活中有著很廣泛的應(yīng)用，如小型電子產(chǎn) 品、汽車防盜報(bào)警裝置等。雖然它們的功能各不相同，但工作原理卻較為簡(jiǎn)明易 懂。因此，嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)小型聲控報(bào)警電路，是提高動(dòng)手能力和擴(kuò)充知識(shí)儲(chǔ)備的 有效途徑之一。

4、這次的報(bào)告，主要涉及到該過(guò)程中的基本思路、實(shí)際調(diào)測(cè)、故障 分析及心得體會(huì)等幾個(gè)方面。關(guān)鍵詞：聲控報(bào)警放大器比較器方波振蕩一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)（1）搭建一個(gè)聲控報(bào)警電路，使之在感知到異常響動(dòng)時(shí)，能發(fā)出持續(xù)時(shí)間大于5s的報(bào)警聲。（2）通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，學(xué)習(xí)調(diào)測(cè)電路的方法，掌握其中的 設(shè)計(jì)規(guī)律和相應(yīng)技能。設(shè)計(jì)要求（1）獨(dú)立查找相關(guān)的資料及文獻(xiàn)，自行設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，確定元器件的具體數(shù)值。（2）在面包板上搭建出電路，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)測(cè)，不符合要求的地方需做適當(dāng)改 動(dòng)。（3）撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)課程報(bào)告，包括電子版和紙質(zhì)版各一份。二、設(shè)計(jì)方案資料查找（1）在電子測(cè)量與電子電路實(shí)驗(yàn)（北京郵電大學(xué)電子工程

5、學(xué)院電路中心）一 書(shū)中，查找到集成運(yùn)算放大器及電壓比較器的相關(guān)設(shè)計(jì)思路。（2）在電路分析與電子電路基礎(chǔ)（高等教育出版社）一書(shū)中，查找到555 定時(shí)器及其應(yīng)用方面的具體知識(shí)。（3）在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)（北京航空航天大學(xué)出版社）一書(shū)中，查找到在設(shè)計(jì)電 路的過(guò)程中需要注意的一些事項(xiàng)，并使我對(duì)電路的整體與部分之間的聯(lián)系有了更 進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。（4）關(guān)于不同型號(hào)的元器件之間的相關(guān)性與不同點(diǎn)，主要是通過(guò)百度搜索得到 自己想要的解答。系統(tǒng)框圖及整體設(shè)計(jì)思路圖1系統(tǒng)組成框圖麥克捕捉到聲音信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯碾娦盘?hào)，進(jìn)入放大器進(jìn)行放大， 之后與電壓比較器設(shè)定的參考電壓進(jìn)行比較。若高于門(mén)限值，比較器輸出電平翻 轉(zhuǎn)，控

6、制振蕩器產(chǎn)生方波信號(hào)，使蜂鳴器發(fā)聲。為使蜂鳴器發(fā)聲持續(xù)一段時(shí)間， 要用一個(gè)延時(shí)電路保證比較器輸出高電平維持一定的時(shí)長(zhǎng)。Multisim仿真原理圖及電路實(shí)物圖.vcc.虱:VCCR5：:：9 1矗VCCR1：lOkQ C1-1II-她呻 何口 -LM35W： ：20flkD15面4: ig岫卯 VCClLMM.vcc.虱:VCCR5：:：9 1矗VCCR1：lOkQ C1-1II-她呻 何口 -LM35W： ：20flkD15面4: ig岫卯 VCClLMMVGCT -5V-R7VA:looko :：:L-VCC - l-L 558 P . 5.偵.VCCR9：:10kQ跚5551 TH.4Ev

7、r-Wv:： ：C3L_ 2.2nF 46 IbnF 5.-hLED1-GND-1：頃555 甲圖2電路仿真原理圖注：Multisim的使用版本為13.0。（1）在Multisim軟件中，沒(méi)有麥克和蜂鳴器。分別使用交流源和發(fā)光二極管來(lái) 代替麥克捕捉到的聲音信號(hào)和蜂鳴器的發(fā)聲功能。（2）仿真成功的標(biāo)志是發(fā)光二極管在開(kāi)關(guān)閉合后閃爍，且能在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后繼續(xù) 維持一段時(shí)間。圖3圖3電路實(shí)物圖三、電路功能模塊分析仿真階段（1）整體仿真結(jié)果:圖4仿真測(cè)試圖圖4仿真測(cè)試圖使用萬(wàn)用表測(cè)得:圖5使用萬(wàn)用表測(cè)得:圖5整體仿真結(jié)果因此，在考慮到電路中某些元器件之間可能會(huì)存在相互影響的前提下，可認(rèn)為仿 真電路的整體架構(gòu)

8、是基本正確的。（2）分模塊測(cè)試結(jié)果:放大器:60HzO60HzOR2一 .L-VCC1圖6兩級(jí)放大器圖7XMM1顯示結(jié)果a. C1=10uF,主要作用是過(guò)濾掉直流成分，盡可能確保只有交流即聲音信號(hào)通過(guò)。b.U1A和U1B構(gòu)成兩級(jí)放大器。其中，U1A的放大倍數(shù)為R3/R2=20倍，U1B的放大倍數(shù)為R7/R6=10倍，即總的放大倍數(shù)為20 x10=200倍。C. R4、R5 作為平衡電阻，分別對(duì)應(yīng)于 R5=R2/R3=9.1kQ，R4=R6/R7=9.1kQ。比較器:二極管1N4007主要作用是防止因電流倒流而造成集成運(yùn)放的損壞。b. R9=10kQ, R8=2kQ,則所加的參考電壓值為U=5（

9、10+2） x10V=4.17V。即是說(shuō):若輸入電壓大于4.17V，則輸出高電平；反之，輸出低電平。圖9電阻-電容延時(shí)電路a.開(kāi)關(guān)閉合后，經(jīng)LM358P放大的電壓通過(guò)二極管直接給電容C2充電；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)， 電容通過(guò)R11來(lái)放電，完成整個(gè)延時(shí)過(guò)程。b延時(shí)時(shí)長(zhǎng)可近似表示為t=RC。在本設(shè)計(jì)中，選擇R=500Q，C=10uF，則時(shí)間跨度t=500 x0.00001s=0.005s，仿真測(cè)得的數(shù)據(jù)為0.006s左右，故基本符合要求。C注意在實(shí)際搭建電路時(shí)，需對(duì)R11與C2的值做適當(dāng)改動(dòng)，以滿足“延遲時(shí)間 大于5s”的要求。方波振蕩器：圖10555振蕩電路圖11示波器結(jié)果顯示圖10555振蕩電路圖11示波

10、器結(jié)果顯示555定時(shí)器的輸出端輸出方波，其振蕩周期T=0.7(R14+2R10)C=0.7X (1k+2k)X2.2X10-9s=4.62X10-6S輸出方波的振蕩頻率 f=1/T=1/ (4.62X10-6 s)=2.16X105Hzc在振蕩電路輸出端，我使用三極管設(shè)計(jì)了一個(gè)射極輸出器，存在等式關(guān)系IE=（1+0） IB, 實(shí)現(xiàn)了對(duì)經(jīng)過(guò)蜂鳴器的電流的放大，使蜂鳴器能發(fā)出較高功率的報(bào)警聲。實(shí)測(cè)階段按照仿真電路圖在面包板上搭建好實(shí)際電路后，對(duì)應(yīng)調(diào)測(cè)步驟如下: （1）輸入脈沖信號(hào)以模擬異常響聲，并使用直流穩(wěn)壓源作為電路的外加信號(hào)源。圖12輸入脈沖信號(hào)圖13輸入直流電壓（2）將示波器的兩端分別接在放

11、大器的輸出端和地，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。圖14放大器輸出端波形分析：由圖12可知，輸入的脈沖信號(hào)頻率為60Hz，峰峰值是20mVpp；由圖14 可知，輸出的脈沖信號(hào)頻率測(cè)量值約是60.00Hz，峰峰值約為4Vpp。因此放大倍 數(shù)是4/0.02=200倍，與理論設(shè)計(jì)基本相符。（3）撤去函數(shù)發(fā)生器，在面包板的對(duì)應(yīng)位置插上麥克。進(jìn)入實(shí)際模擬階段。并 將示波器的兩端分別接在電壓比較器的輸出端和地，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。圖15存在異常響動(dòng)時(shí)比較器的輸出波形分析：在沒(méi)有異常響動(dòng)時(shí)，比較器的輸出端顯示為零電平；在麥克風(fēng)近處擊掌模 擬異常響動(dòng)后，得到的比較器輸出波形如圖15所示，即跳變?yōu)楦唠娖?。與理論 設(shè)計(jì)基本相符。

12、其中，在實(shí)際調(diào)測(cè)過(guò)程中，將R8、R9的值分別改換為27 kQ和20 kQ。實(shí)測(cè)比 較電平值約為2.87V左右。（4）將示波器的兩端分別接在555多諧振蕩器的輸出端和地，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如 下。圖16存在異常響動(dòng)時(shí)振蕩電路的輸出波形分析：由圖16可知，輸出的方波幅值約為4V，頻率約為2.06kHz，在人耳 能聽(tīng)到的聲波范圍內(nèi)。因此，與理論設(shè)計(jì)基本相符。其中，在實(shí)際調(diào)測(cè)過(guò)程中，將C4的值改換為0.22uF。、故障分析及應(yīng)對(duì)措施仿真階段（1）在設(shè)計(jì)兩級(jí)放大器時(shí)，我對(duì)平衡電阻并沒(méi)有太重視，直接忽略掉了它。結(jié) 果發(fā)現(xiàn)仿真運(yùn)行會(huì)不時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，這時(shí)我才意識(shí)到它對(duì)電路的穩(wěn)定有著很大貢獻(xiàn)。（2）在設(shè)計(jì)延時(shí)電路時(shí)，我

13、發(fā)現(xiàn)若將延時(shí)時(shí)長(zhǎng)設(shè)計(jì)在5s左右，就需要花費(fèi)相當(dāng) 長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)等待發(fā)光二極管熄滅。所以我就直接選定了 R=500Q，C=10uF，來(lái)設(shè) 計(jì)一個(gè)較短暫的時(shí)間。在不影響其它模塊的功能的前提下，對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試。（3）在設(shè)計(jì)電壓比較器時(shí)，我最初設(shè)置的比較電平值較小，以至于開(kāi)關(guān)鍵沒(méi)有 閉合時(shí)，發(fā)光二極管就開(kāi)始閃爍。在對(duì)電阻值作了適當(dāng)修改后，這一問(wèn)題得到解 決。（4）555多諧振蕩電路的部分是我自行查找資料，從零學(xué)起的，因此花費(fèi)了不 少時(shí)間。但在這個(gè)過(guò)程中，我的信息歸類能力得到了很大提高，并且學(xué)到了很多。實(shí)測(cè)階段（1）在第一次進(jìn)行實(shí)際電路調(diào)測(cè)時(shí)，我剛剛加上5V的直流電壓源，蜂鳴器就 開(kāi)始發(fā)出尖銳的報(bào)警聲。最初

14、我認(rèn)為可能是電路出現(xiàn)了故障，后來(lái)才知道這是處 于非穩(wěn)定狀態(tài)的電路在逐漸進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)所要經(jīng)歷的必然階段。（2）因?yàn)橛幸欢螘r(shí)間沒(méi)有使用過(guò)實(shí)驗(yàn)室里的調(diào)測(cè)設(shè)備，我對(duì)它們的操作熟悉度 不免有些降低。但在多使用了幾次之后，終于還是在儀器操作方面有了很大的提 高。（3）最初我把電路插得很是隨便，導(dǎo)線和元器件只是以實(shí)現(xiàn)功能為前提，幾乎 沒(méi)有考慮到整體電路的簡(jiǎn)潔性與美觀性。但最后又做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，具體實(shí)物圖 請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)圖3。五、實(shí)現(xiàn)功能說(shuō)明通過(guò)運(yùn)算放大器、電壓比較器和多諧振蕩器的組合，我成功制作了一個(gè)小型 聲控報(bào)警裝置。當(dāng)在麥克風(fēng)附近擊掌時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，持續(xù)時(shí)間在5s 以上。其中，我完成了第二個(gè)提高要求，

15、增大了蜂鳴器的輸出功率，加強(qiáng)了電路 報(bào)警時(shí)的威懾力。注：關(guān)于主要的測(cè)試數(shù)據(jù)和相應(yīng)的測(cè)試方法，請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)“三、電路功能模塊分析”部分。六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)在獨(dú)立設(shè)計(jì)小型聲控報(bào)警裝置的過(guò)程中，我的思維能力與邏輯能力都得到了 很大的提高。而且我學(xué)到的知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中得到了具體應(yīng)用，令我增加了信心，也 收獲了很大的樂(lè)趣。這次實(shí)驗(yàn)不僅幫助我培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度，也大大加 深了我對(duì)電路設(shè)計(jì)的理解和掌握?；仡櫿麄€(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，我還認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)前做好充足的準(zhǔn)備是非常有必要的。并 且實(shí)驗(yàn)的過(guò)程不可能是順順利利的，總會(huì)遇到各種不同的困難，其中難免有一些 問(wèn)題不能被輕松解決。這時(shí)就需要較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)變通能力，不能一味地鉆牛角尖， 要嘗試

16、著通過(guò)新的思維模式重新做一次知識(shí)的梳理，學(xué)會(huì)從不同的角度去觀察問(wèn) 題?？偟膩?lái)說(shuō)，這次實(shí)驗(yàn)還是比較成功的。雖說(shuō)在整個(gè)過(guò)程中遇到了不少問(wèn)題， 也花費(fèi)了許多的時(shí)間和精力，查閱了相當(dāng)一部分資料，但我在其中學(xué)到了很多知 識(shí)，而且鍛煉了自己的能力。在以后的學(xué)習(xí)中，我會(huì)繼續(xù)保持著對(duì)實(shí)驗(yàn)的熱情， 注意開(kāi)拓進(jìn)取，努力地提高自己的能力，吸收更多的知識(shí)。七、元器件及測(cè)試儀表使用清單元件序列號(hào)元件名稱及規(guī)格個(gè)數(shù)1NE555P12LM358P23蜂鳴器141N4007型二極管158050型三極管16麥克1710uF的電容1847uF的電容190.22uF的電容1100.01uF的電容11151Q的電阻112220Q的電阻1131kQ的電阻2142kQ的電阻1159.1kQ的電阻21610kQ的電阻31720kQ的電阻11827kQ