電子電路實驗報告

PAGEPAGE19題目題目: 聲控報警器實驗設計學院班級姓名學號所屬組號目錄內容摘要及關鍵詞一、設計任務與要求31.設計任務.4.2.設計要求. .二、設計方案1.資料查找4.2.系統(tǒng)框圖及整體設計思路.. 43.Multisim仿真原理圖及電路實物圖.. . .. 5.三、電路功能模塊分析仿真階段 .. ..6（1）整體仿真結果6（2）分模塊測試結果.. 7.實測階段 .. 1四、故障分析及應對措施仿真階段 3 .實測階段 . . 3五、實現(xiàn)功能說明.. . . . 3 .. .六、實驗總結.. . . . . 4七、元器件及測試儀表使用清單 .. . . . 4 .參考文獻. . . . . 5內容摘要：報警電路在我們的日常生活中有著很廣泛的應用，如小型電子產品、汽車防盜報警裝置等。雖然它們的功能各不相同，但工作原理卻較為簡明懂。因此，嘗試設計一個小型聲控報警電路， 是提高動手能力和擴充知識儲備的有效途徑之一。這次的報告，主要涉及到該過程中的基本思路、實際調測、故障分析及心得體會等幾個方面。關鍵詞：聲控報警放大器比較器方波振蕩一、設計任務與要求設計任務）搭建一個聲控報警電路，使之在感知到異常響動時，能發(fā)出持續(xù)時間大于5s的報警聲。）通過本實驗，加深對理論知識的理解，學習調測電路的方法，掌握其中設計要求）在面包板上搭建出電路，并對其進行調測，不符合要求的地方需做適當）撰寫實驗課程報告，包括電子版和紙質版各一份。二、設計方案資料查找）（北京郵電大學電子工程學院電路中心））在《電路分析與電子電路基礎》 （高等教育出版社）一書中，查找到 555定時器及其應用方面的具體知識。）（北京航空航天大學出版社）一書中，查找到在設計電路的過程中需要注意的一些事項，并使我對電路的整體與部分之間的聯(lián)系有了）關于不同型號的元器件之間的相關性與不同點，主要是通過百度搜索得到自己想要的解答。系統(tǒng)框圖及整體設計思路麥克 放大器 比較器 方波振蕩器延時電路

蜂鳴器圖1系統(tǒng)組成框圖麥克捕捉到聲音信號后，將其轉變?yōu)槲⑷醯碾娦盘?，進入放大器進行放大，之后與電壓比較器設定的參考電壓進行比較。 若高于門限值，比較器輸出電平轉，控制振蕩器產生方波信號，使蜂鳴器發(fā)聲。為使蜂鳴器發(fā)聲持續(xù)一段時間，要用一個延時電路保證比較器輸出高電平維持一定的時長。Multisim 仿真原理圖及電路實物圖圖2電路仿真原理圖注：Multisim 的使用版本為13.0。在Multisim 軟件中，沒有麥克和蜂鳴器。分別使用交流源和發(fā)光二極管代替麥克捕捉到的聲音信號和蜂鳴器的發(fā)聲功能。）仿真成功的標志是發(fā)光二極管在開關閉合后閃爍，且能在開關斷開后繼續(xù)維持一段時間。圖3電路實物圖三、電路功能模塊分析仿真階段）整體仿真結果：圖4仿真測試圖使用萬用表測得:圖5整體仿真結果因此，在考慮到電路中某些元器件之間可能會存在相互影響的前提下， 可認為真電路的整體架構是基本正確的。）分模塊測試結果：①放大器：圖6兩級放大器圖7XMM1顯示結果U1A和構成兩級放大器。其中， U1A的放大倍數(shù)為 倍，U1B放大倍數(shù)為/R6=10倍，即總的放大倍數(shù)為 0倍。、5作為平衡電阻，分別對應于 k，k。②比較器：圖8電壓比較器a.二極管1N4007主要作用是防止因電流倒流而造成集成運放的損壞。b.則所加的參考電壓值為 (10+2) ×說若輸入電壓大于 則輸出高電平；反之，輸出低電平。③延時電路：圖9電阻-電容延時電路開關閉合后經(jīng)放大的電壓通過二極管直接給電容 C2充電斷開開關電容通過R11來放電，完成整個延時過程。延時時長可近似表示為 。在本設計中，選擇 則時間跨度t=500×s仿真測得的數(shù)據(jù)為 s左右，故基本符合要求。注意在實際搭建電路時，需對 R11與C2的值做適當改動，以滿足“延遲時大于的要求。④方波振蕩器：10555振蕩電路圖11示波器結果顯示5T=0.（7（）×2.2×10^-9s=4.62×10^-6s輸出方波的振蕩頻率 f=1/T=1/（4.62×s）=2.165Hz在振蕩電路輸出端，我使用三極管設計了一個射極輸出器，存在等式關系 II實現(xiàn)了對經(jīng)過蜂鳴器的電流的放大，使蜂鳴器能發(fā)出較高功率的報警聲。實測階段按照仿真電路圖在面包板上搭建好實際電路后，對應調測步驟如下：（輸入脈沖信號以模擬異常響聲，并使用直流穩(wěn)壓源作為電路的外加信號源。12輸入脈沖信號13輸入直流電壓（將示波器的兩端分別接在放大器的輸出端和地，得到實驗結果如下。圖14放大器輸出端波形分析：由圖2可知，輸入的脈沖信號頻率為 ，峰峰值是；由圖可知，輸出的脈沖信號頻率測量值約是 峰峰值約為因此放大倍數(shù)是4/0.02=200 倍，與理論設計基本相符。15存在異常響動時比較器的輸出波形分析：在沒有異常響動時，比較器的輸出端顯示為零電平； 在麥克風近處擊掌模擬異常響動后，得到的比較器輸出波形如圖15存在異常響動時比較器的輸出波形分析：在沒有異常響動時，比較器的輸出端顯示為零電平； 在麥克風近處擊掌模擬異常響動后，得到的比較器輸出波形如圖15所示，即跳變?yōu)楦唠娖?。與理論設計基本相符。其中，在實際調測過程中，將 、R9的值分別改換為27kΩ和。實測比電平值約為2.87V左右。（將示波器的兩端分別接在下。555多諧振蕩器的輸出端和地，得到實驗結果如圖16存在異常響動時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 頻率約為2.06kHz，在人耳能聽到的聲波范圍內。因此，與理論設計基本相符。其中，在實際調測過程中，將 C4的值改換為0.22uF。四、故障分析及應對措施仿真階段）在設計兩級放大器時，我對平衡電阻并沒有太重視，直接忽略掉了它。結果發(fā)現(xiàn)仿真運行會不時出現(xiàn)錯誤，這時我才意識到它對電路的穩(wěn)定有著很大貢獻。）在設計延時電路時，我發(fā)現(xiàn)若將延時時長設計在 5s左右，就需要花費相當長的時間來等待發(fā)光二極管熄滅。所以我就直接選定了 來設計一個較短暫的時間。在不影響其它模塊的功能的前提下，對電路進行測試。）在設計電壓比較器時，我最初設置的比較電平值較小，以至于開關鍵沒有閉合時，發(fā)光二極管就開始閃爍。在對電阻值作了適當修改后， 這一問題得到?jīng)Q。（555多諧振蕩電路的部分是我自行查找資料，從零學起的，因此花費了不少實測階段）在第一次進行實際電路調測時，我剛剛加上±5V的直流電壓源，蜂鳴器就開始發(fā)出尖銳的報警聲。最初我認為可能是電路出現(xiàn)了故障，后來才知道這是）因為有一段時間沒有使用過實驗室里的調測設備，我對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。）最初我把電路插得很是隨便，導線和元器件只是以實現(xiàn)功能為前提，幾乎沒有考慮到整體電路的簡潔性與美觀性。 但最后又做了適當?shù)恼{整，具體實物請詳見圖3。五、實現(xiàn)功能說明通過運算放大器、電壓比較器和多諧振蕩器的組合， 我成功制作了一個小型聲控報警裝置。當在麥克風附近擊掌時，蜂鳴器會發(fā)出報警聲，持續(xù)時間在5s以上其中，我完成了第二個提高要求， 增大了蜂鳴器的輸出功率，加強了電路報警時的威懾力。注：關于主要的測試數(shù)據(jù)和相應的測試方法， 請詳“三電路功能模塊分析部分。六、實驗總結在獨立設計小型聲控報警裝置的過程中， 我的思維能力與邏輯能力都得到了很大的提高。而且我學到的知識在實驗中得到了具體應用， 令我增加了信心，也收了很大的樂趣。這次實驗不僅幫助我培養(yǎng)了嚴謹治學的科學態(tài)度， 也大大加深了我對電路設計的理解和掌握?；仡櫿麄€設計過程，我還認識到實驗前做好充足的準備是非常有必要的。 并且實驗的過程不可能是順順利利的， 總會遇到各種不同的困難，其中難免有一些問題不能被輕松解決。這時就需要較強的實驗變通能力， 不能一味地鉆牛角尖，要試著通過新的思維模式重新做一次知識的梳理，學會從不同的角度去觀察問題?？偟膩碚f，這次實驗還是比較成功的。雖說在整個過程中遇到了不少問題， 也費了許多的時間和精力，查閱了相當一部分資料，但我在其中學到了很多知識，而且鍛煉了自己的能力。在以后的學習中，我會繼續(xù)保持著對實驗的熱情， 注開拓進取，努力地提高自己的能力，吸收更多的知識。七、元器件及測試儀表使用清單元件序列號元件名稱及規(guī)格個數(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11151Ω的電阻112220Ω的電阻1131kΩ的電阻2142kΩ的電阻1159.1kΩ的電阻21元器件使用清單1610kΩ的電阻31720kΩ的電阻11827kΩ的電阻119100kΩ的電阻120200kΩ的電阻121300kΩ的電阻1221