《电子综合设计参考资料.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子综合设计参考资料.pdf（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、电子综合设计参考资料电子综合设计参考资料1 1、音响报警电路、音响报警电路音响报警电路应用很广。这里筒要介绍几种结构简单、容易制作、价格便宜、性能稳定可靠、效果良好的音响报警电路,简称音响电路。3D.13D.1用反相器组成的单频率音响电路用反相器组成的单频率音响电路用CMOS 与非门和反相器及电阻、电容组成的单频率音响报警电路如图3D-1 所示,图中与非门 1 和反相器 2 构成低频振荡器，与非门3 和反相器 4 组成音频振荡器。当控制端 A 为低电平时,低频振荡器不振荡,它的输出端(即图中的 B 点)为低电平,因此,音频振荡器也不振荡,压电陶瓷蜂鸣片不发出声音。当 A 点为高电平时,低频振荡
2、器产生矩形波 ,振荡周期为秒数量级 ,即 B 点的波形如图 3D-2 中的波形 B 所示。这个矩形波的占空比可通过图中的电位器 Rw 来调节。当 B 点为高电平时,.音频振荡器产生方波,使蜂鸣片发出声响。音频振荡器的振荡频率约为 1KHz,改变R1的阻值或C1的容量,便可改变振荡频率。据以上所述,可画出图3D-1 所示电路中 A、B、C三点的波形,如图3D-2 所示,其中波形C是加在蜂鸣片两端的波形,因此它发出的声响为间歇式。13/11除以上所述外,关于图 3D-1 电路尚有以下两点需要说明：1压电陶瓷蜂鸣片所能发出的音量较小 ,若需要获得较大音量,则需采用扬声器作为电声元件,并加一级三极管放
3、大器。2.用CMOS 或非门代替图中的与非门 ,这个电路仍可起单频率音响报警作用 ,只是蜂鸣片发出声响的条件发生了变化,即控制端为低电平时,低频振荡器和音频振荡器都振荡，使蜂鸣片发出声响，若A 点为高电平,则 B 点和 C 点均为高电平不变,峰鸣片不发出声音。3D.23D.2两种频率交替的音响电路两种频率交替的音响电路前面介绍的电路比较简单，成本低,但它只能发出“滴一滴”的声响，声音比较单词。如果期望发出“滴-嘟、滴-嘟”两种音调交替的声响,则可采用图 3D-3 所示电路。这个电路中有三个振荡器,即反相器 1 和 2 组成频率约 1KHz 的音频振荡器,反相器 3 和4 组成频率约 2KHz
4、的音频振荡器,反相器5 和 6 组成频率约 1Hz 的低频振荡器。在 RS条件下,图中 C 点波形的频率与电阻、电容的近似函数关系是R 的f若RS=R，则12.2RC（3D-1）f若RS11.8RC（3D-2）R，则f11.4RC（3D-3）由于音响报警电路对振荡频率要求不严格，因此一般可以不比较 Rs 与 R 的大小,一律按下式粗略估算:f11.8RC（3D-4）14/11显然,图中 a 点和 d 点波形的频率与电阻、电容的函数关系,跟 c 点波形的频率与电阻、电容的函数关系类似。这个电路的工作原理是简单的，只要画出图中 a、b、e、f 和 g点的波形(如图 3D-4 所示)，便可知g点的波
5、形是两种频率交替的方波。当控制端 A 为低电平时,喇叭发出两种音调交替的声响。若 A 端为高电平,则喇叭不发出声音。两种频率交替的音响电路也可以用 555集成定时器组成,这种电路如图3D-5所示。图中的5551组成低频振荡器p频率约为1HZ，5552组成音频振荡器。由于前者的输出（管脚3经过电阻接到后者的控制输入端（管脚5），因此,当前者的输出为高、低两种不同电平时,后者可输出两种不同频率的方波。而且565 定时器的输出电流最大可达 200mA，所以可直接驱动喇叭。当15/11然,只有当控制端 A 为高电平或悬空时,喇叭才能发出“滴一嘟、滴一嘟”的声响。若 A 端为低电平,定时器5552 处于
6、复位状态,喇叭不会发出声音。此外,若 5551和 5552合用一块集成双定时器556,则可缩小体积、降低成本。3D.33D.3调频式音响电路调频式音响电路图3D-6 是一种调频式音响电路,它由前后两级组成，前级是一个低频振荡器 ,后级是一个音频振荡器。前级中，电容C1充电的时间常数为(R1 R2)C1 C1放电的时间常数为据图中参数可知,C1充、放电的时间常数之比是R2C11R1 R2100 10112R210可见 C1充电比放电慢得多,即 C1两端电压的波形如图 3D-7 中波形vB所示,这个信号送给三极管(它的值应足够大的基极,再从发射极输出给后级 5552的管脚 5。因此,在图中控制端
7、A 为高电平或悬空的条件下,5552的振荡频率随时间变化的规律大致如图 3D-7 中的波形v0所示,所以喇叭可发出类似 纠一乌、纠一乌 的声响。实际应用时可根据需要,适当调整 R1和 R2的阻值用于报警的音响电路种类较多,读者可参阅有关参考文献。16/112 2、触摸按钮和触摸开关、触摸按钮和触摸开关17/11我们知道,CMOS 器件的输入电阻高达 10 以上，它比人手指的电阻值大得多,因此可用CMOS 反相器或OMOS门电路及电阻、触摸探头等构成触摸按钮和触摸开关。由于这种触摸按钮和开关没有机械运动，寿命长,且价格低廉，所以应用日趋广泛。下面介绍几种常用的触摸按钮和触摸开关。3E.13E.1
8、触摸按钮触摸按钮触摸按钮由 CMOS 反相器、电阻和触摸探头构成,它有两种不同的形式,分别如图3E-1(a)和(b)所示。图中的电阻 R1可取6.8M左右,R2可取 100K左右。图中除了CMOS 反相器和电阻外,还有触摸探头。实际上它就是两块距离很近(约 lmm)、彼此绝缘的小导体,在图中用带斜线的小长方块代表。它可以是两根距离约 1 mm 的裸导线。若有铜板 3 可取一小块，9用小刀刻去一条宽约 1mm 的铜形成绝缘缝隙,再在绝缘缝隙两边各焊一根连线,便成了使用方便的触摸探头。当人的手指触及探头（其意是指人的手指同时触及绝缘缝隙两边的导体)时,相当予探头上跨接一个等效电阻,其阻值一般小于
9、2M(实际阻值与人体手指的干湿程度等因素有关),因(a)和图(b)中,反相器输入端的电位分别相当于高电平和低电平,因此,它们的输出分别为低电平和高电平。当人的手指离开探头即常态时,图（a）的和图(b 电路分别输出高电平和低电平,故分别简称为 OH型和 OL 型触摸按钮。3E.23E.2触摸开关触摸开关在人的手指未触及探头时，触摸按钮的输出状态是唯一的，而触摸开关有两种不同的输18/11出状态。它由双门 RS 触发器和两个触摸探头及电阻构成，如图 3E-2 所示。图中的电阻 R可取 6.8 M左右。当人的手指触及探头 A 时,输出电压V0为高电平。手指离开探头A后，V0仍保持高电平不变，直至手指
10、触及探头 B，Vo才由高电平变为低电平。触摸开关也可用或非门和探头及电阻构成 ,其电路留给读者思考，也可查阅其他参考资料。19/113 3、编码电子锁、编码电子锁电子锁的种类较多,下面介绍触摸式编码电子锁和密码报警电子锁。编码电子锁不需要钥匙,只要记住一组十进制数字(即所谓的密码,一般为四位数,例如1479 ,顺着数字的先后从高位数到低位数,用手指逐个触及相应的触摸按钮,锁便自动打开。若操作顺序不对,锁就打不开。图 3H-1 是用集成电路组装的触摸式编码电子锁电路图。图中有十个触摸探头,分别记为0、1、2 9。此图的上方有四个 D 触发器,由两只CMOS双 D 触发器 CC4013 组成。四个
11、 D 触发器的复位端都连在一起,经电阻 Ro 接地,并接一只电容C0连到VDD。由于电容两端的电压不能突变,因此在接通电源瞬间，R端为高电平,使四个 D 触发器自动呈“0”状态。左边的触发器CC40131的D1 端通过 R9 接VDD,即 D1 始终为高电平。它的输出端Q1也接CC40132的D2端。同理,Q2接D3，Q3接D4。因此，后一个触发器 D 输入端的状态与前一个触发器 Q 输出端的状态相同，即Dn+1=Qn。四个 D 触发器的时钟脉冲输入端CP1、CP2、CP3和CP4分别接到 1 号、4 号、7 号和 9 号触摸探头,形成 1479 四位编码。由于四个CP端各有一个 6.8M的电
12、阻接地,因此，在人的手指投有触及 1 号、4号、7 号和 9 号触摸探头时，四个CP端均为低电平。当人的手指触及 1 号触摸探头时，由于手指的导电作用,CP1将出现上升边，使触发器CC40131变为“1”状态,即 D2=Q1=1。此后,当人的手指依次触及 4 号、20/117号和 9 号触摸探头时,将依次使D3=Q2=1，D4=Q3=1和Q4=1。Q4作为输出端接到三极管驱动器。当Q4=1时,继电器接通图3H-2中电磁线圈 6，吸动铁质门栓 3，锁便打开。当 Q4=O 时，由于图3H-2中弹簧 2 的作用,把门栓 3 推进锁框 4 中，锁处于“锁住”状态。图3H-2中的 1是固定座，5是电磁线
13、圈的框架。图3H-1 左侧或门 4 的输出端通过一个二极管连到四个 D触发器的 R 端。这个或门有三个输入端，其作用如下:1.1.当人的手指触及 0 号触摸探头时,a 点的电位由低变高,这个信号经过D1和C3、R8组成的微分电路，再经过或门 4,使所有的 D 触发器清零。此外,当 a 点为高电位时,以CMOS与非门5 和反相器 6 为主构成的信号发生器产生约 500Hz 的方波,经过三极管放大后驱动蜂鸣片发出声响。当人的手指离开 0 号触摸探头时,a 点变为低电平，信号发生器停止振荡,声响停止。因此0号触摸探头相当门铃按钮和清零按钮。2.2.当人的手指按编码顺序依次触及相应的触摸探头,使 Q4
14、由低变高后，锁被打开。同时,Q4由高变低的信号经过反相器1和电阻R5、电容C1构成的延迟电路，再经过反相器 2 和 3送到或门4 的输入端。因此锁打开后经过一段延迟时间,或门 4 的输出将由低变高,使四个D 触发器都恢复0状态。3.3.非编码的触摸探头(在图 3 H-1 中的编号为 2、3、5、6 和 8)相互并联,一端经过电阻 R15和 R16接VCC，另一端(即 b 点)经D2和C2、R7构成的微分电路，接到或门 4 的输入端。若有不知道编码的外人随意触及触摸探头 p 只要触及任意一个非编码探头，b点的电位将由低变高,或门 4 的输出将使四个 D 触发器请零,锁不会被打开。21/114 4
15、、密码报警电子锁、密码报警电子锁密码报警电子锁具有防盗报警能力,如果手碰触摸探头的顺序与密码不符,报警器就会发出报警声响。这种电子锁的电路如图 3H-3所示。按图中所示接钱,它的编码为3568。图中三极管T1、T2、T3、和T4串联在一起,构成三极管与门。只有当T1、T2、T3和T4同时导通时,三极管T5才导通。要想使这四个三极管同时导通，应当先用手触及 3 号触摸探头,使T1导遍,同时电容C1充电。手离开 3 号探头后,C1 放电,在一定时间内T1 仍导通。在此时间内用手碰 5 号探头，T2导通,同时C2充电。然后再用手先后碰 6 号和 8 号探头,T5和T5依次导通。由此可见，开锁者应在规
16、定的时间内按顺序完成密码操作,T1、T2、T3和T4才能同时导通。如果超过规定的时间,电容放电达到一定的程度,三极管就会截止,而使四个三极管不能同时导远。这样可以防止不知编码者用慢慢试的办法开钱。当三极管T5饱和导通时,继电器J J动作,它的接点j2与a1接通,使继电器自锁。同时接点 j1与b1接通,使门锁的电磁线圈 L 通电,磁力吸动锁栓,锁被打开。如果不按规定的编码操作,那么当人的手指触及任何一个非编码探头(即图中的 0、1、2、4、7和 9 号探头,电源VDD 就会通过R9,使晶闸管3CT 导通。当晶闸管导通时C点将为高电位,由门 1、反相器 2 和电阻R10、R11、电容C4构成的信号发生器产生振荡,它输出的方波经三极管 T6放大后驱动喇叭，发出声响。22/11开锁后，只要按一下复位按钮 N,整个电路就恢复到起始状态。上面介绍的图 3H-3 电路，分立元件较多,而且对三极管T1、T2、T3、T4的值和晶闸管的触发灵敏度要求较高。否则,当人的手指很干燥时,手碰触摸探头可能不起作用。为了克服这个缺点，可用合适的CMOS 数字集成电路代替这些分立元件。读者可自行画出它的具体电路。除上面介绍的两种电子锁外,还有光电编码电子锁等,读者可自行参阅有关文献。23/11