電子技術課程設計報告三個題目說明電路圖

1、-PAGE . z五 電壓超限指示和報警電路的設計一、目的通過電壓超限指示和報警電路的設計與實驗，熟悉窗口比擬器和555電路的應用。二、要求設計一個電壓過限指示和報警電路。1. 電壓上限為UH=5.5V，下限為UL=4.5V，當4.5VuI5.5V時，為正常圍。否則uI5.5V或uI4.5V都為不正常，此時發(fā)出報警信號。2. 電壓uI在正常圍。綠燈亮，不發(fā)出報警聲響。3. 電壓uI低于下限時，黃燈亮，同時連續(xù)發(fā)出報警聲響。4. 電壓uI高于上限時，紅燈閃爍，同時發(fā)出斷續(xù)的報警聲響。三、設計方案提示根據(jù)題目要求，假設需要鑒別一個電壓是否屬于正?；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UHuIUL時，輸出為低電平，而當uIUH或uIUL時輸出為高電平，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換為電壓量來實現(xiàn)報警。圖5-1 窗口比擬器的傳輸特性 圖5-2 電壓超限指示和報警電路框圖聲音報警可利用555定時器構成的多諧振蕩器來實現(xiàn)，斷續(xù)聲音可以由一個頻率較低的振蕩器去控制一個頻率較高的振蕩器來實現(xiàn)。圖5-2為這種電路的框圖。圖5-3是一個電壓超限指示和報警電路的參考電路。四、參考電路簡要說明1. 窗口比擬器在參考電路中窗口比擬器由兩個運算放大器、兩個二極管和電阻組成，LM324包含四個運算放大器，使用其中的兩個運

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

4、為高電平，黃燈亮。而異或門的輸出C點為高電平，第一片555振蕩器起振，其輸出與B點信號相或，輸出始終為高電平，使第二片振蕩器發(fā)出連續(xù)的報警聲響。2. 555定時器構成的多諧振蕩器的設計在參考電路圖中，當?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：假設第一片振蕩器的振蕩頻率f1=6Hz，取C1=10f，R1=1K，則由上式計算出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，當該信號為低電平時，第二片555振蕩器停振；而此信號為高電平時，第二片555振蕩器起振，輸出電壓為uo2，產(chǎn)生斷續(xù)報警信號，其波形如圖5-4所示。圖5-4 斷續(xù)

5、聲音報警波形圖第二片555振蕩器的C2=0.2f，R1=0.5K，R2=8K， 根據(jù)式，可計算出其振蕩頻率f2為：實驗中，集成運算放大器使用12V電源，所有的門電路和定時器555或556都使用CMOS器件。假設使用TTL器件Vcc=+5V要進展電平轉換和匹配，或集成運算放大器的輸出加穩(wěn)壓管限幅電路。六、編碼電子鎖的設計一、目的通過觸摸式編碼電子鎖的設計與實驗，熟悉觸發(fā)器及門電路的應用。二、要求設計一個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)，用手指逐個觸及相應的觸摸按鈕，鎖便自動翻開發(fā)光二極管被點亮。假

6、設操作順序不對，鎖就不能翻開。三、參考電路簡要說明圖6-1是一個用集成電路組裝的觸摸式編碼電子鎖的電路圖。圖中有十個觸摸探頭，分別為0、1、2、39。其中有四個D觸發(fā)器，由兩片CMOS雙D觸發(fā)器CC4013組成。四個D觸發(fā)器的復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D觸發(fā)器自動清零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。即后一個觸發(fā)器D端的狀態(tài)與前一個觸發(fā)器輸出端Q端的狀態(tài)一樣，Dn+1=Qn。四個觸發(fā)器的時鐘脈沖輸入端CP1、CP2、C

7、P3、CP4分別接1、4、7、9號觸摸探頭，形成了1479四位編碼。由于四個CP端各有一個6.8M的電阻接地，因此，在人的手指沒有觸及1、4、7、9號觸摸探頭時，四個CP端均為低電平。當人的手指觸及1號觸摸探頭時，由于手指的導電作用，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，假設人的手指依次觸及4、7、9號觸摸探頭，將會使D3=Q2=1，D4=Q3=1和Q4=1，Q4作為輸出端接到三極管驅動器。當Q4=1時，繼電器電磁線圈的電源被接通，吸動門栓，鎖被翻開指示燈亮。當Q4=0時，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的輸出端通過一個二極管接到四

8、個D觸發(fā)器的端。這個或門有三個輸入端，其作用如下：1. 當人的手指觸及0號觸摸探頭時，a點的電位由低變高，此信號經(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a點為高電平時，以CMOS與非門5和反相器6為主構成的信號發(fā)生器產(chǎn)生約500Hz的方波，經(jīng)過三極管放大后驅動蜂鳴器發(fā)出聲響。當人的手指離開0號觸摸探頭時，a點變?yōu)榈碗娖?，信號發(fā)生器停頓振蕩，聲響停頓。0號觸摸探頭相當于門鈴按鈕和清零按鈕。2. 當人的手指按編碼順序依次觸及相應的觸摸探頭，使Q4由低變高后，鎖被翻開指示燈亮。同時，由高變低的信號經(jīng)過反相器1和電阻R5、電容C1構成的延遲電路，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)過一段延遲時間，或門4的輸出將由低變高，使四個觸發(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號相互并聯(lián)，一端經(jīng)過電阻R15和R16接Vcc，另一端即b點經(jīng)D2和C2、R7構成的微分電路，接到或門4的輸入端。假設有不知道編碼的人隨意觸及觸摸探頭，只要觸及任意一個非編碼探頭，b點的電位將由低變高，或門4的輸出將使四個D觸發(fā)器清零，鎖不會被翻開。七 密碼報警電子鎖的設計一、目的通過密碼報警電子鎖的設計與實驗，熟悉三極管及門電路的應用。二、要求設計一個密碼報警電子鎖電路。密碼報警電子鎖具有防盜報警能力，如果用手觸及觸摸探頭的順序與密碼不符，鎖不

10、能翻開，報警器就會發(fā)出報警聲響。三、參考電路簡要說明圖7-1是一個密碼報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，構成三極管與門。只有當T1、T2、T3和T4同時導通時，三極管T5才會導通。要想使這四個三極管同時導通，應首先用手觸及3號觸摸探頭，使T1導通，同時電容C1充電。當手離開3號探頭后，C1開場放電，在一定時間T1仍然導通。在此時間用手觸摸5號探頭，T2導通，同時C2開場充電。而后再用手觸摸6號和8號探頭，T3和T4依次導通。由此可見，開鎖的人應該在規(guī)定的時間按順序完成密碼操作，T1、T2、T3和T4才能同時導通。如果超過規(guī)定的時間

11、，電容放電到達一定的程度，三極管就會截止，而四個三極管不能同時導通。這樣可防止不知編碼的人，使用慢慢試的方法將鎖翻開。當三極管T5飽和導通時，繼電器J動作，它的接點j2與a1接通，使繼電器自鎖。同時接點j1與b1接通，使門鎖的電磁線圈L通電，磁力吸動鎖栓，密碼鎖被翻開實驗電路中我們使用一個發(fā)光二極管及一個限流電阻來代替門鎖的電磁線圈L，發(fā)光二極管被點亮時，說明密碼鎖被翻開。如果沒有按照規(guī)定的編碼進展操作，則當人的手指觸及任何一個非編碼探頭即電路圖中的0、1、2、4、7和9號探頭，電源VCC就會通過R9使晶閘管3CT導通。當晶閘管導通時，圖中C點為高電位，由集成電路555及電阻R10、R11、電容C4、C5構成的信號發(fā)生器產(chǎn)生振蕩，它輸出的方波經(jīng)三極管T6放大后啟動喇叭，