電子系統(tǒng)設(shè)計課程論文

1、電子系統(tǒng)設(shè)計課程論文 題 目 電子系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用 項目成員 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 學(xué) 院 完成日期 2014年12月26號 目錄1.延遲式門鈴的設(shè)計與仿真11.1 設(shè)計原理11.2 設(shè)計原理圖11.3 設(shè)計仿真11.4 面包板實現(xiàn)11.5 出現(xiàn)問題及解決方法12.光控防盜報警器22.1 設(shè)計原理22.2 設(shè)計原理圖22.3 設(shè)計仿真22.4 面包板實現(xiàn)22.5 出現(xiàn)問題及解決方法23.聲、光提示預(yù)防近視測光器33.1 設(shè)計原理33.2 設(shè)計原理圖33.3 設(shè)計仿真33.4 面包板實現(xiàn)33.5 出現(xiàn)問題及解決方法34.觸摸電子開關(guān)34.1 設(shè)計原理44.2 設(shè)計原理圖44.3 設(shè)計仿真44.4 面

2、包板實現(xiàn)44.5 出現(xiàn)問題及解決方法45.停電自鎖開關(guān)55.1 設(shè)計原理55.2 設(shè)計原理圖55.3 設(shè)計仿真55.4 面包板實現(xiàn)55.5 出現(xiàn)問題及解決方法56.模擬電子蠟燭56.1 設(shè)計原理56.2 設(shè)計原理圖66.3 設(shè)計仿真66.4 面包板實現(xiàn)66.5 出現(xiàn)問題及解決方法6第 22 頁 共 23 頁電子系統(tǒng)設(shè)計課程論文1.延遲式門鈴的設(shè)計與仿真1.1 設(shè)計原理本電路是一種具有延遲功能的電子門鈴。如圖1， 三極管VT1、VT2構(gòu)成一個延遲開關(guān)電路，當(dāng)開關(guān)S1被按下時，電源通過S1向電容C1充電，由于充電時間常數(shù)較小，C1兩端很快就充到電源電壓。VT1通過R1、S1獲得偏流，其發(fā)射極電流在

3、電阻R2兩端產(chǎn)生壓降，當(dāng)壓降大于0.7V時，VT2即開始導(dǎo)通，同時VT3、VT4組成的對稱型無穩(wěn)態(tài)自激多諧音頻振器得電開始工作，VT4集電極輸出方波音頻信號，經(jīng)R7加至功率放大管VT5的基極，經(jīng)VT5進(jìn)行功率放大后推動揚聲器BP發(fā)聲。當(dāng)松開S1后，C1存儲的電荷就通過R1向VT1基極放電，使VT1、VT2繼續(xù)維持導(dǎo)通狀態(tài)，VT3、VT4振蕩器仍能維持振蕩，所以響聲仍能持續(xù)。當(dāng)C1電荷基本放完，VT1、VT2恢復(fù)截止，振蕩器停止，門鈴恢復(fù)到原來的禁止態(tài)。 1.2 設(shè)計原理圖 圖1 延遲式電子門鈴原理圖1.3 設(shè)計仿真 1.4 面包板實現(xiàn) 1.5 出現(xiàn)問題及解決方法1.一開始插板時按照書后面的裝配

4、圖照著插，結(jié)果卻不能出現(xiàn)現(xiàn)象，后來仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)是裝配圖中連接是錯誤的而且面包板2325位之間沒有連通。后來按照原理圖核對后改過來就對了。2.接通電源，按下開關(guān)，能順利的第一次聽到“哧哧”的聲響。如果電路存在問題“哧哧”聲很小，頻率很低，更換了電阻R1大小，將頻率提高。2.光控防盜報警器2.1 設(shè)計原理本電路是一個光控式防盜報警器，如果把它放在抽屜里，當(dāng)抽屜被非法打開時，光敏電阻一旦見光，它就會發(fā)出“嗚喔！嗚喔！”的警報聲。電路圖如圖2所示。報警器由超低頻振蕩器、音頻振蕩器和光控開關(guān)三部分組成，晶體管VT2、VT3構(gòu)成互無穩(wěn)態(tài)多諧超低頻振蕩器，在電路通電后，VT2與VT3將輪流交替導(dǎo)通和截止。

5、VT4、VT5構(gòu)成互補(bǔ)型音頻振蕩器，振蕩頻率高低主要由VT4基極偏流電阻R5（或R6）和反饋電容C5的數(shù)值決定。當(dāng)VT3導(dǎo)通、VT2截止時，VT2集電極輸出高電平，VT3集電極輸出低電平，這時VD1正偏導(dǎo)通，使電阻R5接入電路，而VD2反偏截止，R6不起作用。由于R5阻止取得較大，所以VT4、VT5的振蕩頻率較低。當(dāng)VT2導(dǎo)通，VT3截止時，VD1反偏截止，VD2正偏導(dǎo)通，這時R6接入電路，R5不起作用。由于R6阻值較小，所以VT4、VT5振蕩頻率較高。當(dāng)VT2、VT3輪流導(dǎo)通與截止時，R5與R6就交替接入電路，揚聲器BP就能發(fā)出類似警笛的雙音聲響。光敏電阻器RG等構(gòu)成光控開關(guān)。當(dāng)抽屜關(guān)閉時，

6、光敏電阻RG無照射，呈高電阻狀態(tài)，VT1截止，由VT2、VT3和VT4、VT5組成的兩個振蕩器均失電不工作，揚聲器BP無聲。如果抽屜一旦被打開，RG見光后立即呈低電阻，VT1導(dǎo)通，兩個振蕩器得電起振，揚聲器BP就發(fā)出報警聲響。電源開關(guān)S1是用于控制報警器工作與否，平時可以隱藏在暗處。在不需要防盜的時候，將S1斷開，需要報警時再接通。 2.2 設(shè)計原理圖 圖2 光控防盜報警器原理圖2.3 設(shè)計仿真2.4 面包板實現(xiàn) 2.5 出現(xiàn)問題及解決方法1、 做原理仿真時，斜線不會連接，后來大家都問過老師之后知道用shift+空格鍵就可以改變直線，變斜線。2、 仿真時三極管9012和9013要選擇相近的型號

7、，開始試了很多次都不對，不能發(fā)聲，后來同學(xué)們在不斷的嘗試中有人先找到合適的，然后大家都成功了。3、 插面包板時，第一次因為光敏電阻不靈敏反應(yīng)很慢，換了一個光敏電阻就ok了。3.聲、光提示預(yù)防近視測光器3.1 設(shè)計原理 本電路是告誡人們光線太弱，不要再看書寫字，應(yīng)及時提高照明亮度。電路原理圖如圖3所示，光敏電阻RG與可變電阻RP1組成分壓器，分壓點接在三極管VT1的基極。當(dāng)環(huán)境光線較強(qiáng)時，RG阻值較小，分壓點即VT1的基極電平升高，VT1因此導(dǎo)通，綠色發(fā)光二極管LED1點亮發(fā)光。此時VT1的集電極為低電平，VT2截止，由VT3與VT4組成的互補(bǔ)振蕩器停振不工作，紅色發(fā)光二極管LED2也不亮。如果

8、光線變暗，則RG阻值變大，此時VT1基極電平下降，VT1由原來的導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，LED1熄滅，此時VT1集電極為高電平，VT2由R1獲得基極偏流而導(dǎo)通，其發(fā)射極電流經(jīng)R3注入VT3的基極，所以由VT3、VT4組成的振蕩器起振，揚聲器BP就發(fā)出響亮的“嘟”報警聲，同時紅色發(fā)光管LED2點亮發(fā)光。3.2 設(shè)計原理圖 圖3 聲、光提示預(yù)防近視測光器原理圖3.3 設(shè)計仿真3.4 面包板實現(xiàn) 3.5 出現(xiàn)問題及解決方法在插板時遇到了問題，燈都不會亮，蜂鳴器也不會發(fā)聲。從頭到尾檢查連線，測電阻三級管等好幾遍，都沒有看出問題。后來林佳倩和黃亞芬做完自己的之后幫我檢查，每根線都先拔出再插，找到電容C2沒有接電，

9、改完后現(xiàn)象可以了。4.觸摸電子開關(guān)4.1 設(shè)計原理本電路由出發(fā)控制和控制執(zhí)行電路兩部分組成，電路原理圖如圖4所示：VT1、VT2、VT3、VT4和R1、R2、R3、R4等組成觸摸控制電路，當(dāng)用手觸摸電極M2時，人體的感應(yīng)信號經(jīng)過VT3放大后，使VT1導(dǎo)通，VT1集電極為低電平，VT4的基極也為低電平，故VT4截止，其集電極為高電平，VT5的基極也為高電平，故VT5導(dǎo)通，繼電器K吸合，常開觸點閉合，同時并接在繼電器K線圈兩端上的LED1也被點亮，指示開關(guān)處于吸合狀態(tài)。 當(dāng)用手觸摸電極M1時，人體感應(yīng)信號經(jīng)過VT2放大，使VT4導(dǎo)通，VT4集電極集電極為低電平，故VT5基極也處于低電平，VT5將處

10、于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器K線圈將失電常開觸點將處于斷開狀態(tài)，LED1也將熄滅，指示開關(guān)處于斷開狀態(tài)。 4.2 設(shè)計原理圖 圖4 觸摸電子開關(guān)原理圖4.3 設(shè)計仿真 4.4 面包板實現(xiàn) 4.5 出現(xiàn)問題及解決方法1、 仿真時，這是第一次需要自己畫繼電器和觸摸電極器件。畫繼電器時因為是第一次，用了很長時間去設(shè)置參數(shù)，擺放引腳，加入元件圖庫等。2、 面包板插線的時候，我總是搞不清楚5引腳的繼電器到底要如何插線，如何連接在電路中，雖然知道繼電器的工作原理，卻總是連不對，而同學(xué)們的連法各不相同，每個人都有自己的連法似的，最后，自己一個一個引腳畫出來，又在面包板上換來換去的嘗試，總算解決了繼電器連接問題。3、

11、插面包板時，發(fā)現(xiàn)后面的裝配圖很亂，連線很多。自己按原理圖改進(jìn)了一下，有的元器件比如電容、電阻等直接插入接電源或者接地小孔，就省下了很多不必要的線，面包板顯得簡潔明了。5.停電自鎖開關(guān)5.1 設(shè)計原理停電之后，人們經(jīng)常忘記將本來的燈關(guān)上，使得來電后這些燈因無人值守而長明，造成了電能的浪費，這里介紹的停電自鎖電路，能夠在停電之后自行鎖定在關(guān)閉狀態(tài)，從而避免了浪費。電路原理圖如圖6所示。電路中的開關(guān)S1可以等效為墻壁上的機(jī)械開關(guān)。假設(shè)開關(guān)S1在停電時處于閉合狀態(tài)，當(dāng)電路重新上電后，與非門IC1A的輸入端第1腳為低電平，故IC1A輸出端第3腳將為高電平，此高電平送至另一與非門IC1D的輸入端第12腳。

12、而此時由于D觸發(fā)器IC2A的R1端（第4腳）接有RC清零復(fù)位電路，因此D觸發(fā)器的輸出端Q1（第1腳)，1端（第2腳）輸出高電平。此高電平又反饋到IC1D的另一輸入端第13腳，與IC1A輸出的高電平共同作用使得IC1D輸出低電平。這樣就使得D觸發(fā)器IC2A的Q1端輸出維持低電平。該低電平同時加至IC1C的一個輸入端第9腳，故IC1C的輸出端第10腳將輸出高電平，經(jīng)電阻R3加至PNP型三極管VT1的基極，VT1截止，繼電器K不吸合，發(fā)光二極管LED1熄滅，表示被控負(fù)載電燈處于關(guān)閉狀態(tài)。這時如果需要重新打電燈，首先需要再次按動開關(guān)S1，使其先斷開，這時在上拉電阻R1的作用下，與非門IC1A的兩個輸入

13、端的兩個輸入端第1腳和第2腳均為高電平，故其輸出第3腳變?yōu)榈碗娖剑琁C1D的輸出端第11腳跳變?yōu)楦唠娖?。而IC2A的D端（第5腳）接在高電平上，因此D觸發(fā)器IC2A的輸出將發(fā)生翻轉(zhuǎn)，Q1輸出變?yōu)楦唠娖剑?變?yōu)榈碗娖剑说碗娖接旨拥絀CID的輸入端第13腳，使得IC1D的輸出端第11腳維持高電平。這是由于ICB1的兩個輸入端第5腳和第6腳均為高電平，故其輸出端第4腳將為低電平，該低電平加至IC1C的輸入端第8腳.雖然此時D觸發(fā)器IC2A的Q1輸出端已經(jīng)翻轉(zhuǎn)到高電平狀態(tài)，但I(xiàn)C1C的輸出仍將維持高電平狀態(tài)，三極管VT1依然保持截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)再次按動開關(guān)S1，使其處于閉合狀態(tài)時，IC1D的輸入端第5腳

14、將變?yōu)榈碗娖剑敵龆说?腳變?yōu)楦唠娖?，IC1C的輸入端均為高電平，故IC1C的輸出端將變?yōu)榈碗娖剑龢O管VT1導(dǎo)通，繼電器K吸合，發(fā)光二級管LED1點亮。接下來，由于IC1D已經(jīng)處于鎖定狀態(tài)，輸出端第11腳不再發(fā)生改變，D觸發(fā)器IC2A也就同時處于鎖定狀態(tài)，Q1輸出維持高電平，1輸出維持低電平，因此IC1C的輸出狀態(tài)將只由開關(guān)S1來控制，這樣開關(guān)S1的功能，就和普通開關(guān)一樣了。 5.2 設(shè)計原理圖圖6 停電自鎖開關(guān)原理圖5.3 設(shè)計仿真 5.4 面包板實現(xiàn) 5.5 出現(xiàn)問題及解決方法1、 本實驗用到兩塊集成電路芯片4011和4013,4個與非門和D觸發(fā)器，又用到了我自己搞得不是很清楚的5腳繼電

15、器，所以插板連線時用了很多時間分析。2、 這個電路在畫PCB圖時，兩塊芯片是老師給的，需要添加元器件庫，開始也不會用，還是在陳夢夢的幫助下完成的。后來畫完P(guān)CB圖導(dǎo)入的時候，有三塊芯片導(dǎo)入，檢查之后發(fā)現(xiàn)是因為4013兩塊芯片覆蓋在之前的PCB圖中了，重新導(dǎo)入后，用了自動布線功能。6.模擬電子蠟燭6.1 設(shè)計原理 如圖7，本電路利用雙D觸發(fā)器4013中的一個D觸發(fā)器，接成R-S觸發(fā)器形式。接成電源后，R6，C3組成的微分電路產(chǎn)生一個高電平微分脈沖加到IC1的R1端，強(qiáng)制電路復(fù)位，Q1端輸出低電平，三極管VT4基極液位低電平，VT4截止，發(fā)光二級管LED1不發(fā)光。當(dāng)用光照射光敏電阻RG后,RG呈現(xiàn)

16、低電阻狀態(tài)，三極管VT1導(dǎo)通，產(chǎn)生的高電平脈沖加到4013的S1端，使Q1端翻轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健T4導(dǎo)通，發(fā)光二級管LED1點亮，相當(dāng)于用火柴點亮蠟燭。此時及時光線離開光敏電阻RG,或者再次用光線照射光敏電阻RG,也不會使電路狀態(tài)發(fā)生改變，LED1依然維持點亮。當(dāng)用風(fēng)吹駐極話筒MIC時，駐極話筒輸出的音頻進(jìn)過C2加至VT2的基極，觸發(fā)VT2導(dǎo)通。因電阻R5的阻值比較大，故VT2的集電極電位降得很低，PNP型三極管VT3的基極電位也就很低，從而使VT3導(dǎo)通，高電平脈沖加到觸發(fā)器R1端。觸發(fā)器復(fù)位,Q1端由高電平變?yōu)榈碗娖?，VT4截止，發(fā)光二級管LED1熄滅，實現(xiàn)“風(fēng)吹火息”的仿真效果。 6.2 設(shè)計原理圖 圖7 模擬電子蠟燭原理圖6.3 設(shè)計仿真 6.4 面包板實現(xiàn) 6.5 出現(xiàn)問題及解決方法本電路的實驗現(xiàn)象是一開始接電源，相當(dāng)于點燃火柴，LED燈亮，將光敏電阻