EDA課程設計之機器貓論文

1、數(shù)字電子技術課程設計實驗報告一、實驗目的本產(chǎn)品具有機、電、聲、光、磁結合的特點，通過制作本產(chǎn)品完成從仿真到安裝實踐的全程訓練過程。由學生完成從電路原理仿真驗證，到元器件檢測、焊接、安裝、測試產(chǎn)品的全過程，達到培養(yǎng)同學們工程實踐能力的目的。二、工作原理生敏傳感器放大單穩(wěn)功放磁敏傳感器紅外線接受管電機 1.基本框圖2. 555構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的工作原理555定時器的功能主要由兩個比較器C1和C2決定，比較器的參考電壓由分壓器提供，在電源和地之間加VCC電壓，并讓VM懸空時，上比較器C1的參考電壓為2/3VCC，下比較器C2為1/3VCC。2/3 VCC1/3 VCC單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點：·

2、;兩個工作狀態(tài)：穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)·在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后，在自動返回穩(wěn)態(tài)。·暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關。a單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 b工作波形暫穩(wěn)態(tài)輸出的寬度=RCln31.1RC3.機器貓工作原理（1）該裝置主要由聲控檢測電路、光控檢測電路、磁控檢測電路、觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)電路、開關組成。聲敏元件麥克風V1與電阻R1、R2，組成聲敏取樣電路，主要是將聲信號轉變?yōu)殡娦盘?，為單穩(wěn)態(tài)電路提供觸發(fā)信號。光敏三極管、干簧管可以將光信號、磁場信號轉變?yōu)殡娦盘?，為單穩(wěn)態(tài)電路提供觸發(fā)信號。（2）聲控工作原理平時，聲敏元

3、件麥克風V1沒有聲音激發(fā)時，其導電率很低，且呈高阻抗，使得Q1反偏截止，電源通過R10加在Q2的基極上Q2截至，IC1的2腳輸入高電平，處于復位狀態(tài)，3腳輸出低電平，M1關斷，則電機沒有工作，機器貓保持靜止狀態(tài)。當聲敏元件麥克風V1處在一定的聲波之中時，其內部會產(chǎn)生一系列電子密度的變化，因而麥克風V1電阻變得很小。這時，聲波檢測信號通過C1直接耦合到Q1的基極上而導通，并且反向，再通過C3直接耦合到Q2的基極，與通過R10的電壓疊加變成高電平，Q2導通，使得ICI等元件組成的單穩(wěn)態(tài)電路2腳輸入從高電平跳變?yōu)榈碗娖?，IC1被觸發(fā)翻轉，3腳輸出高電平，M1開通，電動機開始工作，機器貓便開始行走了，

4、同時行走的時間將延長到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的延時時間。當IC1的3腳輸出高電平可以帶動電機工作的同時，D2被導通，將直接加到Q3的基極上，Q3被導通，進而Q2被截止，IC1的2腳輸入由低電平跳為高電平。IC1處于復位狀態(tài)。由于聲波的延續(xù)，使得聲敏元件麥克風V1連續(xù)不斷地受到聲波的作用，則IC1的2腳會不斷得到觸發(fā)， 3腳持續(xù)輸出高電平，這時該電路將一直驅動電機M1工作，機器貓會持續(xù)行走，直到聲波消失。（3）光控、磁控工作原理當光敏三極管或干簧管被激發(fā)時，他們可以直接將光信號、磁信號轉變?yōu)殡娦盘?，使得IC1等元件組成的單穩(wěn)態(tài)電路2腳由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，從而IC1被觸發(fā)翻轉，3腳輸出高電平，M1開通，電

5、動機開始工作，機器貓便開始行走了，同時行走的時間將延長到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的延時時間。當IC1的3腳輸出高電平可以帶動電機工作的同時，D2被導通，將直接加到Q3的基極上，Q3被導通，進而Q2被截止，IC1的2腳輸入由低電平跳為高電平。IC1處于復位狀態(tài)。由于光信號、磁信號的延續(xù)，使得光敏接收管和干簧管連續(xù)不斷地受到光信號、磁信號的作用，則IC1的2腳會不斷得到觸發(fā)，且3腳持續(xù)輸出高電平，這時該電路將一直驅動電機M1工作，機器貓會持續(xù)行走，直到光信號或磁信號消失為止。三、焊接與安裝：（1） 元器件檢測全部元器件安裝前必須進行測試(見下表1)。（2） 印制板焊接按圖8所示位置，將元器件全部臥式焊接（參見

6、下圖）注意二極管、三極管及電解電容的極性。 8mm （a）三極管 （b）電解電容 （c）二極管、電阻圖10表1測 試 內 容 及 要 求電阻阻值是否合格二極管正向導通，反向截至。極性標志是否正確（注：有色環(huán)的一邊為負極性）三極管判斷極性及類型： 8050、9014(D)為NPN型 值大于200。負正電解電容是否漏電 漏電流小極性是否正確 極性正確光敏三極管（紅外接收管）光敏三極管由兩個PN結組成，它的發(fā)射極具有光敏特性。它的集電極則與普通晶體管一樣，可以獲得電流增益，但基極一般沒有引線。光敏三極管有放大作用，如右圖所示。當遇到光照時，C、E兩極導通。測量時紅表筆接C。干簧管（舌簧開關）由一對磁

7、性材料制造的彈性舌簧組成，密封于玻璃管中，舌簧端面互疊留有一條細間隙,觸點鍍有一層貴金屬，使開關具有穩(wěn)定的特性和延長使用壽命。當恒磁鐵或線圈產(chǎn)生的磁場施加于開關上時,開關兩個舌簧磁化，若生成的磁場吸引力克服了舌簧的彈性產(chǎn)生的阻力，舌簧被吸引力作用接觸導通，即電路閉合。一旦磁場力消除，舌簧因彈力作用又重新分開，即電路斷開。我們所用的干簧管屬常開型。干簧管傳感器麥克風（聲敏傳感器）正負麥克風是將感應到的聲音或振動轉化為電信號，外圍負，用屏蔽線焊接。四、整機裝配與調試在連線之前，應將機殼拆開，避免燙傷及其他損害，并保存好機殼和螺釘。注意：電機不可拆！電 動 機參考下列步驟進行連線：（J1J6的長度參

8、考材料單）名 稱代表字符名 稱代表字符名 稱代表字符電動機M麥克風（聲控）S紅外接收（光控）I電 源V干簧管（磁控）R電動機：打開機殼，電動機（黑色）已固定在機殼底部。電動機負極與電池負極有一根連線，改裝電路，將連在電池負極的一端焊下來，改接至線路板的“電動機”（M），由電動機正端引一根線J1到印制板上的“電動機”（M）。音樂芯片連接在電池負極的那一端改接至電動機的負極，使其在貓行走的時候才發(fā)出叫聲。電源：由電池負極引一根線J2到印制板上的“電源”（V）?！半娫础保╒）與“電機”（M）相連，不用單獨再接。磁控：由印制板上的“磁控、”（R、R）引兩根線J3、J4，分別搭焊在干簧管（磁敏傳感器）兩

9、腿，放在貓后部，應貼緊機殼，便于控制。干簧管沒有極性。紅外接收管（白色）：由印制板上的“光控、”（I、I）引兩根線J5、J6搭焊到紅外接收管的兩個管腿上，其中一條管腿套上熱縮管，以免短路，導致打開開關后貓一直走個不停。紅外接收管放在貓眼睛的一側并固定住。應注意的是：紅外接收管的長腿應接在“I”上。聲控部分：屏蔽線兩頭脫線，一端分正負（中間為正，外圍為負）焊到印制板上的S、S；另一端分別貼焊在麥克風（聲敏傳感器）的兩個焊點上，但要注意極性，且麥克易損壞，焊接時間不要過長。焊接完后麥克安在貓前胸。通電前檢查元器件焊接及連線是否有誤，以免造成短路，燒毀電機發(fā)生危險。尤其注意在裝入電池前測量“電源”（

10、V）。“電源”間是否短路，并注意電池極性。靜態(tài)工作點參考值： 代號型號靜態(tài)參考電壓EBCQ190140V0.5V4VQ29014D0V0.6V3.6VQ390140V0.4V0.5VQ490140V0V4.5VQ58050D0V0V4.5VIC15551：0V 2：3.8V3：0V 4：4.5V5：3V6：0V7：0V 8：4.5V組裝：簡單測試完成后再組裝機殼，注意螺釘不宜擰得過緊，以免塑料外殼損壞。裝好后，分別進行聲控、光控、磁控測試，均有“走?！边^程即算合格。五、心得體會在這次的實驗課中我做的是機器貓。因為沒有塑料外殼，所以做這個實驗要將上屆師兄師姐做好的機器貓拆開，掏空里面的電路板，留下外殼備用。拆機器貓的時候我很小心，每個零件都統(tǒng)一放在一個盒子里，但天有不測風云，最后組裝完成時竟然發(fā)現(xiàn)多了兩個螺釘。因此我又拆開裝了一遍，發(fā)現(xiàn)還是多了兩個螺釘。不過機器貓還是能跑的，所以只能作罷了。拆完機器貓后我便開始焊元件了。經(jīng)過一個多小時的奮戰(zhàn)，我把機器貓做好了，接下來便是測試階段了。接上電源后，小貓能走會叫，我心里很高興?？墒沁^一會兒我就高興不起來了：小貓不會停！我想應該是聲控部分出錯了?？蓹z查