电子综合设计参考资料

1、奇数页（章名）25电子综合设计参考资料1、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 .1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。网组单颊率音响报警电路_jlji_n_图汽n图3d-1电路的波形当a点为高电平时，低频振荡器产生矩形波，振

2、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。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，并加一级三极管放大器。2 .用cmos或非门代替图中的与非门，这个电路仍

3、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 .2 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 ? r的 条件下，图中c点波形的频率与电阻、电容的近

4、似函数关系是12.2 rc(3d-1 )若rs = r，则11.8 rc(3d-2)若rs = r,则11.4 rc(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的大小律按下式粗略估算f （3d-4）1.8 rc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。鼻犯唧肌皿删i由3dt 图尔43电路的波影两种

5、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555 1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处于复位状态，喇叭不 会发出声音。此外,若555 1和555 2合用一块集成双定时器556,则可缩小体积、降低成本。图3dy调嫌式音响电

6、路3d .3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 ） c1c1放电的时间常数为据图中参数可知,c1充、r2 c1放电的时间常数之比是r r2100 101011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b值应足够大的基极，再从发射极输出给后级 555 2的管脚5o因此，在图中控制端 a为高电平或悬空的条件下,555 2的振荡频率随时间变化的规律大致如图3d-7中的波形vo所示，所以喇叭可发出类似"纠一乌、纠一 乌

7、”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。国3 d-7 图电路的波形示:&图fc电容5两端的波形 也 55%管脚m的波形2、触摸按钮和触摸开关我们知道，cmos器件的输入电阻高达 10 9q以上，它比人手指的电阻值大得多，因此可用cmos反相器或omos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 .1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

8、） 和（b） 所示。图中的电阻 r1可取6.8mq 左右，r 2可取100k q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，图自国t蜃拄出小包图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 2m q （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

9、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 .2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 mq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

10、资料。3、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 、29 o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

11、d触发器自动呈 “0”状态。cc4012,cc40i3cc40b机c5w5】施口日触樵式第干刑子第第格里左边的触发器cc4013的d1端通过r9接vdd,即d1始终为高电平。它的输出端 q1也接cc401式的d2端。同理，q2接d3 , c3接d4 o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dh+1=q。四个d触发器的时钟脉冲输入端cpi、cr?、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6.8 mp的电阻接地，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

12、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cc4013变为 “1”状态，即d2=q1=1 o此后，当人的手指 依次触及4号、7号和9号触摸探头时，将依次使d3=c2=1, d4=q3=1和c4=1 。c4作为输 出端接到三极管驱动器。当c4 = 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 .当人的手

13、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、f8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 .当人的手指按编码顺序依次触及相应的触摸探头，使q4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

14、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 .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。4、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

15、、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动作，它的接点j 2与ai接 通，使继电器自锁。同 时接点j 1与bi接通，使门锁的电磁线圈 l通电，磁力吸动锁栓，锁被打开。图品丹强，电子思痛即如 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 r0、